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PHY
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:link_to_translation:`en:[English]`
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多根天线
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多根天线功能原理和组成
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多根天线功能主要通过将内部天线模块工作信号输出到具体 IO 引脚上，通过 IO 引脚控制外部天线切换器选择指定天线，最多支持 16 根天线。
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下图描述多根天线功能组成：
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.. code-block:: none
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___________________________________________________________________________
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____|____ _________ |
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|PHY |--antenna_select[0] --> | | |
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___|Antenna 0|--antenna_select[1] --> | | |
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/ |Module |--antenna_select[2] --> | | ____|____
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/ |_________|--antenna_select[3] --> | IO MUX |--GPIO[x0] --> ant_sel_in[0]--| | --- antenna 0
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RX/TX ___/ | | And |--GPIO[x1] --> ant_sel_in[1]--| Antenna | --- antenna 1
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\ ____|____ | GPIO |--GPIO[x2] --> ant_sel_in[2]--| Switch | ... ...
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\ |PHY |--antenna_select[0] --> | Matrix |--GPIO[x3] --> ant_sel_in[3]--|_________| --- antenna 15
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\___|Antenna 1|--antenna_select[1] --> | |
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|Module |--antenna_select[2] --> | |
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|_________|--antenna_select[3] --> |_________|
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{IDF_TARGET_NAME} 多根天线功能主要包含 3 个部分：芯片内部的 PHY 天线模块、IO MUX 和 GPIO Matrix、以及外部的天线切换器。
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1.芯片内部的天线选择模块 PHY Antenna Module：
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- 两个天线模块均支持工作于发送 (TX) 或接收 (RX) 模式，可以通过软件配置发送和接收选用某个模块。
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- 每个天线模块最多支持输出 4 个天线选择信号 ``antenna_select[3:0]``，该信号值可由软件配置并且可以一一映射到任意 IO 引脚。
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- 当某个天线模块处于工作状态时，IO 引脚的高低电平值为软件配置的信号值。
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2.IO MUX 和 GPIO Matrix：
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- 将内部 4 路天线信号输出到具体的 IO 引脚上。
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3.外部的天线切换器：
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- 一般为多路选择器，通过 ``ant_sel_in[x]`` 引脚的电平，选择工作的天线，例如 ``ant_sel_in[3:0]`` 为 ``0b1011``，表示选中天线 11。
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多根天线使用步骤
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1.根据硬件电路设计及外部天线切换器确定用于控制天线切换的 IO 引脚。
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2.配置天线选择信号输出到指定 IO 引脚
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- API :cpp:func:`esp_phy_set_ant_gpio()` 用于配置 ``antenna_selects[3:0]`` 信号连接 ``GPIO[x3:x0]``。如果 ``GPIO[x0]`` 连接到 ``antenna_select[0]``，``gpio_config->gpio_cfg[x0].gpio_select`` 应设置为 1，且 ``gpio_config->gpio_cfg[x0].gpio_num`` 的值为 ``GPIO[x0]``。
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3.配置内部天线工作模式及输出信号
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- API :cpp:func:`esp_phy_set_ant()` 用于配置发送或接收时使用内部天线模块 0 或 1，并配置当天线模块 0 或 1 工作时的输出信号值。
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- 对于 ``ESP_PHY_ANT_MODE_AUTO`` 模式目前不推荐使用。
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多根天线配置参考例子
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通常，可以执行以下步骤来配置多根天线：
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- 配置 ``antenna_selects`` 连接哪些 GPIOs，例如，如果支持四根天线，且 GPIO20/GPIO21 连接到 ``antenna_select[0]/antenna_select[1]``，配置如下所示:
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.. code-block:: c
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esp_phy_ant_gpio_config_t ant_gpio_config = {
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.gpio_cfg[0] = { .gpio_select = 1, .gpio_num = 20 },
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.gpio_cfg[1] = { .gpio_select = 1, .gpio_num = 21 }
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};
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- 配置使能哪些天线、以及接收/发送数据如何使用使能的天线，例如，如果使能了天线 1 和天线 3，接收数据需要自动选择较好的天线，并将天线 1 作为默认天线，发送数据始终选择天线 3。配置如下所示:
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.. code-block:: c
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esp_phy_ant_config_t config = {
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.rx_ant_mode = ESP_PHY_ANT_MODE_AUTO,
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.rx_ant_default = ESP_PHY_ANT_ANT0,
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.tx_ant_mode = ESP_PHY_ANT_MODE_ANT1,
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.enabled_ant0 = 1,
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.enabled_ant1 = 3
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};
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注意事项
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1.不同天线切换器，``ant_sel_in[3:0]`` 的输入值中可能存在非法值，即 {IDF_TARGET_NAME} 通过外部天线开关支持的天线数可能小于 16 根。例如，ESP32-WROOM-DA 使用 RTC6603SP 作为天线切换器，仅支持 2 根天线。两个天线选择输入管脚为高电平有效，连接到两个 GPIO。``0b01`` 表示选中天线 0，``0b10`` 表示选中天线 1。输入值 ``0b00`` 和 ``0b11`` 为非法值。
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2.尽管最多支持 16 根天线，发送和接收数据时，最多仅能同时使能两根天线。
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3.对于 ``ESP_PHY_ANT_MODE_AUTO`` 模式目前不推荐使用，主要有以下限制情况需要考虑：
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- 因为发送数据天线基于 ``ESP_PHY_ANT_MODE_AUTO`` 类型的接收数据天线选择算法，只有接收数据的天线模式为 ``ESP_PHY_ANT_MODE_AUTO`` 时，发送数据天线才能设置为 ``ESP_PHY_ANT_MODE_AUTO``。
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- 接收或者发送天线模式配置为 ``ESP_PHY_ANT_MODE_AUTO`` 时，只要存在 RF 信号的恶化，很容易触发天线切换。如果射频信号不稳定，天线会频繁切换，使得总的射频性能无法达到预期效果。
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推荐在以下场景中使用多根天线
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1.应用程序可以始终选择指定的天线，也可以执行自身天线选择算法，如根据应用程序收集的信息来选择天线模式等。请参考 IDF 示例 :idf_file:`examples/phy/antenna/README.md` 来设计天线选择算法。
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2.接收/发送数据的天线模式均配置为 ``ESP_PHY_ANT_MODE_ANT0`` 或 ``ESP_PHY_ANT_MODE_ANT1``。
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应用示例
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.. only:: esp32c3 or esp32s3
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- :example:`phy/cert_test` 演示了如何在 {IDF_TARGET_NAME} 上使用认证测试 API，包括项目配置以及进行 RF、Wi-Fi 和 Bluetooth 认证测试。
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- :example:`phy/antenna` 演示了如何在 {IDF_TARGET_NAME} 上进行多天线软件切换。
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