網(wǎng)上單片機制作“2.4G頻率計”方案之我見

注：本文是作者以前發(fā)表在其個人博客，現(xiàn)在發(fā)布到“聚豐開發(fā)”專欄

在網(wǎng)上看到有朋友發(fā)布一個“單片機制作2.4G頻率計”的全套方案，這絕對是一個不可思議的結(jié)果。我個人認(rèn)為此方案應(yīng)該存在一定問題，這里提出自己的一些看法，歡迎大家一起進(jìn)行討論。

注：我沒有下載資料看實現(xiàn)的方法，下面內(nèi)容都是我自己的假設(shè)，如果不對請看過資料的朋友指正。

顯然不管是什么單片機，都是無法直接測試到2.4G這么高的頻率的，如果是直接對信號進(jìn)行檢測，需要達(dá)到4.8G的采樣率，目前還沒有這么快的單片機。那有沒有變通的方法呢，我想可行的方法是對原始信號分頻，這樣理論上講是可以支持到這么高頻率的信號的。

注：2.4G=2 400 000 000，不是2.4*1024*1024

如果我們能將信號進(jìn)行分頻，比如256分頻，理論得到的分頻后信號為9.375M，這個頻率的信號用單片機還是有機會測量到周期的。

注意前面我一再強調(diào)的是理論，也就是說這種想法是基于數(shù)字電子技術(shù)理論，忽略電路的響應(yīng)速度做出的。實際中并不能這么考慮，常用的74系列的芯片，最大速度是在10ns的樣子，超過這個速度就無法響應(yīng)。實際電路會有分布電容的存在，決定信號的傳輸會因為電容充放電產(chǎn)生延時，這樣電路無法實時響應(yīng)到特別高的頻率。2.4G信號的周期為0.417ns，遠(yuǎn)小于10ns，可以這么說，一個2.4G的信號，直接接到單片機或者74系列芯片上，硬件根本來不及響應(yīng)。我舉個例子大家就能理解，現(xiàn)在電腦CPU和內(nèi)存之間的信號速度達(dá)到100M以后就很難再往上提高，就是同樣的原因，CPU與內(nèi)存芯片之間的信號傳遞已經(jīng)到了極限，所以再往上提高會很難。

傳統(tǒng)單片機屬于低頻電子領(lǐng)域，對于低頻領(lǐng)域的一些電子技術(shù)理論，是不能直接用到高頻領(lǐng)域的。最基本一點，對于低頻信號，我們可以認(rèn)為在整個電路中所有信號是一樣的，延時可以忽略不計，但高頻信號則不一樣。就拿2.4G的正弦波來說，波長是0.125米，也就是12.5厘米，在板上的導(dǎo)線和器件之間就不能忽略延時的存在，假如導(dǎo)線剛好長12.5厘米，在同一時刻導(dǎo)線上是一個完整的正弦波，不同位置的電壓并不相同，而低頻信號我們是認(rèn)為同一時刻所有位置的電壓相同（實際情況有所不同，導(dǎo)體中電的傳播速度要小于30萬公里/秒）。

所以我認(rèn)為該方案的原創(chuàng)者只是從理論上找出了一個可以測量到2.4G信號頻率的方法，但實際上行不通，我想他也沒有拿一個2.4G得信號進(jìn)行驗證，只是自己從算法上做出了最高性能預(yù)估，但沒想到自己的理論依據(jù)在預(yù)估的最高頻率下已經(jīng)不成立，從而得出錯誤的結(jié)論。

當(dāng)然，對于2.4G這樣的高頻信號并不是不能進(jìn)行測量，只是處理的方法和電路不是我們所想的那么簡單，普通單片機的處理方法是無法實現(xiàn)，需要特殊的器件和電路來支持。

這是我的一點看法，不一定正確，畢竟我對高頻電路理論也不了解，歡迎各位朋友進(jìn)行討論。