Welchen HF-Sender und -Empfänger sollten Sie für große Reichweiten kaufen?

Ich habe 3 Hauptfragen, die ich wissen möchte. Ich habe hauptsächlich mit Informatik gearbeitet, aber kürzlich habe ich ein Arduino zum Herumspielen bekommen. Ich habe auch einige Motoren aus einem alten RC-Quadrocopter extrahiert, den ich hatte. Ich dachte mir, dass ich mit diesen Teilen meinen eigenen Arduino-Quadcopter als Lernprojekt bauen könnte. Wie auch immer, ich habe einige Nachforschungen über HF-Sender und -Empfänger angestellt, aber es gab viele Typen, und ich war mir nicht sicher, welchen ich nehmen sollte. Was zu meinen Fragen führt

  1. Bestimmt die Leistung die Reichweite? Es gibt viele Sender mit unterschiedlicher Leistung, und es scheint ziemlich konsistent zu sein, dass mehr Wattleistung = größere Reichweite. Ich habe mich gefragt, ob dies tatsächlich der Fall ist, und ich sollte nach einem Sender mit höherer Leistungsaufnahme suchen.
  2. Geht 2,4 GHz durch Gegenstände? Ich habe gelesen, dass die meisten RC-Sender auf 2,4 GHz umschalten, weil es weniger Interferenzen gibt, aber ich habe auch gelesen, dass Sie eine Sichtverbindung benötigen. Aber wenn Sie dann die Sichtlinie nachschlagen, stellt sich heraus, dass Sie nur eine Funksichtlinie benötigen, die eher einer Ellipse als einer geraden Linie ähnelt. Also habe ich mich gefragt, ob 2,4 GHz für mich funktionieren wird, da ich es irgendwann fliegen möchte, wo ich es nicht sehen kann, und es mit einer FP-Kamera steuern kann.
  3. Was gibt mir Kanäle? https://m.ebay.com/itm/1-pair-of-RF-433Mhz-Transmitter-and-Receiver-Module-Kit-for-Arduino-Raspberry-Pi-/311858165335 Dieses Modul hat zum Beispiel auf dem Empfänger 3 Klemmen, VCC, GND und Daten. Bedeutet das, dass es nur 1 Kanal hat? Bedeutet dies, dass ich mit diesem Modul nur 1 Funktion (z. B. Rotation, vorwärts/rückwärts) steuern kann?

Zusammenfassend hatte ich gehofft, jemand könnte mich auf eine anständige Sender- und Empfängerkombination mit 1000 m Reichweite und mehreren Kanälen hinweisen. Nicht auf der Suche nach vorgefertigten, nur die Schaltungen. Hoffe alles hat Sinn gemacht und danke

Das Bitten um Produktberatung ist nicht zum Thema, aber da Sie auch einige andere Fragen stellen, stimme ich nicht für das Schließen, sondern empfehle Ihnen, den Teil über spezifische Produktempfehlungen zu entfernen und den Titel entsprechend dem Rest Ihrer Frage zu ändern.
Wichtig für RC-Spielzeug wäre, welche Funkbänder in Ihrem Land frei verfügbar sind. Wenn ich mir dein Benutzerbild ansehe, schätze ich, dass du in den USA lebst und dann sind 433 MHz nicht wirklich eine Option. 2,4 GHz ist jedoch ein freies Band, aber 2,4-GHz-Funk hat im Vergleich zu 433 MHz eine geringere Reichweite.

Antworten (2)

Die Reichweite in der HF-Kommunikation wird hauptsächlich durch das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des empfangenen Signals und die Empfindlichkeit des Empfänger-Chipsatzes bestimmt. SNR ist direkt proportional zur empfangenen Leistung P R .

  1. Bestimmt die Leistung die Reichweite?

Ja, mehr Leistung erhöht die Reichweite. Aber es ist keine gute Idee, die Reichweite zu erhöhen, indem man einfach die Leistung erhöht, da es FCC-Vorschriften über die maximal zu übertragende Leistung gibt und mehr Leistung die Interferenz in den Geräten in der Nähe erhöhen kann. Um die Reichweite zu verdoppeln, müssen Sie die Leistung aufgrund des umgekehrten quadratischen Gesetzes um mehr als das 4-fache erhöhen. Sie müssen die Friss-Übertragungsgleichung genauer studieren.

P R = P T G T G R λ 2 4 π R 2

Aus der Friss-Gleichung können Sie ersehen, dass es andere Faktoren gibt, die wir optimieren können, um die Reichweite zu erhöhen (z. B. Antennengewinn und Frequenz).

  1. Geht 2,4 GHz durch Objekte?

Frequenzen wie 2,4 GHz oder 5 GHz werden von Körpern mit hohem Wassergehalt stark absorbiert. Daher neigen Bäume dazu, das Signal erheblich zu dämpfen (wenn sie in der Sichtlinie (LOS) vorhanden sind). Es gibt Drohnen, die diese Frequenzen für die Fernsteuerung oder Video-FPV-Übertragung verwenden, aber sie verwenden eine Richtantenne (Antenne mit höherer Verstärkung) auf der stationären Seite. Sie können dasselbe tun oder niedrigere Sub-GHz-Frequenzen verwenden (z. B. je nach Land das 868-MHz-/915-MHz-ISM-Band oder das 433-MHz-ISM-Band). Diese niedrigeren Frequenzen haben einen geringeren Pfadverlust und neigen daher dazu, größere Entfernungen mit der gleichen Menge an Sendeleistung und Antennengewinnen zu durchdringen.

  1. Was gibt mir Kanäle?

Kanäle sind im Allgemeinen Regionen im Frequenzbereich, die Tx-Rx für die Kommunikation verwendet. Ihr Tx-Rx-Paar scheint nur eine Frequenz von 433 MHz zu verwenden und hat daher nur einen Kanal. Aber Sie können beliebige digitale Daten (entsprechend der Rotation, Vorwärts-Rückwärts-Bewegung) über diesen Kanal legen, je nachdem, wie Sie Ihr Datenprotokoll gestalten. Sie benötigen keine separaten Kanäle für die Übertragung unterschiedlicher Datentypen. [Hinweis: Die maximale Datenrate, die über diese 433-MHz-Frequenz erreicht werden kann, wird begrenzt sein, und diese Rate wird für Ihre Videoübertragung nicht ausreichen.]

Auch bei Mehrkanalgeräten können Sie jeweils nur einen Kanal verwenden. Der Vorteil von Mehrkanalgeräten besteht darin, dass Sie auf andere Kanäle umschalten können, wenn ein Kanal überlastet ist.

Es gibt viele fertige FPV-Tx-Rx-Geräte, die auf verschiedenen Frequenzen basieren. Wenn Sie es selbst bauen möchten, müssen Sie zuerst entscheiden, in welchem ​​​​Frequenzband Sie arbeiten möchten, und dann nach den entsprechenden Chipsätzen / Modulen suchen, die Ihnen die gewünschte Datenrate bieten können. Erst nachdem Sie die RF-Link-Budgetanalyse durchgeführt haben, gehen Sie zur tatsächlichen Implementierung über.

Ich hoffe, es klärt Ihre Zweifel.

Danke hat sehr geholfen. Aber wenn Sie sagen, dass die meisten Drohnen mit 2,4 GHz eine Antenne mit höherem Gewinn verwenden, bedeutet das, dass die Antenne eine separate Komponente des Tx-Rx-Moduls ist? Ich dachte, dass die Antenne eingebaut war, aber kann man sie modifizieren?
Sie können keine eingebaute Antenne verwenden. Es wird nicht gerichtet sein (dh hohe Verstärkung). Wählen Sie also ein Modul, an das Sie eine externe Antenne über Anschlüsse wie U. FL oder SMA anschließen können.
sparkfun.com/products/690 würde dieser Sender als mehrere Kanäle zählen? Dort steht "Software-wählbarer Kanal von 2400 MHz bis 2525 MHz (125 wählbare Kanäle)". Und wenn man sich das Datenblatt ansieht, hat es eine maximale Leistung von 0 dbm. Wie viel Reichweite könnte ich in diesem Fall also mit einer 15-dbi-Antenne erzielen?
Darüber hinaus erschweren höhere Frequenzen das Aufprallen der Funkwellen auf umgebende Objekte. 2,4 GHz und höher haben schreckliche Eigenschaften, wenn Sie einen großen Metallgegenstand zwischen tx und rx platzieren. Wie Gebäude aus Stahlbeton.

Hier ist eine Verbindungsanalyse für eine 3.000-MHz-Verbindung mit omnidirektionalen Antennen für TX und RX, mit 10 dB SignalNoiseRatio (dies erfordert eine Fehlererkennungskorrektur für eine robuste Leitung), 1 Megabit Datenrate, erste Rauschzahl des Empfängerverstärkers von 3 dB (ein sehr einfach zu erfüllender Parameter)

-174 dBm/rootHertz der Boltzmann/Johnson/Nyquist/zufälliges Grundrauschen bei 290K

  • 60 dB für 1 MegaBit (fast 1 Megahertz Bandbreite)

  • 3 dB für Rauschzahl des rauscharmen Verstärkers

  • 10 dB für verwendbares System-SNR (vor EDC)

  • 1 dB Anpassungsverluste von Antenne zu LNA

-174 + 60 + 3 + 10 + 1 = -174 + 74 = -100 dBm (das sind 6,3 uVpp an 50 Ohm)

Nehmen Sie eine TX-Leistung von 1 Watt an; die Energie breitet sich im Fernfeld aus (alles weiter als 1 Wellenlänge ist dem reinen Fernfeld sehr nahe) in einem Range^2-Verhalten; Ein bisschen Mathematik mit Halbkugeln erzeugt einen Verlust von 22 dB. Die Pathloss-Formel wird

PathLoss = +22dB + 10 * log10[ (Entfernung/Wellenlänge)^2 ]

Wellenlänge beträgt 0,1 Meter bei 3.000 MHz

Angenommen, die Entfernung beträgt 1.000 Meter, also Entfernung/Wellenlänge = 10.000

Verlust = +22 + 10 * log10(10.000^2) = +22 + 10 * log10(100.000.000)

Pathloss = +22 + 10 * 8 = 22 + 80 = +102dB.

Unsere TX-Leistung beträgt 1 Watt oder 0 dBw oder +30 dBmilliwatt oder +30 dBm

+30 dBm - (Pfadverlust von 102 dB) = -72 dB.

Und unser erster Teil der Analyse zeigte, dass wir mindestens -100 dBm oder stärker als -100 dBm brauchen

Somit haben wir, denken wir, -72 - (100) = +28 dB Spielraum.

Wie die Antworten einiger anderer zeigen, treten Verluste ein. Viel Spaß.

Ich habe fast keinen Hintergrund in der Funkkommunikation, also ging das meiste über meinen Kopf. Kannst du es etwas näher erläutern?
Welchen HF-Sender und -Empfänger sollten Sie für große Reichweiten kaufen?
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