Генератор радиошума в диапазоне 2.4 ГГц

2017-04-07

Владимир Соколов

В данной статье предлагается использовать модуль Pololu Wixel с платой аналогового генератора шума на базе ADF4351, а для демонстрации результатов генерирования использовать дисплей OLED SSD1306 с I2C.

Например, можно расположить генератор на месте роутера, установить канал (можно даже воспользоваться антенной от роутера), а с помощью анализатора спектра, описанного в статье, отследить падение сигнала в разных частях офиса или дома. Меняя положение генератора шума и проверяя изменение уровня шума в анализаторе, можно найти лучшее место для расположения роутера.

У данного генератора рабочий диапазон частот — от 35 до 4400 МГц, но для наших целей достаточно использовать только частоты от 2400 до 2499 МГц с шагом в 1 МГц. Значения генерируются с помощью программы ADF4350/ADF4351 Evaluation Board Software (http://www.analog.com/ru/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/eval-adf4351.html#eb-relatedsoftware), предоставляемой производителем.

Инициализация производится шестью регистрами, которые передаются по SPI в определенной последовательности. Так как алгоритм вычисления частот не явен (частично можно посмотреть в проекте https://github.com/s54mtb/ADF4351.git), то для данного набора частот был написан собственный генератор.

Добиться стабильной инициализации с помощью Arduino Nano не удалось, потому выбор пал на Pololu Wixel (который к тому же имеет на борту радиомодуль). Встроенный радиомодуль позволяет организовать обратную связь и качественно оценить работоспособность передающей схемы. При инициализации генератора шума возникла проблема с отправкой пакетов: нужно каждое инициализационное слово передается без пауз.

Например, первое слово «580005» в программе анализатора логики PulseView выглядит так:

После подбора частоты и формата передачи устройство заработало, как часы.

Схема сборки простая и использует все зарезервированные порты (один I2C и два SPI).

Для ADF4351 задействован второй SPI:

P14 — ADF_LE

P15 — ADF_CLK

P16 — ADF_DAT

При включении генератор работает на первом канале, но с помощью кнопок можно повысить или понизить номер канала. Также доступно задание частоты через виртуальный COM-порт. Команда состоит лишь из указания номера частоты в шестнадцатиразрядном виде, так для работы на частоте 2445 МГц достаточно передать число 0x2D. В случае получения команды устройство отвечает командой 0xFF.

Для удобства использования устройство было собрано в акриловом корпусе. Вид сверху:

Вид сбоку:

Для проверки работы устройства также были задействованы три анализатора спектра: Ubiquiti AirView2, ez430RF2500 и Unigen ISM Sniffer, а сбор данных велся в программе MDRV (https://github.com/RasAlhague/MDRV.git). Все три устройства единогласно показали присутствие помехи на 1-м канале.

Во время опытов с обычной антенной типа полуволновой диполь устройства на расстоянии 5 метров практически теряли связь с роутером, а на 20 метрах наблюдались трудности с приемом-передачей.

Наглядно работу генератора шума видно в приложении Wifi Analyzer (для Android). Генератор запущен на середине частоты 4-го канала:

Ссылки:

Код прошивки для Wixel SDK – в архиве Wixel_font.zip.

Информация по ADF435x доступна по ссылкам:

1) www.kh-gps.de/adf4351.htm

2) http://f6kbf.free.fr/html/ADF4351%20and%20Arduino_Fr_Gb.htm

3) https://opentechlab.org.uk/videos:005:notes