Dwa nadajniki i jeden odbiornik – systemy RC, mikrofony bezprzewodowe, LoRa, nRF24L01, separacja sygnałów

Pytanie

dwa nadajniki jeden odbiornik

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Jeden klasyczny, jednokanałowy odbiornik nie jest w stanie równocześnie odebrać dwóch nadajników pracujących na tej samej częstotliwości – sygnały wzajemnie się zakłócą.
• Aby zapewnić bezkolizyjną pracę „dwa nadajniki → jeden odbiornik” stosuje się:
  1. separację częstotliwości (FDM) lub czasu (TDM),
  2. kodowanie z rozdziałem kodowym (CDM),
  3. odbiorniki wielokanałowe (faktycznie dwa tory w jednej obudowie),
  4. specjalizowane systemy cyfrowe (np. nRF24L01, BLE, Wi-Fi), które potrafią demultipleksować kilka ramek danych.
• Jeśli potrzeba tylko naprzemiennego użycia dwóch nadajników, wielu producentów (np. systemy RC, mikroporty) pozwala na sparowanie kilku TX z jednym RX, ale w danej chwili aktywny jest jeden z nich.

Szczegółowa analiza problemu

1. Fizyczne i radiowe ograniczenia

1.1 Interferencja: dwa sygnały na tej samej nośnej mieszają się według
\(V_{\text{sum}}(t)=V_{1}(t)+V_{2}(t)\). Demodulator FM/AM nie rozróżni, który składowej odpowiada które źródło.
1.2 Efekty: dudnienie (beat), zniekształcenia, utrata synchronizacji squelch, wzrost BER (cyfra).

2. Klasy podstawowych rozwiązań

2.1 FDM – Frequency Division Multiplexing
• Każdy TX pracuje na innej częstotliwości (np. 863,1 MHz i 863,7 MHz).
• Odbiornik musi mieć dwie niezależne głowice lub przełączany tuner.
2.2 TDM – Time Division Multiplexing
• Nadajniki nadają w różnych slotach, zsynchronizowanych ramką (np. 802.15.4, niektóre systemy konferencyjne).
• Wymagana cyfrowa koordynacja (master clock).
2.3 CDM – Code Division Multiplexing
• Każdy TX używa innego kodu rozpraszającego (np. GPS, LoRa CSS).
• Odbiornik wykonuje korelację z odpowiednim kodem, filtrując pozostałe.
2.4 Wielokanałowy odbiornik audio
• W jednej obudowie są dwa tory RF → dwa wyjścia analogowe (np. Boya BY-WM8 Pro-K2, Shure BLX-D, Sennheiser EW-D-X), co upraszcza logistykę, ale z punktu widzenia RF to wciąż „dwa odbiorniki”.
2.5 Transceivery IoT (nRF24L01, SX1276 LoRa)
• Adresowanie ramek pozwala M:1 (do sześciu „pipes” nRF24) – odbiornik odfiltrowuje po nagłówku.
• Możliwy prawdziwy jednoczesny ruch, jeśli nadajniki używają CSMA/CA lub retransmisji.

3. Typowe aplikacje i praktyczne konsekwencje

A) Mikrofony bezprzewodowe / interkom:
• Najpewniejsze – dwukanałowy odbiornik; każdy nadajnik-mikroport pracuje na odseparowanym kanale UHF lub 2,4 GHz.
• Systemy typu „dual-TX → 1 RX” (DJI Mic, RØDE Wireless GO II) realizują wewnętrzny mikser lub przesył dwóch strumieni cyfrowych przez jeden link 2,4 GHz z TDM.

B) Zdalne sterowanie RC:
• Standardowe protokoły (FrSky, Spektrum) zapisują ID nadajnika w odbiorniku; aktywny może być tylko jeden TX.
• Zmiana TX wymaga re-bind lub komendy w menu (nie-jednoczesne).

C) Sieci sensorowe:
• LoRaWAN, ZigBee, Wi-Fi potrafią obsłużyć dziesiątki urządzeń na jeden gateway; multipleksacja jest wbudowana w protokół (ALOHA, CSMA, OFDMA).

4. Parametry projektowe

• Minimalny odstęp kanałowy \( \Delta f\) – zależny od modulacji (dla FM audio ≥ 200 kHz; dla 2-FSK 25 kHz).
• Moc TX: wyrównanie link budgetu, aby AGC odbiornika nie kompresował słabszego sygnału.
• Czas szczeliny TDM: \(T_{\text{slot}} > t_{\text{setup}} + t_{\text{payload}}\).
• Adres/kod w CDM: pseudolosowy, ortogonalny, długość kodu ≥ L min. zapewniająca korelację \< –20 dB.

Aktualne informacje i trendy

• Rynek audio przenosi się na pełną cyfrę (2,4 GHz, UWB), gdzie multi-stream jest realizowany programowo – coraz więcej „2 TX-1 RX” wbudowanych w jedną skrzynkę (DJI Mic 2, Hollyland Lark Max).
• W IoT rośnie popularność multi-rate/multi-spreading LoRa (gateway odbiera do ośmiu SF równolegle).
• W komunikacji konsumenckiej pojawia się Bluetooth LE Audio z funkcją broadcast (ISO) umożliwiając „many-to-one” bez konfliktu.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Analogia: próba słuchania dwóch stacji radiowych na tej samej częstotliwości AM – słychać chaos; odseparowanie jest możliwe tylko, gdy każda stacja ma inną częstotliwość (FDM) lub nadawają w różnych chwilach (TDM).
• W CDM odbiornik „słucha” wszystkiego, ale matematycznie wydziela ten sygnał, z którym ma wysoki współczynnik korelacji kodu.

Aspekty etyczne i prawne

• Używane pasmo musi być zgodne z lokalnym rozporządzeniem (ERC/REC 70-03, UKE).
• Nielegalne użycie tej samej częstotliwości co np. służby medyczne grozi grzywną.
• W systemach produkcyjnych (robotyka, telemetry) należy zapewnić mechanizmy unikania kolizji i poufność (AES, FHSS) – ochrona przed podsłuchem i sabotażem.

Praktyczne wskazówki

1. Określ tryb pracy: jednoczesny czy naprzemienny.
2. Jeśli jednoczesny – wybierz:
   • odbiornik dwukanałowy (najprościej w audio),
   • transceiver z adresowaniem ramek (IoT),
   • system CDMA/LoRa.
3. Zaplanuj kanały narzędziem intermodulacyjnym (Sennheiser Wireless Systems Manager, Shure WWB).
4. Testuj analizatorem widma; sprawdź odstęp sygnał/szum i działanie AGC.
5. Zapewnij zasilanie – dwa TX = podwojenie zużycia energii.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Odbiorniki pseudo-dwukanałowe z pojedynczym torem RF i podwójnym detektorem często nie radzą sobie ze zbliżonymi mocami TX – ryzyko wzajemnego blokowania.
• W CDM przy wielu aktywnych użytkownikach rośnie poziom szumu wielodrogowego (multi-user interference).
• Rozwiązania full-duplex (jednoczesny RX/TX) są kosztowne i rzadkie w sprzęcie konsumenckim.

Sugestie dalszych badań

• Sprawdzenie MIMO-OFDM z precodingiem (Wi-Fi 6/6E) – do 8 strumieni spatial.
• Analiza BLE Auracast (broadcast audio) pod kątem wielu nadajników – standard LE Audio.
• Eksperymenty z Ultra-Wideband (UWB IEEE 802.15.4z) – możliwość sub-nanosekundowej synchronizacji TDM.

Krótkie podsumowanie

Klasyczny odbiornik odbiera jeden sygnał; by obsłużyć dwa nadajniki potrzebna jest separacja (częstotliwość, czas, kod) lub sprzętowo dwa tory odbiorcze. W praktyce sięga się po dwukanałowe odbiorniki audio, transceivery IoT z adresowaniem ramek czy systemy TDMA/CDMA. Kluczowe jest świadome planowanie kanałów, zgodność z regulacjami i dobranie technologii do wymaganej jednoczesności transmisji.