आवृत्ति आरएफ प्रसारण में वस्तुओं को पार करने की क्षमता को कैसे प्रभावित करती है?

Question

या शायद, अगर मुझे किसी धातु को भारी धातु बाधाओं के साथ कुशलता से संचारित करने की आवश्यकता है, तो सबसे अच्छा बैंड / मॉड्यूलेशन क्या है?

मुझे धातु के कंटेनरों (जो या तो खाली हैं या अज्ञात सामग्री से भरे हुए हैं) से भरी एक बड़ी भंडारण सुविधा में डेटा के छोटे फटने को समय-समय पर प्रसारित करने के लिए कई उपकरणों का निर्माण करने की आवश्यकता है। मैं सफलता के विभिन्न डिग्री के साथ ZigBee transceivers (जैसे Atmel की ZigBit लाइन) के साथ परीक्षण कर रहा हूं। मैं 2.4 गीगाहर्ट्ज बैंड में बहुत खराब परिणाम और 900 मेगाहर्ट्ज बैंड में बहुत स्वीकार्य परिणाम है। हालाँकि, मुझे कुछ लोगों द्वारा बताया गया है कि उन्हें सटीक विपरीत अनुभव हुआ है (उनके मामले में, वे 2.4GHz / 900MHz XBee मॉड्यूल का उपयोग कर रहे थे)। मुझे पता है कि 433 मेगाहर्ट्ज भी एक सामान्य बैंड है, और निश्चित रूप से 5.8 गीगाहर्ट्ज भी है।

तो, सवाल का मुख्य हिस्सा यह है कि इस तरह के प्रसारण के लिए क्या फ्रीक्वेंसी विशेष रूप से अच्छी या बुरी हैं, इस बारे में किसी तरह का चार्ट या सामान्य ज्ञान है। मुझे उन बैंड्स में दिलचस्पी है जिन्हें मैं बैटरी उपकरणों के साथ छोटे उपकरणों (जैसे फोन आकार) में उपयोग कर सकता हूं। बाधाओं के साथ 50 ~ 100 मीटर / गज की सीमा बहुत अच्छी होगी। इसके अलावा, डिवाइस के आरएफ भाग (यानी, मॉड्यूलेशन, आरएफ फ्रंट एंड, स्पष्ट-चैनल का पता लगाने, प्रस्तावना का पता लगाने, आदि) से निपटने के लिए किसी प्रकार का चिपसेट या मॉड्यूल व्यावसायिक रूप से उपलब्ध होना चाहिए; मैं खुद उच्च स्तर के प्रोटोकॉल से निपट सकता हूं।

आदर्श रूप से, यह एक बैंड होगा जिसके लिए मैं कुछ प्रकार के एंटीना का उपयोग कर सकता हूं जो बहुत आसानी से अलग नहीं होंगे यदि किसी बड़ी धातु की वस्तु (1 इंच / 2.5 सेमी।) से बहुत करीब रखा गया हो। मैं ज्यादातर व्हिप और पेचदार एंटेना के साथ परीक्षण कर रहा हूं। मेरे उपकरणों को धातु की सतहों के बहुत करीब रखा जाना चाहिए जो इसे दूर करने की आवश्यकता है!

हालांकि, मैं इस पर भरोसा नहीं कर सकता हूं: एंटीना दिशात्मकता, उपकरण स्थान / अभिविन्यास, फिक्स्ड ट्रांसीवर स्थान, आदि। सभी उपकरणों को बहुत ही बेतरतीब ढंग से और दुर्लभ रूप से रखा जाएगा। मुझे बस वह सर्वश्रेष्ठ बनाने की जरूरत है जो मैं कर सकता हूं। केवल एक चीज जिस पर मैं भरोसा कर सकता हूं वह यह है कि डिवाइस हमेशा ऊर्ध्वाधर स्थिति में खड़े होंगे।

Comments

वापस कदम रखें और कोशिश करें और कार्यात्मक रूप से वर्णन करें कि आप रेडियो या ट्रांसमिशन प्रकारों का उल्लेख किए बिना क्या हासिल करने की कोशिश कर रहे हैं।

— एंडी उर्फ

@ और, आपकी रुचि के लिए धन्यवाद। आगे की आवेदन जानकारी अप्रासंगिक है क्योंकि मैं इसके बारे में कुछ भी नहीं बदल सकता। रेडियो और ट्रांसमिशन प्रकारों के बारे में मुझे जो सलाह चाहिए वह है।

— गुइलेर्मो प्रांडी

मैं आपको कार्यात्मक रूप से वर्णन करने के लिए कह रहा हूं कि आपको क्या चाहिए - मैं आपको रेडियो के बारे में भूलने के लिए नहीं कह रहा हूं।

— एंडी उर्फ

मुझे धातु के कंटेनरों के दरवाजे पर चुंबकीय रूप से स्थापित सेंसर के साथ नोड्स के बीच एक "मेष" नेटवर्क स्थापित करने की आवश्यकता है। प्रत्येक सेंसर बैटरी चालित है और इसे एक आधार एंटीना में डेटा संचारित करना चाहिए (जो संयोग से नोड्स के समान इलेक्ट्रॉनिक्स होना चाहिए और परिसर के एक कोने पर रखा गया है)। डेटा हर 4 मिनट में प्रसारित होता है और नोड संख्या कुछ से कुछ हज़ारों तक जा सकती है। एक प्रोटोकॉल है (पहले से ही सॉफ्टवेयर सिमुलेशन में परीक्षण किया गया है) जो कई नोड्स को संभाल सकता है, बशर्ते डेटा पैकेट tx समय कुछ सीमा से नीचे हो; नोड दृश्यता कुंजी है। क्या उससे मदद हुई?

— गिलर्मो प्रांडी

क्या डोर सेंसर की योजना "केवल ट्रांसमिट" यानी सिर्फ ब्लाइंड ट्रांसमीटर है और हां, आपकी कार्यक्षमता का विवरण लोड करने में मदद करता है। यदि केवल ट्रांसमिट किया जाता है, तो मैं कह सकता हूं कि मैंने एक समान प्रणाली बनाई है और इसे आदर्श आरएफ परिस्थितियों से कम काम करने के लिए मैंने एक डेटा संग्रह इकाई को फीड करने वाले RS485 पर संचालित कई रिसीवरों का रणनीतिक रूप से उपयोग किया है। इसे एक कोशिकीय प्रणाली की तरह समझें जहाँ शुरू में किसी दिए गए ट्रांसमीटर के लिए सबसे अच्छा रिसीवर एक सेट अप प्रक्रिया द्वारा स्थापित किया गया था और उसके बाद प्रत्येक रिसीवर को केवल कुछ ट्रांसमीटरों से डेटा को अग्रेषित करने का निर्देश दिया गया था।

— एंडी उर्फ

Answer 1

बहुत से लोगों के अंगूठे का नियम यह है कि उच्च आवृत्तियों की तुलना में कम आवृत्तियों में बेहतर "प्रवेश" होगा। यह कुछ मामलों में सच है, लेकिन सभी में नहीं। यह संभवतः सामग्री की त्वचा की गहराई की गणना करने से लिया गया है। त्वचा की गहराई सिर्फ एक सामग्री में कितनी गहराई से एक विशेष आवृत्ति के विद्युत चुम्बकीय तरंग में प्रवेश कर सकती है। सामग्री के अच्छे संवाहक होने पर उपयोग किया जाने वाला समीकरण है:

$$\delta = \sqrt{\frac{2\rho}{\omega\mu}}\ $$

जहां ρ प्रतिरोधकता है और μ सामग्री की पारगम्यता है। हालाँकि, आपको इस बात पर ध्यान देना चाहिए कि आवृत्ति ( ) बड़ी होने पर त्वचा की गहराई उथली हो जाती है। यहां इसका एक व्यावहारिक उदाहरण है कि इसका क्या अर्थ है: आपका माइक्रोवेव 2.4 गीगाहर्ट्ज पर रेडियो तरंगों को बाहर निकालता है। यदि आप वहाँ एक विशाल मोटी स्टेक लगाते हैं, और हम मापते हैं कि यह प्रतिरोधकता और पारगम्यता है, तो हम स्टेक की अधिकतम मोटाई की गणना कर सकते हैं जिसे आप अपने माइक्रोवेव में पका सकते हैं। त्वचा की गहराई से कुछ भी पकाया नहीं जाएगा, क्योंकि माइक्रोवेव की सारी ऊर्जा पहले ही अवशोषित हो चुकी होगी।$\omega$

आपके जैसे चार्ट में उल्लेख किया गया है कि विभिन्न तरंगें रेडियो तरंगों को कितनी अच्छी तरह अवशोषित करती हैं, लेकिन वे रैखिक या पूर्वानुमान योग्य नहीं हैं, इसलिए वास्तव में अंगूठे का एक नियम नहीं है जो लागू करना आसान है। यहां बताया गया है कि पीरियड टेबल का हर तत्व फोटॉन (इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन) को कैसे अवशोषित करता है। वाई अक्ष पर ऊर्जा आवृत्ति के लिए आनुपातिक है:

लेकिन आयरन के अवशोषण (विभिन्न तंत्रों के अनुसार) के इस चार्ट से पता चलता है कि जब आप ज़ूम इन करते हैं तो चीजें कैसे गड़बड़ हो जाती हैं:

लेकिन आपके आवेदन में, खेल में एक और कारक है, जो संभवतः एक बड़ा प्रभाव है। जब आपका ट्रांसमीटर आपकी बड़ी सुविधा में जाने लगता है, तो यह सभी दिशाओं में एक विद्युत चुम्बकीय तरंग भेजता है (यह मानते हुए कि आप एक प्रत्यक्ष एंटीना का उपयोग नहीं कर रहे हैं)। वे तरंगें हवा के माध्यम से यात्रा करेंगी जब तक कि वे कंटेनर में धातु की तरह एक और माध्यम का सामना न करें। जब तरंग उस कंटेनर से टकराती है, तो कुछ ऊर्जा कंटेनर में अवशोषित हो जाती है, और कुछ कंटेनर से परावर्तित हो जाती है। जो हिस्सा परिलक्षित होता है वह तब तक यात्रा करेगा जब तक वह कुछ और हिट नहीं करेगा और फिर कुछ अवशोषित हो जाएगा और कुछ फिर से परिलक्षित होगा। इसे मल्टीपाथ कहा जाता है। आपके प्राप्त एंटीना को मूल रूप से प्रेषित सिग्नल की प्रतियों का एक गुच्छा मिल सकता है, सभी थोड़े समय में देरी करते हैं। यहाँ'

क्योंकि मल्टीपाथ इफेक्ट्स तरंगों को विनाशकारी रूप से एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं, शायद इसीलिए आपको परस्पर विरोधी परिणाम मिल रहे हैं। ऐन्टेना और ट्रांसमीटर और कंटेनरों की स्थिति प्रदर्शन को बहुत बदल देगी, और यदि चीजें सुविधा में घूम रही हैं, तो आपको एक पल में एक बड़ा संकेत मिल सकता है और फिर अचानक यह भयानक हो जाएगा।

मल्टीपाथ से निपटना कठिन है, लेकिन यहां कुछ चीजें हैं जो आप कोशिश कर सकते हैं। ऐन्टेना को दिशात्मक बनाएं, ताकि यह प्रतिबिंबित संकेतों के प्रति कम संवेदनशीलता हो। यदि आप एंटेना को कंटेनरों से ऊपर उठा सकते हैं, तो यह भी मदद कर सकता है। मैं एक 433 मेगाहर्ट्ज ट्रांसमीटर के साथ प्रयोग करूंगा (मॉड्यूल बनाने वाली कंपनियों का एक समूह है) क्योंकि मुझे लगता है कि आपको 2.4 गीगाहर्ट्ज़ या 5.8 गीगाहर्ट्ज़ बनाम बेहतर प्रदर्शन मिलेगा।

Comments

आपके उत्तर के लिए धन्यवाद! वास्तव में यह आरएफ प्रसारण के लिए एक बुरा सपना है। एंटीना बहुत दिशात्मक नहीं है क्योंकि मैं प्रत्येक सेंसर की स्थिति की भविष्यवाणी नहीं कर सकता। यह एक क्लासिक 1/4 लहर कोड़ा डुबकी है, इसलिए यह "ऊर्ध्वाधर से अधिक क्षैतिज" है, जो मेरे लिए अच्छा है। मैं आपसे सहमत हूं कि बहुपथ एक बड़ी समस्या है। एंटीना ट्यूनिंग एक समस्या भी है; मैं कोई एंटीना विशेषज्ञ नहीं हूं, इसलिए मेरे लिए यह अनुमान लगाना मुश्किल है कि पर्यावरण (या यहां तक ​​कि डिवाइस केस!) कैसे इसे प्रभावित करेगा। उसके लिए कोई संकेत?

— गुइलेर्मो प्रांडी

ठीक है, अगर यह एक जमी हुई धातु की सतह के ऊपर बैठा है, तो यह प्रदर्शन के लिए अच्छा है। स्पष्ट रूप से एंटीना को धातु के मामले के अंदर नहीं डालें। यह सुनिश्चित करने के लिए कि सभी ऊर्जा विकीर्ण हो रही है, आप SWR मीटर का उपयोग कर सकते हैं।

— aloishis89

यह धातु की सतह के ऊपर नहीं है: यह बगल में है! धातु के कंटेनर 2.5 मीटर लंबे होते हैं और डिवाइस मध्य ऊंचाई पर स्थित होते हैं। क्षमा करें, मैंने स्पष्ट नहीं किया है।

— गुइलेर्मो प्रांडी

यह आपको समस्याएं देगा क्योंकि ऐन्टेना के समानांतर कंटेनर की दीवारें स्वयं (छवि प्रभाव) विकीर्ण करना शुरू कर देंगी और एंटीना से तरंगों को रद्द कर देंगी। एंटीना धातु की दीवारों को भी जोड़ेगा और यह प्रतिबाधा बदलेगा, इसलिए आपको एक बड़ा VSWR (जो खराब है) मिलेगा। तो एक लंबवत ध्रुवीकृत एंटीना (धातु की दीवारों के सापेक्ष) का उपयोग करने का प्रयास करें और यह सुनिश्चित करने के लिए एक एसडब्ल्यूआर मीटर का उपयोग करें कि ऐन्टेना का मिलान होता है (यानी ट्रांसमीटर से सभी ऊर्जा एंटीना के माध्यम से विकीर्ण हो रही है, वापस ट्रांसमीटर सर्किटरी में परिलक्षित नहीं होती है)।

— aloishis89

ऊर्ध्वाधर "धातु की दीवारों के सापेक्ष" लंबवत या उनके समानांतर होगा? (डिवाइस को दीवार पर, इसके केंद्र के पास स्थापित किया गया है)। मैं कर रहा हूँ के साथ परीक्षण कर रहा है कोड़ा रखा (जैसा कि फर्श से खड़ा है, कंटेनरों की दीवारों के समानांतर)। मैंने पेचदार एंटेना के साथ भी ऊर्ध्वाधर स्थिति में कोशिश की है। वैसे, मैं इस तरह के एंटीना के ध्रुवीकरण का निर्धारण कैसे कर सकता हूं? digikey.com/product-detail/en/W3012/553-1676-1-ND/2543337

— गिलर्मो प्रांडी

Answer 2

उच्चतर आवृत्तियों को और अधिक अपवर्तित करने और चाकू के किनारे के प्रसार के रूप में तेज कोणों पर अधिक नाटकीय रूप से प्रतिक्रिया करने की प्रवृत्ति होती है। यह कभी-कभी अच्छा हो सकता है, क्योंकि यह आपके सिग्नल को उन जगहों तक पहुंचने की अनुमति देता है जो अन्यथा नहीं पहुंच सकते। एक बार माउंट होने के बाद आपको अपने एंटीना को संशोधित करने की आवश्यकता हो सकती है, क्योंकि धातु के कंटेनर एंटीना की प्रतिध्वनि को प्रभावित करेंगे, लेकिन उनके स्थान पर होने के बाद swr को कम करने के लिए उन्हें संशोधित करके, आप उनमें से कई का प्रतिकार कर सकते हैं। आप नहीं चाहते कि उत्सर्जित आवृत्ति बहुत अधिक या बहुत कम हो, या यह उच्च धातु वातावरण में अच्छी तरह से प्रतिक्रिया नहीं करेगा। कहीं 150-1000 मेगाहर्ट्ज के क्षेत्र में शायद अच्छा काम करेगा।
उस एंटीना की ध्रुवता को खोजने के लिए, आप इसे एक ट्रांसमीटर से जोड़ सकते हैं और कुछ दूरी पर दूसरे रेडियो पर प्रेषित सिग्नल को सुन सकते हैं। ऊर्ध्वाधर रूप से संरेखित और क्षैतिज रूप से संरेखित के बीच आगे और पीछे रेडियो प्राप्त करने पर एंटीना झुकाव की कोशिश करें। जब सिग्नल सबसे मजबूत होता है, तो वह ट्रांसमिटिंग एंटीना का ध्रुवीकरण होता है। सिग्नल की ताकत में 90% तक की गिरावट हो सकती है जब दो एंटेना की ध्रुवीयता अलग होती है।