Hej. Är ny här på forumet och även delvis inom elektroniken. Har länge varit intresserad, men har inte förrän nu i höst haft något konkret projekt att leka med.
Nu har jag ialla fall moddat en simpel 27MHz sändare till en liten fjärrstyrd båt för att kunna styras från en PC via printerporten. Det funkar kanon, men problemet är att räckvidden är lite dålig, bara ca 30 meter.
Hur svårt skulle det vara att förstärka signalen så att den räcker åtminstone ca 100 meter istället? är det ens möjligt? och lagligt?
I min naivitet kan jag tycka att det bara borde vara att öka spänningen som går ut i antennen, men samtidigt kan jag tillräckligt mycket för att inse det som låter enkelt i teorin inte alls behöver vara lika enkelt i praktiken.
amatörfråga: Förstärka sändare t. radiostyrd båt [Lös
amatörfråga: Förstärka sändare t. radiostyrd båt [Lös
Senast redigerad av Nirklas 23 november 2007, 15:59:46, redigerad totalt 1 gång.
Antennerna måste sitta högt. Vattnet är en spegel, även för radiovågor. Båtantennen ser alltså både sändarantennen och dess spegelbild. Dessvärre i motfas, så de tar ut varandra. Både sändare och mottagare måste alltså sitta högt över vattenytan, så att vägskillnaden mellan direktvåg och spegelvåg blir så stor som möjligt. Helst en halv våglängd, för då kommer de i fas.
-
n00bl0r14n
- Inlägg: 129
- Blev medlem: 16 november 2007, 13:19:24
- Ort: Pedersöre-Finland
- Kontakt:
Här finns 2 modeller av antenn förstärkare (slutsteg):
http://www1.shellkonto.se/icom2002/slutsteg/7/index.htm
http://www1.shellkonto.se/icom2002/slut ... /index.htm[/url]
http://www1.shellkonto.se/icom2002/slutsteg/7/index.htm
http://www1.shellkonto.se/icom2002/slut ... /index.htm[/url]
-
Electricguy
- Inlägg: 12480
- Blev medlem: 15 augusti 2007, 16:52:14
- Ort: Kälmä' typ..
Oavsett - skall man köra ut mer effekter så måste man ha licens för detta - att det är effektbegränsat beror på att räckvidden inte skall bli för lång så att det inverkar andra som styr saker på samma frekvens - tänk på att frekvensutrymmet är en begränsad naturresurs som så många som möjligt bör ha nytta av - därmed låga effekter för liten räckvidd.
Det som inte är kontrollerat i många fall är just att förbätta antennera så att de jobbar så bra som möjligt - att gå från en snörbit till en anpassad antenn (på mottagarsidan) kanske ökar känsliigheten med 10 dB - vilket motsvarar att öka uteffekten på sändarsidan med 10 ggr för samma sak, typ 1 -> 10 Watt eller så.
Många frekvensområden är dessutom ERP-kontrollerat - dvs. max utstrålad effekt i bästa riktningen på antenn , vilket gör att du inte får förbätta antennen på sändarsidan heller - bara på mottagarsidan.
Det som inte är kontrollerat i många fall är just att förbätta antennera så att de jobbar så bra som möjligt - att gå från en snörbit till en anpassad antenn (på mottagarsidan) kanske ökar känsliigheten med 10 dB - vilket motsvarar att öka uteffekten på sändarsidan med 10 ggr för samma sak, typ 1 -> 10 Watt eller så.
Många frekvensområden är dessutom ERP-kontrollerat - dvs. max utstrålad effekt i bästa riktningen på antenn , vilket gör att du inte får förbätta antennen på sändarsidan heller - bara på mottagarsidan.
-
EEPROMdanne
- Inlägg: 1155
- Blev medlem: 30 oktober 2007, 09:39:59
- Ort: Söderköping
Ang. det där med 30 meter... Det var jag som inte hade koll på alla mina fakta. Jag moddar båten åt en kollega, han hade sagt att den bara räckte 30 meter. Men vad jag inte uppfattade var att den begränsningen var för den trådlösa övervakningskameran han har monterat på och INTE för själva båtstyrningen. Vi har testat räckvidden för styrningen nu och den verkar räcka med råge för den pöl vi skall köra i.
Problemet kvarstår dock för kameran. Men den sänder inte över 27 MHz...
citat från produkt sidan: "Överföring sker med RF-teknologi på 2.4GHz". Jag har inte hunnit göra någon egen research på förstärkningsmöjligheterna än.
Jag ber om ursäkt för missinformationen, men är mycket tacksam för allas svar och engagemang.
Problemet kvarstår dock för kameran. Men den sänder inte över 27 MHz...
citat från produkt sidan: "Överföring sker med RF-teknologi på 2.4GHz". Jag har inte hunnit göra någon egen research på förstärkningsmöjligheterna än.
Jag ber om ursäkt för missinformationen, men är mycket tacksam för allas svar och engagemang.
Aha, 2.45 GHz ger en våglängd på 1.2 dm en 1/4-våg antenn är ca 3 cm, du får en upptagningsyta av knappt 9 cm^2 i yta och för vettig S/N på videobilden krävs säkert -60 dBm [1] i signalstyrka till mottagaren.
Din 27 MHz radio har nära 11 meter i våglängd, 1/4-del ger knappt 3 meter vid kvartsvågsantenn, och om vi räknar på samma sätt som ovan - ca 9 m^2 i upptagningsyta och dessutom bara ca -100 - -110 dBm i signalstyrka för att få en en fungerande styrning.
Bara i skillnad på nödvänding insignal för funktion ger ca 40-50 dB förbättring för 27 MHz mottagaren gentemot microvågsmottagaren samt skillnad i antennarea säg 3*3 = 9m^2 och 0.03 * 0.03 = 0.0009 m^2 ger 9/0.0009 = 10000 eller också 40 dB.
Dvs förutsättningarna är ca 80 dB sämre för microvågslänken gentemot 27 MHz länken för samma acceptansnivå (fungerande styrning/ brusfri bild) med samma sändareffekt och anpassande antenner i båda ändarna.
Det finns liksom orsaker till varför UMTS har bara några få kilometer räckvidd runt basstationen medans GSM 900 har typ 3.5 Mil, 450 MHz kanske 5-6 Mil maximal räckvidd för samma uteffek (20 Watt) - och förklaringen till skillnaderna heter mottagarantennarea (förutom behovskillnaden av dynamik mellan olika modulation som video resp. radiostyrning)
För att rätta en sådan här sak hjälper det inte att dubbla eller 4-dubbla 2.4 GHz sändarens uteffekt, utan det handlar om 10 - 100 dubbling av dess uteffekt, då du behöver minst 4-dubbling av effekten per fördubblad räckvidd i den fria rymden (tex mellan två bergtoppar) - över mark kanske 16-dubbling av effekt för att tex. gå från 30 till 60 meter [2] - sådant är livet och dess fysiska lagar.
Det du kan göra på mottagarsidan är att använda 2.4 GHz riktantenn typ 16 dBi förstärkning, monterad högt upp så att du slipper lite av dämpande släpet över marken och helt enkelt följa målet för bästa videomottagning. Ytterligare förbättringar är att mottagaren är verkligen är högkänsligt och inte onödigt döv (för att den är billigt och enkelt tillverkad samt har lång kabel till antenn) - kan du förbättra situationen 10 dB med bättre antenn och att mottagaren får 10 dB bättre känslighet med extra LNA och kortare kabel så motsvara dessa två åtgärder tillsammans som att 100-dubbla uteffekten på din 2.4 Gz videosändare (en effektökning du inte får göra pga. lagliga orsaker) och ca 3 ggr längre räckvidd än innan.
.
Sätter du en 10 - 16 dBi riktantenn även på fordonet och med en servo hela tiden riktar mot er så kanske du kan vinna ytterligare runt 10 dB och kanske ytterligare dubbla räckvidden (nu total 5.6 gånger dagens uppgivna räckvid). - mycket mer kan du inte göra än att just förbättra antennerna på olika sätt och att mottagren går så bra som möjligt.. du får inte peta på videosändaren uteffekt av lagliga skäl, och om du ändå gör det så måste du ta i ordentligt med minst 10 ggr mer effekt än innan, innan det ger synbara förbättringar... - och högre upptäckt/störningsrisk för andra som använder samma frekvens
Ytterligare väg är att realtidskomprimera videon och skicka den mha Wlan - då Wlan-modulation kanske bara behöver ca 20 dB S/N gentemot videosignalens >=40 dB - och dom 20 dB skillnaden gör att du får ca 3 ggr längre räckvidd vid samma antenner och sändareffekt.
En stor orsak till problemen är just valet av 2.4 GHz som transportkanal medans 700 MHz skulle ge minst 3 ggr längre räckvidd för samma sändareffekt
Med detta i bakhuvudet så finns liksom orsaker varför TV-bolagen/myndigheter inte vill lämna ifrån sig frekvensbandet 470 - 850 MHz till kommunikationsindustrin och telebolagen om man säger så... och varför 2.4 GHz och högre är riktig skitfrekvens så fort man vill komma längre än några 10-tal till några 100-tal meter i ideala förhållanden... om man inte kan köra från satellit...
[1]
-174 dBm/1Hz + log10(5.5 MHz) = -106 dBm brusgolv, för 40 dB signal/brus-förhållande så blir det -106 + 40 = -66 dBm + brusfaktor i mottagare @ 6 dB = -60 dBm minimum insignalnivå till mottagaren från antenn till en hyffsad fungerande mottagare - med en hyffsad LNA så kanske man kan förbättra 4.5 dB i brusfaktor sedan går det inte ens teoretiskt att förbättra mer - har mottagaren väldigt dålig känslighet (hög brusfaktor) så kan en LNA på 10 - 15 dB förstärkning drastiskt förbättra mottagaren känslighet. Givetvis så skall LNA:n sättas uppe vid antenn och inte efter flera meter koaxkabel då även koaxkabeln dämpar väldigt mycket per meter vid 2.4 GHz
(LNA = Low Noise Amplifier ~ antennförstärkare)
[2]
Okamura hata-metoden som är grund till planeringen av UMTS-täckningen baseras på att signalen dämpar ca 1/R^4 med avståndet i urban miljö eller om man så vill att sändareffekten måste öka 16 ggr per fördubblad avstånd för samma mottagarsignalstyrka.
Din 27 MHz radio har nära 11 meter i våglängd, 1/4-del ger knappt 3 meter vid kvartsvågsantenn, och om vi räknar på samma sätt som ovan - ca 9 m^2 i upptagningsyta och dessutom bara ca -100 - -110 dBm i signalstyrka för att få en en fungerande styrning.
Bara i skillnad på nödvänding insignal för funktion ger ca 40-50 dB förbättring för 27 MHz mottagaren gentemot microvågsmottagaren samt skillnad i antennarea säg 3*3 = 9m^2 och 0.03 * 0.03 = 0.0009 m^2 ger 9/0.0009 = 10000 eller också 40 dB.
Dvs förutsättningarna är ca 80 dB sämre för microvågslänken gentemot 27 MHz länken för samma acceptansnivå (fungerande styrning/ brusfri bild) med samma sändareffekt och anpassande antenner i båda ändarna.
Det finns liksom orsaker till varför UMTS har bara några få kilometer räckvidd runt basstationen medans GSM 900 har typ 3.5 Mil, 450 MHz kanske 5-6 Mil maximal räckvidd för samma uteffek (20 Watt) - och förklaringen till skillnaderna heter mottagarantennarea (förutom behovskillnaden av dynamik mellan olika modulation som video resp. radiostyrning)
För att rätta en sådan här sak hjälper det inte att dubbla eller 4-dubbla 2.4 GHz sändarens uteffekt, utan det handlar om 10 - 100 dubbling av dess uteffekt, då du behöver minst 4-dubbling av effekten per fördubblad räckvidd i den fria rymden (tex mellan två bergtoppar) - över mark kanske 16-dubbling av effekt för att tex. gå från 30 till 60 meter [2] - sådant är livet och dess fysiska lagar.
Det du kan göra på mottagarsidan är att använda 2.4 GHz riktantenn typ 16 dBi förstärkning, monterad högt upp så att du slipper lite av dämpande släpet över marken och helt enkelt följa målet för bästa videomottagning. Ytterligare förbättringar är att mottagaren är verkligen är högkänsligt och inte onödigt döv (för att den är billigt och enkelt tillverkad samt har lång kabel till antenn) - kan du förbättra situationen 10 dB med bättre antenn och att mottagaren får 10 dB bättre känslighet med extra LNA och kortare kabel så motsvara dessa två åtgärder tillsammans som att 100-dubbla uteffekten på din 2.4 Gz videosändare (en effektökning du inte får göra pga. lagliga orsaker) och ca 3 ggr längre räckvidd än innan.
.
Sätter du en 10 - 16 dBi riktantenn även på fordonet och med en servo hela tiden riktar mot er så kanske du kan vinna ytterligare runt 10 dB och kanske ytterligare dubbla räckvidden (nu total 5.6 gånger dagens uppgivna räckvid). - mycket mer kan du inte göra än att just förbättra antennerna på olika sätt och att mottagren går så bra som möjligt.. du får inte peta på videosändaren uteffekt av lagliga skäl, och om du ändå gör det så måste du ta i ordentligt med minst 10 ggr mer effekt än innan, innan det ger synbara förbättringar... - och högre upptäckt/störningsrisk för andra som använder samma frekvens
Ytterligare väg är att realtidskomprimera videon och skicka den mha Wlan - då Wlan-modulation kanske bara behöver ca 20 dB S/N gentemot videosignalens >=40 dB - och dom 20 dB skillnaden gör att du får ca 3 ggr längre räckvidd vid samma antenner och sändareffekt.
En stor orsak till problemen är just valet av 2.4 GHz som transportkanal medans 700 MHz skulle ge minst 3 ggr längre räckvidd för samma sändareffekt
Med detta i bakhuvudet så finns liksom orsaker varför TV-bolagen/myndigheter inte vill lämna ifrån sig frekvensbandet 470 - 850 MHz till kommunikationsindustrin och telebolagen om man säger så... och varför 2.4 GHz och högre är riktig skitfrekvens så fort man vill komma längre än några 10-tal till några 100-tal meter i ideala förhållanden... om man inte kan köra från satellit...
[1]
-174 dBm/1Hz + log10(5.5 MHz) = -106 dBm brusgolv, för 40 dB signal/brus-förhållande så blir det -106 + 40 = -66 dBm + brusfaktor i mottagare @ 6 dB = -60 dBm minimum insignalnivå till mottagaren från antenn till en hyffsad fungerande mottagare - med en hyffsad LNA så kanske man kan förbättra 4.5 dB i brusfaktor sedan går det inte ens teoretiskt att förbättra mer - har mottagaren väldigt dålig känslighet (hög brusfaktor) så kan en LNA på 10 - 15 dB förstärkning drastiskt förbättra mottagaren känslighet. Givetvis så skall LNA:n sättas uppe vid antenn och inte efter flera meter koaxkabel då även koaxkabeln dämpar väldigt mycket per meter vid 2.4 GHz
(LNA = Low Noise Amplifier ~ antennförstärkare)
[2]
Okamura hata-metoden som är grund till planeringen av UMTS-täckningen baseras på att signalen dämpar ca 1/R^4 med avståndet i urban miljö eller om man så vill att sändareffekten måste öka 16 ggr per fördubblad avstånd för samma mottagarsignalstyrka.
Senast redigerad av xxargs 24 november 2007, 00:52:49, redigerad totalt 2 gånger.
xxargs: Grymt mycket information där. 
Jag förstår vad du föreslår, även om jag måste räkna lite själv för att förstå exakt hur det hänger ihop.
Jag skall experimentera med utformning och placering av mottagaren i första hand. Om jag kan komma upp i närheten av de förbättringar du förutspår skulle det kunna räcka.
Annars var det en bra idé att helt enkelt byta transportmetod, något som inte ens slagit mig. Det finns ganska bra med plats i båten, och så länge det inte behövs en massa extra batterier och grejor skall nog vikten inte behöva påverkas så mycket.
Du kommer hamna i projektrapporten om det någonsin skrivs någon sådan
Jag förstår vad du föreslår, även om jag måste räkna lite själv för att förstå exakt hur det hänger ihop.
Jag skall experimentera med utformning och placering av mottagaren i första hand. Om jag kan komma upp i närheten av de förbättringar du förutspår skulle det kunna räcka.
Annars var det en bra idé att helt enkelt byta transportmetod, något som inte ens slagit mig. Det finns ganska bra med plats i båten, och så länge det inte behövs en massa extra batterier och grejor skall nog vikten inte behöva påverkas så mycket.
Du kommer hamna i projektrapporten om det någonsin skrivs någon sådan
Framförallt se till att mottagaren får en vettig antenn till och börja med - du kan nog använda Wlanantenner då frekvensskillnaden mellan teknologierna är obetydlig. Om din videosändare/mottagare har 75 Ohm och Wlan-antenn har 50 Ohm har heller ingen större betydelse mottagningsmässigt (utöver att hitta lämpliga kontakter) En sådan övergång ger ca 14 dB return loss samt ca 4% (0.177 dB) i övergångsförluster - negligerbara värden i jämförelse med vad tex. en onödig meter antennkabel kostar i förlust.
att bara flytta antennen från säg midjehhöjd (ställd tex. på ett bord) till säg en stolpe på 2 meters höjd kan ha en avsevärd påverkan på mottagen signal då 'titten' lite uppifrån gör att man slipper en smula av markdämpningen en del av sträckan och istället för 1/R^4 så kanske man 'bara' får 1/R^3 dämpning med sträckan och ca 30 - 50% mer räckvidd bara på detta.
att bara flytta antennen från säg midjehhöjd (ställd tex. på ett bord) till säg en stolpe på 2 meters höjd kan ha en avsevärd påverkan på mottagen signal då 'titten' lite uppifrån gör att man slipper en smula av markdämpningen en del av sträckan och istället för 1/R^4 så kanske man 'bara' får 1/R^3 dämpning med sträckan och ca 30 - 50% mer räckvidd bara på detta.
