SA728F33: дальность беспроводной передачи аудио и возможности платы
Полнодуплексная плата NiceRF SA728F33 предназначена для беспроводной передачи аудио и построения голосовых переговорных систем. Она работает на базе радиомодуля SA718F33 и оснащена передатчиком мощностью до 33 dBm — примерно 2 Вт. Плата поддерживает аналоговые аудиоинтерфейсы, цифровой интерфейс I2S, последовательный порт и аппаратные кнопки управления.
Для первого прототипа достаточно подключить к двум платам антенны, питание, микрофоны и динамики. Настройка выполняется через программу для ПК, а при подключении управляющего контроллера параметры можно считывать и изменять по UART. На самой плате предусмотрены кнопки питания, переключения каналов, регулировки громкости и PTT, что упрощает работу во время выездных испытаний.
Что изменилось по сравнению с SA628F22
По сравнению с предыдущей SA628F22 новая плата получила более мощный радиопередатчик, увеличенное число одновременно передающих устройств и несколько вариантов частоты дискретизации. Максимальная мощность выросла с 22 до 33 dBm, а число участников, которые могут передавать одновременно, — с 8 до 16.
- Выходная мощность: 33 dBm против 22 dBm у SA628F22.
- Одновременная передача: до 16 устройств вместо 8.
- Частота дискретизации: 8, 16 или 48 кГц вместо единственного режима 8 кГц.
- Широкополосный звук: при использовании LINE IN и частоты 48 кГц заявлена полоса 20 Гц–19 кГц.
Микрофонный вход MIC IN рассчитан на речевой сигнал с полосой 200 Гц–3,5 кГц. Вход LINE IN подходит для внешнего широкополосного источника. При частоте дискретизации 8 кГц его полоса составляет 20 Гц–3,2 кГц, при 16 кГц — 20 Гц–6,3 кГц, а при 48 кГц — 20 Гц–19 кГц.
Шифрование и адресация устройств
SA728F33 поддерживает шифрование AES256. Его можно включить через программу для ПК или последовательный интерфейс. Для защищённого обмена на обеих сторонах необходимо активировать шифрование и задать одинаковый ключ.
Идентификаторы Device ID и Group ID имеют длину два байта. Device ID может принимать значения от 1 до 65535, а нулевое значение Audio-Target ID или Source ID означает обращение ко всем устройствам группы. Эти параметры позволяют организовывать адресную передачу между несколькими узлами. При этом диапазон идентификаторов не следует путать с параметром MAX-Concurrent-Num, который определяет число устройств, передающих одновременно.
Для снижения энергопотребления предусмотрен отдельный режим ожидания. Его можно включить или отключить, а параметр Idle Timeout задаёт время бездействия перед переходом в энергосберегающий режим.
Как проходили испытания дальности
Полевые испытания проводились в условиях с дорогами, транспортом и окружающей застройкой. Связь проверяли на расстояниях 797 м, 1,4 км, 2,3 км и 2,9 км. Использовались две платы SA728F33 с вертикальными антеннами SW433-ZB172, рабочая частота составляла 440,125 МГц, а уровень мощности был установлен на Power Level 7.
Для каждого расстояния проверялись частоты дискретизации 8, 16 и 48 кГц, а также ограничения MAX-Concurrent-Num на 1, 2, 4, 8 и 16 передающих устройств. Значение 1 соответствует режиму Half_duplex в программе. На дистанциях 797 м и 1,4 км дополнительно оценивалось влияние ориентации устройств, на 2,3 км антенны предварительно ориентировали для получения наилучшего результата.
Результаты связи
На расстояниях 797 м и 1,4 км устойчивая связь сохранялась почти для всех протестированных сочетаний параметров. Исключением стал режим 48 кГц с лимитом 16 устройств: в нём уже на этих дистанциях наблюдались редкие прерывания.
На расстоянии 2,3 км при частотах 8 и 16 кГц устойчивая связь сохранялась для всех проверенных ограничений, включая 16 одновременно передающих устройств, если антенны были правильно ориентированы. При 48 кГц устойчивый результат получен для лимитов 2 и 4, тогда как при лимитах 1 и 8 фиксировались редкие прерывания, а при 16 связи не было.
На предельной дистанции 2,9 км устойчивого соединения не получили. Эпизодический приём с частыми прерываниями наблюдался в двух режимах: при ограничении 16 устройств и частоте 8 кГц, а также при ограничении 8 устройств и частоте 16 кГц. Для остальных сочетаний приёма не было.
Как выбрать частоту дискретизации
Испытания показывают компромисс между качеством аудио, числом одновременно говорящих участников и дальностью связи. Частота 48 кГц лучше подходит для внешнего широкополосного аудио. При лимитах 2 и 4 она обеспечивала устойчивую связь на 2,3 км после подбора ориентации антенн.
Для переговорных систем с большим количеством участников предпочтительнее сначала рассмотреть 8 или 16 кГц. При лимите 16 чувствительность приёмника составляла −110 dBm для 8 кГц, −105 dBm для 16 кГц и −102,5 dBm для 48 кГц. При лимите 8 показатели составляли соответственно −111, −110 и −107 dBm. При двух передающих устройствах чувствительность была одинаковой для всех трёх режимов — −113,5 dBm.
Таким образом, более низкая частота дискретизации даёт запас по чувствительности при большом числе передатчиков. Практический выбор стоит делать после проверки покрытия в реальных местах установки: поворот устройств, препятствия и перемещение участников могут заметно изменить результат.
Подключение и настройка
Питание платы подключается к выводам VCC и GND, допустимое напряжение составляет 3,3–5,5 В. Микрофон подключается к MIC+ и MIC−, динамик 8 Ом мощностью 2 Вт — к выходам OUTP и OUTN. Внешнюю кнопку PTT можно подключить между выводом PTT и землёй: при нажатии вход переходит в низкий уровень и начинается передача. Антенна устанавливается в соответствующий антенный разъём.
При питании 4,2 В выходная мощность передатчика составляет около 1,5 Вт, а при 5 В — около 2 Вт. Фактическое значение зависит от диапазона частот и условий питания. Источник и соединительные провода должны иметь запас по пиковому току: он более чем вдвое превышает средний ток передачи.
Для базовой проверки две платы подключают к компьютеру по USB и выбирают соответствующие последовательные порты в программе. Для прямой голосовой связи можно задать режим Node, Max Hops — 0 NoMesh, частоту дискретизации 16 кГц, MAX-Concurrent-Num — 2 и одинаковые Group ID, канал и частоту на обеих платах. В качестве входа выбирается MIC&Line In, в качестве выхода — Line Out, VOX отключается, а управление передачей выполняется кнопкой PTT.
После сохранения параметров кнопкой SET следует убедиться, что программа показала сообщение об успешной записи. Затем можно удерживать PTT на одной плате и проверять звук на второй, а при лимите 2 — одновременно говорить в обоих направлениях. Ориентировочная задержка составляет 281 мс при лимите 2 устройств, 365 мс при 4, 525 мс при 8 и 992 мс при 16.
Для подключения внешнего аналогового источника его выход подают на LINE IN и GND, а в настройках выбирают режим Line In. На стороне приёмника можно использовать разъём LINE OUT или вывести сигнал через соответствующие контакты платы. В проектах с Mesh-ретрансляцией параметры необходимо подбирать с учётом числа переходов и фактического количества одновременно передающих устройств.
