Flaches Unterwasser-Funksensornetzwerk

Ich muss ein flaches (max. 2 m) drahtloses Unterwasser-Sensornetzwerk aufbauen. Die Datennutzlast beträgt etwa 10 kB/s. Ich weiß, dass das VLF-Band (~3-30kHz) die beste Lösung dafür sein könnte, aber wegen der Markteinführungszeit kann ich Hardware und Software nicht von Grund auf herstellen.

Vielleicht kann jemand eigene Erfahrungen in diesem Bereich teilen. Wenn das Band 100–900 MHz ausreichen könnte, um 10 kB/s von einem Gerät zum anderen zu senden – von 2 m unter Wasser bis über ein Dutzend cm von der Wasseroberfläche entfernt? Vielleicht gibt es einen IC für die Ultraschallkommunikation? Weitere Ideen?

Danke

Mit genügend Leistung und Antennengröße ist alles möglich. "kB/s" oder "kb/s" können den Unterschied ausmachen, wenn die Leistung begrenzt ist. Die Datenübertragung über Magnetfelder wird durch Meerwasser nicht so stark beeinträchtigt wie durch EM-Felder.
Versuchen Sie vielleicht, auf den Austauschseiten für Robotik oder Funkamateure nach einer zusätzlichen Perspektive zu fragen

Antworten (1)

Hier ist ein scheinbar sehr informatives Dokument mit dem Titel „Underwater Radio Communication“ von Lloyd Butler VK5BR. Hier einige interessante Auszüge.

  • Dämpfung (α) in dB/Meter = 0,0173 √(fσ)
  • wobei f = Frequenz in Hertz und
  • σ = Leitfähigkeit in mhos/Meter (Siemens pro Meter)

Hier ist ein nützliches Diagramm, das mit der obigen Formel verknüpft ist. Es stellt im Wesentlichen die Dämpfung gegen eine Frequenzbasis für „Süßwasser und Salzwasser“ dar. Beispielsweise wird Süßwasser aus Adelaide bei 100 kHz mit etwa 1,5 dB/m gedämpft, während Meerwasser bei 100 kHz etwa 10 dB/m beträgt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das Dokument fährt dann mit der Erörterung von Verlusten aufgrund der Wasser/Luft-Grenzfläche (überraschend hoch) fort, verbessert sich jedoch dramatisch mit der Häufigkeit. Ein weiterer interessanter Punkt formuliert die Wellenlänge einer Übertragung in einem leitfähigen Medium: -

  • Wellenlänge (λ) in Meter = 1000 √{10/(fσ)}

Beispielsweise beträgt die Wellenlänge im Meerwasser bei 10 kHz nur 15,8 Meter im Vergleich zu 30 km im Weltraum. Das Ergebnis davon ist, dass es das Antennendesign bei niedrigeren Frequenzen aufgrund erheblicher Größenreduzierungen viel einfacher macht.

Das Dokument fährt dann fort, mehrere Szenarien der Übertragung und des Empfangs zu diskutieren.

In Bezug auf die Situation in der Frage denke ich, dass 100 MHz für eine Tiefe von 2 m ziemlich gut sein könnten, da die Dämpfung an der Oberfläche mit etwa 10 ziemlich gering ist, obwohl die Dämpfung mit etwa 80 dB für die Tiefe von zwei Metern hoch ist dB. Das ist ein Gesamtverlust von etwa 90 dB und scheint bei einer Sendeleistung von 1 Watt "machbar". Dies ist das Süßwasser-Szenario. Für das Meerwasser-Szenario ist die Dämpfung mit 346 dB deutlich schlechter!!

Wenn Sie Meerwasser in Betracht ziehen, müssen Sie die Frequenz deutlich senken - vielleicht so etwas wie 1 MHz.

Flaches Unterwasser-Funksensornetzwerk
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