RadioLib项目中LR1121模块输出功率问题的分析与解决

问题背景

在使用Semtech LR1121评估板进行射频开发时，开发者遇到了一个典型问题：当设置输出功率为14dBm时模块工作正常，但将功率提升至22dBm时，实际输出功率骤降至0dBm。这种情况在使用RadioLib开源库进行开发时较为常见，需要从硬件配置和软件设置两方面进行分析。

技术原理分析

LR1121芯片内部包含两个功率放大器(PA)：

1. 低功率PA(Low-Power PA)：最大输出功率14dBm
2. 高功率PA(High-Power PA)：可支持22dBm输出

RadioLib库会根据请求的输出功率自动选择适当的PA。当功率设置超过14dBm时，库必须使用高功率PA。输出功率异常通常表明高功率PA的射频开关配置存在问题。

问题排查过程

射频开关配置验证

开发者最初提供的射频开关配置表从逻辑上看是合理的：

static const Module::RfSwitchMode_t rfswitch_table[] = {
  // mode              DIO5(V1)  DIO6(V2) 
  { LR11x0::MODE_STBY,   { LOW,  LOW  } },  //shutdown
  { LR11x0::MODE_RX,     { HIGH, LOW  } },  //J2
  { LR11x0::MODE_TX,     { HIGH, HIGH } },  //J3, RFO_LP_LF
  { LR11x0::MODE_TX_HP,  { LOW,  HIGH } },  //J1, RFO_HP_LF
  { LR11x0::MODE_TX_HF,  { LOW,  LOW  } },
  { LR11x0::MODE_GNSS,   { LOW,  LOW  } },
  { LR11x0::MODE_WIFI,   { LOW,  LOW  } },
  END_OF_MODE_TABLE,
};

然而，配置表中缺少关键的引脚定义部分。在RadioLib中，必须明确指定射频开关使用的DIO引脚。

常见错误做法

一些开发者会错误地修改库内部定义的宏：

#define RADIOLIB_LR11X0_DIO5 (0)
#define RADIOLIB_LR11X0_DIO6 (1)

这些是库内部的宏定义，用户不应直接修改。正确的做法是通过setRfSwitchTable函数传递实际的GPIO引脚编号。

解决方案

正确的配置方法

1. 定义射频开关使用的DIO引脚数组
2. 在适当的位置调用setRfSwitchTable函数

示例代码：

// 定义射频开关使用的实际GPIO引脚
const uint32_t rfswitch_dio_pins[] = { 3, 4 }; // 根据实际硬件连接调整

// 在setup函数中正确配置
void setup() {
  // 初始化无线电
  int state = radio.begin(920.3, 125.0, 9, 7, RADIOLIB_LR11X0_LORA_SYNC_WORD_PRIVATE, 22, 8, 0);
  
  // 必须在begin()之后设置射频开关表
  radio.setRfSwitchTable(rfswitch_dio_pins, rfswitch_table);
}

关键发现

通过实际测试发现，setRfSwitchTable的调用时机至关重要：

• 在begin()之前调用：无法实现22dBm输出
• 在begin()之后调用：正常工作，可达22dBm

这一现象与RadioLib 7.1.0版本之前的一个已知问题相关，该问题已在后续版本中修复。

最佳实践建议

1. 版本管理：确保使用最新版本的RadioLib库（7.1.0或更高版本）
2. 配置顺序：射频开关配置应在无线电初始化完成后进行
3. 引脚验证：仔细检查硬件连接，确保DIO引脚定义与实际电路一致
4. 功率设置：明确了解芯片的功率放大器规格，合理设置输出功率

总结

LR1121模块的高功率输出问题通常源于射频开关配置不当或库函数调用顺序错误。通过正确理解芯片架构、合理配置射频开关表，并注意函数调用顺序，开发者可以充分发挥LR1121的性能潜力，实现稳定的高功率射频输出。