Перейти к содержанию

Шаг каналов (channel spacing)

Радиомодули работают не на одной частоте, а на сетке каналов: выбираешь номер канала, и модуль сам вычисляет частоту. Расстояние между соседними каналами — шаг каналов. Он должен быть не меньше полосы, которую занимает сигнал, иначе соседние каналы мешают друг другу. Разбираем на CC1101 и nRF24L01+.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Шаг каналов (channel spacing) — расстояние между центральными частотами соседних каналов радиосистемы. Устройство работает на сетке: базовая частота плюс номер канала, умноженный на шаг. Шаг выбирают не меньше полосы, которую занимает сигнал, иначе соседние каналы перекрываются и мешают друг другу.

CC1101: формула и регистры

У TI CC1101 сетку задают три величины: базовая частота FREQ, номер канала CHANNR.CHAN и шаг из мантиссы CHANSPC_M и порядка CHANSPC_E:

Δfchannel=fXOSC218⋅(256+CHANSPC_M)⋅2CHANSPC_E\Delta f_{channel} = \frac{f_{XOSC}}{2^{18}} \cdot (256 + CHANSPC\_M) \cdot 2^{CHANSPC\_E}

С кварцем 26 МГц и значениями по умолчанию (248 и 2) шаг равен 99,18 Гц · 504 · 4 ≈ 199,95 кГц. Наибольший шаг — около 405 кГц; для шага 1 МГц TI советует взять 333 кГц и использовать каждый третий канал. Подробнее о трансивере — на странице CC1101.

nRF24L01+: шаг 1 и 2 МГц

У Nordic nRF24L01+ всё проще: F0 = 2400 + RF_CH МГц, шаг программирования 1 МГц. Но при 2 Мбит/с сигнал занимает почти 2 МГц, и неперекрывающиеся каналы получаются только через один — шаг 2 МГц. При 1 Мбит/с и 250 кбит/с достаточно 1 МГц. См. nRF24L01+.

От чего зависит нужный шаг

  • Полоса сигнала. Для FSK она растёт со скоростью и девиацией. В таблице CC1101 избирательность по соседнему каналу дана для шага 100 кГц при 1,2 кБод, 200 кГц при 38,4 кБод и 750 кГц при 250 кБод.
  • Уход частоты. Кварцы передатчика и приёмника расходятся на десятки ppm, и сигнал может сместиться к краю канала — см. частотную ошибку.
  • Фазовый шум. Шум синтезатора передатчика попадает в соседние каналы, и чем плотнее сетка, тем важнее фазовый шум.
  • Правила. Разрешённые частоты, ширина канала и мощность для нелицензируемых устройств задаются нормами использования радиочастот; их проверяют по действующим документам для своей страны.

Частые вопросы

Какой шаг каналов у CC1101 по умолчанию?

При кварце 26 МГц и значениях регистров по умолчанию (CHANSPC_M = 248, CHANSPC_E = 2) шаг равен 26 МГц / 2¹⁸ · (256 + 248) · 2² ≈ 199,95 кГц. Номер канала из CHANNR умножается на этот шаг и прибавляется к базовой частоте. Наибольший шаг при 26 МГц — около 405 кГц.

Почему у nRF24L01+ при 2 Мбит/с нужно пропускать каналы?

Канал программируется с шагом 1 МГц, а сигнал на скорости 2 Мбит/с занимает почти 2 МГц. Соседние номера каналов при этом перекрываются. Nordic требует для 2 Мбит/с шаг не меньше 2 МГц, то есть использовать каждый второй номер RF_CH. При 1 Мбит/с и 250 кбит/с сигнал укладывается в 1 МГц.

Как выбрать шаг каналов для своей сети?

Шаг должен быть больше полосы, которую занимает сигнал, с запасом на уход частоты кварцев передатчика и приёмника. Чем выше скорость и девиация FSK, тем шире полоса и тем больше нужен шаг: в таблице CC1101 избирательность дана для шага 100 кГц на 1,2 кБод и 750 кГц на 250 кБод. Кроме того, шаг и разрешённые частоты ограничены правилами использования радиочастот.

Источники

  1. Texas Instruments. CC1101 Low-Power Sub-1 GHz RF Transceiver, SWRS061I — разд. 21: шаг каналов задают мантисса MDMCFG0.CHANSPC_M и порядок MDMCFG1.CHANSPC_E, базовая частота — FREQ2..FREQ0, номер канала — CHANNR.CHAN; fcarrier = fXOSC/2¹⁶ · (FREQ + CHAN · (256 + CHANSPC_M) · 2^(CHANSPC_E − 2)); с кварцем 26 МГц наибольший шаг 405 кГц, для 1 МГц предлагают шаг 333 кГц и каждый третий канал; регистры: CHANSPC_M по умолчанию 248 (0xF8), CHANSPC_E 2; табл. 7: избирательность по соседнему каналу 37 дБ при шаге 100 кГц (1,2 кБод), 12/25 дБ при 200 кГц (38,4 кБод), 25 дБ при 750 кГц (250 кБод)
  2. Nordic Semiconductor. nRF24L01+ Single Chip 2.4GHz Transceiver, Product Specification v1.0 — разд. 1: неперекрывающиеся каналы с шагом 1 МГц при 1 Мбит/с и 2 МГц при 2 Мбит/с; разд. 6.3: канал занимает полосу меньше 1 МГц при 250 кбит/с и 1 Мбит/с и меньше 2 МГц при 2 Мбит/с; частоты 2,400–2,525 ГГц, шаг программирования 1 МГц; F0 = 2400 + RF_CH [МГц]; при 2 Мбит/с для неперекрывающихся каналов шаг должен быть 2 МГц или больше; передатчик и приёмник настраивают на один канал

Нашли ошибку?

Смотрите также