Qué transmisor y receptor de RF comprar para largo alcance

Tengo 3 preguntas principales que quiero saber. Principalmente trabajé con informática, pero recientemente obtuve un arduino para jugar. También extraje algunos motores de un viejo cuadricóptero rc que tenía. Pensé que con estas piezas podría construir mi propio cuadricóptero arduino como un proyecto de aprendizaje. De todos modos, investigué un poco sobre los transmisores y receptores de RF, pero había muchos tipos y no estaba seguro de cuál elegir. Lo que lleva a mis preguntas.

  1. ¿El poder determina el alcance? Hay muchos transmisores con diversos grados de potencia, y parece bastante consistente que más potencia = mayor alcance. Me preguntaba si este es realmente el caso, y debería buscar un transmisor con mayor consumo de energía.
  2. ¿Los 2.4 ghz atraviesan los objetos? Estaba leyendo sobre la mayoría de los transmisores RC que cambian a 2.4 ghz porque hay menos interferencia, pero también leí que necesitas una línea de visión. Pero luego, mirando hacia arriba en la línea de visión, resulta que solo necesita la línea de visión de radio, que se parece más a una elipse que a una línea recta. Entonces, me preguntaba si 2.4 ghz funcionará para mí, ya que eventualmente quiero volarlo donde no puedo verlo y controlarlo con una cámara FP.
  3. ¿Qué me da canales? https://m.ebay.com/itm/1-pair-of-RF-433Mhz-Transmitter-and-Receiver-Module-Kit-for-Arduino-Raspberry-Pi-/311858165335 Este módulo por ejemplo tiene en el receptor 3 terminales, VCC, GND y datos. ¿Significa esto que solo tiene 1 canal? ¿Significa esto que solo puedo controlar 1 función (es decir, rotación, adelante/atrás) con este módulo?

Entonces, en resumen, esperaba que alguien pudiera indicarme un combo de transmisor y receptor decente con un alcance de 1000 m y múltiples canales. No busco preconstruidos, solo los circuitos. Espero que todo haya tenido sentido y gracias.

Pedir consejos sobre productos está fuera de tema, pero como también hace otras preguntas, no voto para cerrar, pero le recomiendo que elimine la parte sobre la recomendación de productos específicos y cambie el título de acuerdo con el resto de su pregunta.
Lo que es importante para los juguetes RC sería qué bandas de radio están disponibles gratuitamente en su país. Mirando tu foto de usuario, supongo que vives en EE. UU. y entonces 433 MHz no es realmente una opción. Sin embargo, 2,4 GHz es una banda libre, pero la radio de 2,4 GHz tendrá un alcance inferior en comparación con 433 MHz.

Respuestas (2)

El rango en la comunicación de RF está determinado principalmente por la relación señal-ruido (SNR) de la señal recibida y la sensibilidad del conjunto de chips del receptor. SNR es directamente proporcional a la potencia recibida PAG r .

  1. ¿El poder determina el alcance?

Sí, más potencia hace que el rango sea más largo. Pero no es una buena idea aumentar el alcance simplemente aumentando la potencia, ya que existen regulaciones de la FCC sobre la potencia máxima que se puede transmitir y más potencia puede aumentar la interferencia en los dispositivos cercanos. Además, para aumentar el rango dos veces, debe aumentar la potencia más de 4 veces debido a la ley del cuadrado inverso. Debe estudiar la ecuación de transmisión de Friss con más detalle.

PAG r = PAG t GRAMO t GRAMO r λ 2 4 π R 2

A partir de la ecuación de Friss, puede ver que hay otros factores que podemos ajustar para aumentar el alcance (p. ej., la ganancia y la frecuencia de la antena).

  1. ¿Los 2.4 ghz atraviesan los objetos?

Las frecuencias como 2,4 GHz o 5 GHz son altamente absorbidas por cuerpos con alto contenido de agua. Por lo tanto, los árboles tenderán a atenuar la señal significativamente (si están presentes en la línea de visión (LOS)). Hay drones que usan estas frecuencias para control remoto o transmisión de video FPV, pero emplean antena direccional (antena con mayor ganancia) en el lado estacionario. Puede hacer lo mismo o usar frecuencias sub-GHz más bajas (como la banda ISM de 868 MHz/915 MHz o la banda ISM de 433 MHz según su país). Estas frecuencias más bajas tienen pérdidas de trayecto más bajas y, por lo tanto, tienden a penetrar distancias más largas con la misma cantidad de potencia transmitida y ganancias de antena.

  1. ¿Qué me da canales?

Los canales son generalmente regiones en el dominio de la frecuencia que Tx-Rx usa para la comunicación. Su par Tx-Rx parece usar solo una frecuencia de 433 MHz y, por lo tanto, solo tiene un canal. Pero puede colocar cualquier dato digital (correspondiente a la rotación, movimiento hacia adelante y hacia atrás) sobre este canal dependiendo de cómo diseñe su protocolo de datos. No necesita canales separados para transmitir diferentes tipos de datos. [Nota: Habrá una limitación sobre la velocidad de datos máxima que se puede lograr en esta frecuencia de 433 MHz y esa velocidad no será suficiente para su transmisión de video.]

También en dispositivos multicanal, puede usar solo un canal a la vez. La ventaja de los dispositivos multicanal es que si algún canal está congestionado, puede cambiar a otros canales.

Hay muchos dispositivos FPV Tx-Rx listos para usar basados ​​en diferentes frecuencias. Si desea construirlo por su cuenta, primero debe decidir en qué banda de frecuencia desea operar y luego buscar los conjuntos de chips/módulos correspondientes que pueden brindarle la velocidad de datos deseada. Solo después de realizar el análisis del presupuesto del enlace de RF, podrá realizar la implementación real.

Espero que aclare tus dudas.

Gracias me ayudó mucho. Pero cuando dice que al usar 2.4 ghz, la mayoría de los drones usan una antena de mayor ganancia, ¿significa eso que la antena es un componente separado del módulo Tx-Rx? Pensé que la antena estaba integrada, pero ¿puedes modificarla?
No puede utilizar una antena integrada. No será direccional (es decir, alta ganancia). Por lo tanto, debe seleccionar un módulo al que pueda conectar una antena externa a través de conectores como U. FL o SMA.
sparkfun.com/products/690 ¿Contaría este transmisor como si tuviera varios canales? Dice "Canal seleccionable por software de 2400 MHz a 2525 MHz (125 canales seleccionables)". Y mirando la ficha técnica, tiene una potencia máxima de 0 dbm, entonces en este caso, ¿cuánto alcance podría conseguir con una antena de 15 dbi?
Además, las frecuencias más altas dificultan que las ondas de radio reboten en los objetos circundantes. 2,4 GHz y superiores tienen características horribles si coloca un objeto metálico grande entre tx y rx. Tales como edificios hechos de hormigón armado.

Aquí está el análisis de enlace para un enlace de 3000 MHz, utilizando antenas omnidireccionales para TX y RX, con una relación SignalNoiseRatio de 10dB (esto requerirá detección-corrección de errores para una línea robusta), velocidad de datos de 1 MegaBit, primera figura de ruido del amplificador receptor de 3dB (muy parámetro fácil de satisfacer)

-174 dBm/rootHertz el piso de ruido de Boltzmann/Johnson/Nyquist/aleatorio a 290K

  • 60 dB para 1MegaBit (cerca del ancho de banda de 1MegaHertz)

  • 3 dB para figura de ruido del amplificador de bajo ruido

  • 10 dB para sistema utilizable SNR (antes de EDC)

  • Pérdidas de coincidencia de 1 dB de antena a LNA

-174 + 60 + 3 + 10 + 1 = -174 + 74 = -100dBm (que es 6,3uVpp en 50 ohmios)

Suponga una potencia de TX de 1 vatio; la energía se propaga en el campo lejano (cualquier cosa más allá de 1 longitud de onda está muy cerca del campo lejano puro) en un comportamiento de Rango ^ 2; un poco de matemática que involucre hemisferios produce una pérdida de 22dB. La fórmula de pérdida de trayectoria se convierte en

PathLoss = +22dB + 10 * log10[ (distancia/longitud de onda)^2]

la longitud de onda es de 0,1 metros a 3000 MHz

Suponga que la distancia es de 1000 metros, por lo tanto, distancia/longitud de onda = 10 000

Pérdida de ruta = +22 + 10 * log10(10,000^2) = +22 + 10 * log10(100,000,000)

Pérdida de ruta = +22 + 10 * 8 = 22 + 80 = +102dB.

Nuestra potencia de TX es de 1 vatio, o 0dBw o +30 dBmilivatio o +30 dBm

+30dBm - (PathLoss de 102 dB) = -72dB.

Y nuestra primera parte del análisis mostró que necesitamos al menos, o más fuerte que, -100dBm

Así tenemos, pensamos, -72 - (100) = margen de +28 dB.

Como indican las respuestas de otros, las pérdidas comienzan. Diviértete.

Casi no tengo experiencia en comunicaciones por radio, por lo que la mayor parte pasó por alto mi cabeza. ¿Podrías explicarlo un poco más?
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