LoRa2021/LoRa2021F33-2G4(2W版本)是基于Semtech第四代LR2021模块研发的新一代双频段通信解决方案。LR2021模块作为Semtech推出的“LoRa Plus”核心芯片,集成了Sub-GHz、2.4GHz及S-band多频段支持能力,并引入FLRC高速调制技术,最高传输速率可达2.6 Mbps,显著提升了传统LoRa在速率与抗干扰方面的表现。

LoRa2021 demo

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LoRa2021F33-2G4 demo

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此次教程基于模块规格书与实测操作逻辑,以LoRa2021 demo完整讲解 LR2021 模块demo 板的硬件准备、按键操作、参数配置、通信测试、功率与灵敏度测试等全流程,帮助用户零基础上手,快速完成模块功能验证。

一、demo板硬件准备与接线

1. 硬件清单

完成测试需准备以下硬件,确保无损坏、接口匹配:

  • LoRa2021板 ×2(一发一收,分别设为主机 Master、从机 Slave)

  • 对应频段天线(Sub-GHz 频段:868MHz 天线)

  • 2V直流电源

  • 电源连接线(红色线接电源正极,黑色线接电源负极)

2. 天线与电源接线

demo 板集成双天线接口,接线前需明确接口对应频段:

  • 右侧天线接口:Sub-GHz 频段(150-960MHz),外接 433/470/868/915MHz 天线;

  • 左侧天线接口:2.4G 频段(1900/2400MHz),外接 1.9GHz、2.4GHz 专用天线。(2W版本 支持1.9-2.5GHz)

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接线步骤:

  1. 天线连接:将对应频段天线拧紧到 demo板天线接口,确保接触良好,无松动;

  2. 电源连接:红色电源线接 demo板电源正极,黑色线接负极(如下图),严禁正负极接反,避免烧毁模块;

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  1. 开机:拨动 demo板电源开关,屏幕亮起,进入主界面,完成硬件准备。

注意:测试前必须连接天线,禁止空载发射,否则会损坏模块功率放大器(PA)。

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二、demo板按键功能详解

demo 板配备SET、UP、DOWN三个物理按键,所有参数配置、模式切换均通过这三个按键完成,按键功能定义如下:

1.SET 键

短按:确认选择、进入下一级参数设置界面;

长按:返回上一级界面,退出当前参数编辑状态。

2.UP 键

短按:光标向上移动、参数数值 + 1;

长按:参数连续递增,快速调整数值。

3.DOWN 键

短按:光标向下移动、参数数值1;

长按:参数连续递减,快速调整数值。

通用操作逻辑:开机进入主界面 → 短按 UP/DOWN 键移动光标到目标参数项 → 短按 SET 键激活编辑(光标闪烁) → 短按 UP/DOWN 修改参数 → 短按 SET 键保存设置 → 长按 SET 键进入对应功能模式。

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三、主界面核心参数配置

demo 板主界面显示调制方式、工作模式、频段、频率、功率、扩频因子等核心参数,LoRa 模式与 FLRC 模式参数略有差异,需根据测试需求精准配置。

1. 核心参数说明

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LR2021在接收灵敏度方面实现了进一步优化。在Sub-GHz频段下,其LoRa模式灵敏度可达-141.5 dBm @125kHz带宽,优于前代产品;同时支持高达±33%的频率偏移容忍度,在复杂电磁环境中具备更强的稳定性。此外,新增的快速信道检测(Fast CAD)功能可大幅度降低功耗,特别适合需要“先听后发”(LBT)机制的应用场景。

2. 参数配置步骤

LoRa 模式、SubGHz 868MHz 频段为例:

  • 调制方式(Mod):光标移至 Mod,短按 SET,按 UP/DOWN 选LoRa,短按 SET 保存;

  • 频段(Band):光标移至 Band,选LF(SubGHz),匹配 868MHz 天线;

  • 中心频率(FREQ):设为868MHz,与天线、通信对方保持一致;

  • 发射功率(POWER):设为9 级(LoRa2021F33 demo 板满功率,433/470MHz 可达 2W,868/915MHz 可达 1W);

  • 扩频因子(SF):推荐设为12(远距离通信,灵敏度最高);

  • 带宽(BW):设为125KHz,平衡距离与速率。

  • 关键注意:两块 demo板所有通信参数必须完全一致,否则无法建立通信。

四、双向通信测试(MasterSlave 模式)

双向通信是 demo 板核心功能,用于验证模块收发稳定性、传输距离与丢包率,分为LoRa 模式FLRC 模式两种,操作流程一致。

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1. 模式设置

  • 第一块 demo板(发射端):Mode 参数设为Master(主机);

  • 第二块 demo板(接收端):Mode 参数设为Slave(从机);

  • 两块板参数完全同步:调制方式、频段、频率、功率、SF、BW、CR 全部一致。

2. 启动通信

  • 先操作接收端(Slave):长按 SET 键,启动接收模式,屏幕等待接收信号;

  • 再操作发射端(Master):长按 SET 键,启动发射模式,开始发送数据;

通信成功判断:

  • 发射端:红色指示灯闪烁,Tx_cnt 数值持续递增;

  • 接收端:蓝色指示灯闪烁,Rx_cnt 数值持续递增;

  • 数值同步增长,无卡顿、无停滞,说明通信稳定。

3. 两种调制模式差异

  • LoRa 模式:低速率、远距离,Sub-GHz 频段开阔地传输距离可达5公里以上2W版本可达10公里以上,适合远程监控、智慧农业;

  • FLRC 模式:高速率,最高可达6Mbps,适合高速数据传输、无人机图传等场景。

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五、功能测试(TXTEST/RXTEST)

除双向通信外,demo 板支持发射功率测试(TXTEST)和接收灵敏度测试(RXTEST),需配合频谱仪、信号源等专业射频仪器使用。

1. 发射功率测试(TXTEST)

  • demo板 Mode 设为TXTEST

  • 配置频段、频率、功率等级;

  • 长按 SET 键启动发射,用频谱仪连接天线端口,读取实际发射功率:

LoRa2021 demo板

  • @Sub-GHz:典型值 21dBm(160mW);

  • @2.4GHz:典型值 11dBm;

LoRa2021 demo板

  • 868/915MHz:典型值 30dBm(1W);

  • 4G 频段:典型值 30dBm(1W)。

2. 接收灵敏度测试(RXTEST)

  • demo板 Mode 设为RXTEST

  • 配置与信号源一致的参数;

  • 信号源发送指定强度信号,demo板接收,测试极限灵敏度:

  • SubGHz:BW=62.5KHz、SF=12 时,灵敏度可达143dBm;

  • 4G:BW=406KHz,SF=12灵敏度可达134dBm

(2W版本 BW=125KHz,SF=10 @2.4G频段,Bypass ON 灵敏度可达124dBm

BW=125KHz,SF=10 @2.4G频段,Bypass OFF 灵敏度可达134dBm)。

六、低功耗休眠模式(SLEEP)

模块支持超低功耗休眠,适合电池供电场景,休眠电流 <20μA,操作步骤:

  1. demo板 Mode 参数设为SLEEP

  2. 短按 SET 键保存,长按 SET 键进入休眠;

  3. 休眠后屏幕熄灭、指示灯关闭,唤醒需重新拨动电源开关。

休眠注意:进入休眠时,MCU 输出至模块的所有引脚(含 SPI、RESET)需拉低,避免漏电。

七、常见问题与注意事项

无法通信

  • 检查天线是否接对接口、是否拧紧;

  • 核对两块 demo板参数是否完全一致;

  • 先开接收端,再开发射端,避免丢包。

  • 核对天线频率设置是否匹配所选的天线

硬件安全

  • 禁止接反电源正负极;

  • 无天线时禁止发射;

  • 工作温度控制在40℃~85℃,避免高温长时间发射。

  • 9-2.5GHz 的TxPower 最好不要设到超过4,这样效率最高,如果功率设到最大,功率更低,电流更大,长时间不间断发射,会有可能损坏功放。