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[参考译文] CC1020:对 TX 放大器和 RX 上未对齐中心频率的射频范围的影响

Guru**** 2445440 points
Other Parts Discussed in Thread: CC1020

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/wireless-connectivity/sub-1-ghz-group/sub-1-ghz/f/sub-1-ghz-forum/1424819/cc1020-effect-on-rf-range-of-misaligned-center-frequencies-on-tx-rx

器件型号:CC1020

工具与软件:

我有2个设备、均使用 CC1020无线电模块、工作频段为900MHz。

一个函数用作 TX (仅发送 RF 消息)、而其它函数用作 RX (仅接收 RF 消息)。

两个器件均设置为911.222MHz。 使用 频谱分析仪、TX 处于 911.221342 MHz (  与 标称值相差-658Hz)、RX 处于 911.222352 MHz (与标称  值相差+352Hz)。

因此、TX 和 RX 相互偏移1010Hz .

在执行简化的距离测试时、该系统可达到~67码的范围

仅在 TX 上进行固件更改后、其中心频率调整为911.222429 MHz (911.222MHz 提供+429Hz)。

最重要的是、TX 和 RX 偏移现在仅为77Hz(TX = 911.222429 MHz、 RX = 911.222352 MHz)。

在执行相同的简化范围测试时、该系统现在可以达到大于100 码的范围。 (覆盖范围肯定更长、但我们没有足够的空间用于测试。)

我的问题是、当 TX 和 RX 的中心频率偏移约为100Hz 时、预期范围是多少?

如果该偏移增加到1000Hz、那么预期范围是多少?

请告诉我为了充分回答这个问题而可能需要哪些其他信息、例如寄存器设置、调制、偏差等。

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    您好!

    您正在使用哪个 PHY、特别是 Rx 带宽设置是什么?

     -这将决定在失去性能之前 Rx 和 Tx 单元之间可以容忍的频率偏移量。

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    我们的通道滤波器 BW 为153.6kHz (滤波器寄存器的值设置为1)。

    您能不能再详细说明一下您对 PHY 的要求?

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    我们使用 CC1020、900MHz 频带频率、UART 与 CC1020通信、9600波特、25kHz 偏差。 如果这包括您关于 PHY 的问题、请告诉我。 如果没有、请告诉我您还需要什么!

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    尊敬的 Max:

    如果最大频率偏移仅为1kHz、则这应该完全处于编程的 Rx 带宽限制范围内。

    接收器通道滤波器带宽应能够处理晶体的总误差。  

    总误差是晶体误差的4倍。  

    如果频率偏移处于这些限制范围内、则灵敏度/范围应该不会下降。  

    您始终可以进行测试以增加接收器带宽、查看这是否可以解决您的问题、但较宽的 Rx 带宽将导致较低的范围。  

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    便宜的"v"昂贵晶体精度示例(受范围影响):

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    您好、RGW、

    感谢您的两个回答、这对您有所帮助。

    不幸的是、 尽管 RX BW 为19.2kHz、但由于 TX 和 RX 频率之间的1KHz 偏差、我们看到了很大的范围损失。

    这是否凸显了我们系统中其他地方的缺陷或糟糕的设计选择?

    是否有任何可能导致此问题的寄存器设置、硬件设计选择、调制选择或前导码/同步字选择?

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    您好!

    您是否可以测试以增加接收器带宽、看看这是否可以解决您的问题?  

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    您好、RGW、

    我的问题是一个系统中的覆盖范围太短、我需要增加覆盖范围。 我的理解是、增加 RX BW 会导致覆盖范围减小。 我可能会遗漏一些东西、但如果是这种情况、那么我认为这与我尝试实现的目标背道而驰。 请告诉我您对此有何想法。

    我一直在研究并实施自动频率控制(AFC)来补偿频率偏差。 我一直在关注 AN029"CC1020/1021自动频率控制(AFC)"。 在使用频谱分析仪进行的台式测试中、如果我强制它也以新频率进行传输、我可以看到在 RX 上调整频率。 它似乎没有完全按照我的预期调整频率。

    例如、如果 RX 处于911.223382 MHz 、TX 处于911.221895 MHz、则使用 AFC 校正的 RX 应尝试移至 TX 的频率、但实际上它最终是在 911.22117 MHz。 这是一个信息表:

    频率(Hz) 相对于 TX 中心频率的偏移(Hz)
    Tx 中心频率 911221933. -
    RX 中心频率(AFC 前) 91122332. 1449.
    RX 中心频率(使用 AFC) 911221170 第763章

    因此、使用 AFC 校正后、RX 现在更靠近 TX (距离~800Hz)。 没有亚足联、它就离开了~1500赫兹。  RX 上的频率变化总为~2.2KHz。 虽然这是一项改进、但并不像我预期的那样准确、这让我想知道在所有情况下这是否都是可行的改进/解决方案。

    您知道为什么我会看到这么大的误差(仍然偏离 TX 中心频率~800Hz)吗?

     AFC 校正是否有任何已知的问题或任何已知的副作用,我应该知道?

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    您好!

    确实增加 Rx 带宽会减小覆盖范围、但这只是为了测试频率偏移仅为1kHz 时范围会下降的原因。  

    这是一种新设计吗?您为何要查看 CC1020?

    发送 911221170 Hz 频率时、800 Hz 频率偏移非常好、这意味着频率偏移为0.9 ppm、这很好。 无需实现比这更好的频率偏移。

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    您好、RGW、

    这不是新设计。 我们现有的产品使用 CC1020、并报告其中一些设备的覆盖范围很小、确切地说是10-18码。 然而、并非所有使用 CC1020的器件都存在该问题。

    在测试范围不足的一个器件(TX A)时、我们能够使用一个 RX (RX A)再现较差范围。 (TX A + RX A =较差范围)。 然而、在相同的 RX (RX A)下、不同的 TX (TX B)具有更远的覆盖范围。 (TX B + RX A =范围改善50%)。 所有 TX 都运行同一个软件。 执行了其他测试组合。 在后分析中、我注意到 TX A 和 RX A 之间的偏移为1010Hz。但是、TX B 和 RX A 的偏移量小得多、为~300Hz。

    我们对 TX A 和 RX A 重复了此测试—范围还是较差。 我进行了一次 SW 改变、使 TX A 的频率更接近 RX A、这使范围增加了50%。 同样、该测试位置在空间上受到限制、并且范围肯定更长、因此至少它的范围增加了50%(这是我在原始问题中提供的数据)。

    因此、中心频率的对齐似乎是射频范围中的一个重要因素。

     

    你能告诉我你对我几天前发布的亚足联问题的想法吗?

    您知道为什么我会看到这么大的误差(仍然偏离 TX 中心频率~800Hz)吗?

     AFC 校正是否有任何已知的问题或任何已知的副作用,我应该知道?

    新问题。  AFC 值从寄存器0x43读取的值分辨率是多少、它是否能够检测10Hz、100Hz、1KHz 等标度上的错位情况?

    新问题。 我已经注意到、 在连接到 TX 时、我可以连续读取9次 AFC 读数、而 AFC 寄存器中的值明显匹配。 例如、我看到它报告的值从-6到+2、这是一个很宽的范围。 我看到连续测量值像这样回弹:-6、-1、-1、-1、-1、 -1 0、0、2。 您能解释一下为何相同 TX 条件下的读数变化如此之大吗?

    关于 RX BW 测试、您如何构想测试方法? 我问、因为我的问题是短距离问题。 在我们执行的测试中、我们获得有关错过的射频数据包数量的实时指标。 无论 TX/RX 未对齐频率是100Hz 还是1000Hz、在短距离(<10yds)时、指标都几乎相同。 仅当 TX 和 RX 之间的距离增加时、我们才开始看到丢弃的数据包、但这种增加的距离就需要权衡增加 RX BW、即短距离。

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    您好、RGW、

    我使用各种 RX BW 进行了测试。  提醒一下、我们当前的 RX BW 滤波器= 153.6kHz。  在所有这些测试中、TX 和 RX 中心频率彼此偏移1.4kHz。

    --------------------------------------------------------  增加 RX BW -------------------------------------------------------

    我运行了3次测试、查看 增加 RX BW 的效果、结果如下。

    Rx BW 配置 范围
      TX & RX 上的 RX BW = 153.6kHz 190英尺
       TX 上的 RX BW = 153.6kHz
    RX   上的 RX BW = 307.2kHz  
    13英尺
        TX 和 RX 上的 RX BW = 307.2kHz 5英尺

    --------------------------------------------------------  降低 RX BW -------------------------------------------------------  

    此外、我执行了2次测试、其中降低了 RX BW、结果就是这些。

    Rx BW 配置 范围
       TX 上的 RX BW = 153.6kHz
        RX 上为 RX BW = 102.4kHz
    172英尺
      TX & RX 上的 RX BW = 102.4kHz  183英尺
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    您好!

    您仍然只有800Hz 的频率偏移、这非常好、因此我不相信是导致问题的实际频率偏移。 即使对于最小 Rx 带宽设置、Rx 带宽也应该足够来处理此问题。  

    当增加 Rx 带宽时、范围会严重下降。 某些性能下降是自然的、这是由于 Rx 带宽越宽、但它不应该完全失败。  在选择性以及灵敏度和可接受的频率容差之间需要进行权衡。 在 需要更大频率漂移的应用中、滤波器带宽可以增加、但可以使用  降低了相邻信道抑制(ACR)和灵敏度 .  您是否可能在 Rx 设备附近有一个射频噪声源、该噪声源可能会影响范围? 您提到、并非所有器件都有此问题。

    对于 Rx 和 Tx 单元、我要保持 Rx 带宽相同。  

    尝试以下操作:

    1.计算所需的最小 Rx 带宽、并将其用于距离测试、因为当您只有800Hz 偏移时、频率偏移应该不会是问题。 正如您在测试中看到的那样、增加 Rx 带宽无助于补偿800Hz 误差。

    2.您是否尝试过在外部射频噪声影响 Rx 设备的情况下、以另一个频率测试范围?  

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    您好、RGW、

    感谢您的宝贵意见。 我们已看到有问题的单位存在1010Hz 的偏移、我只想说明我们已看到大于800Hz 的偏移。  

    我在执行每次测试之前都使用频谱分析仪进行了检查、发现整个900MHz 频带上没有周围射频干扰。 我们在 900MHz 频带中对不同的频率进行了极少的测试、并观察到了类似的结果。

    我执行了一项测试、其中我们降低了 RX BW、射频范围略有减小(在上星期五发表的文章中可以看到)。  我将探讨这两项建议、让您了解我们根据这些建议观察到的情况。

    谢谢!

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    计算 SBW 时、有2个公式(SBW = 2 x f_M + 2 *频率偏差)和(SBW =波特率+频率分离)。  

    如果 MODEM[1:0]= 11 (透明异步 UART)、那么 f_M 应使用什么值?

    频率间隔是否等于相邻射频通道的间隔?

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    您好!

    有多种方法可以计算信号 BW。  

    您的数据速率是多少?频率偏差是多少?

    信号 BW =数据速率+ 2 x 频率偏差

    所需的 RX 滤波器带宽可以近似表示为:

    信号 BW + 4*ppm xtal*工作频率  

    我们不再建议将寄存器值与 CC1020一起使用、因为该收发器非常旧(20年)、目前支持模型有限。

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    您好、RGW、

    数据速率= 9600波特、频率偏差= 25kHz。

    关于第一个公式、  信号 BW =数据速率+ 2 x 频率偏差 中、数据表显示"在曼彻斯特和 NRZ 模式下、2 ×FM 等于已编程的波特率。" 但是、我们不使用曼彻斯特或 NRZ 模式、因此我认为这不适用于我们。 这就是为什么我问 FM 应该使用什么值(如果 MODEM[1:0]= 11 (透明异步 UART))? 我不要求设置推荐的寄存器、而是要求 FM 使用什么值、因为我们的模式不是曼彻斯特/NRZ。

    鉴于我们的模式是 透明异步 UART、如何确定 FM 的值?