Увеличаване на обхвата на апаратурата

[Mateev]

ДЕЦИБЕЛИ:

Директно копирам от Википедия: http://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%94%...B1%D0%B5%D0%BB

Оригиналната дефиниция на децибел е:

Примери: Нека мощноста P2 е 2 пъти по-голяма от мощността P1, тогава
10 log10(P2/P1) = 10 log10 2 ≈ 3 dB,т. е. изменение на мощноста с 3 dB означава увеличаването и 2 пъти. Ако обаче мощноста P2 е наполовина от мощноста P1, тогава получаваме -3 dB.

Аналогично, ако изменението на мощността е 10 пъти: 10 log10(P2/P1) = 10 log10 10 = 10 dB,
а за 1000 пъти: 10 log10(P2/P1) = 10 log10 1000 = 30 dB,
а за 8000 пъти: 10 log10(P2/P1) = 10 log10 8000 = 10 log10 1000 + 10 log10 8 = 30 dB + 9 dB = 39 dB

[Mateev]

При децибелите винаги има отношение на две стойности. Следователно когато се цитира нещо в децибели е много важно да се знае спрямо какво или спрямо коя стойност е това отношение. За нас са важни следните две отношения:

dBm - Излъчена мощност от предавател. За 0 dB е приета мощност 1 mW. Приблизително такава мощност излъчват апаратурите в режим Range Test. В нормален режим на работа излъчват 60..100mW на 2.4 GHz, което е 16-20 dBm. Ако се сложи 1W усилвател на изхода, неговото излъчване ще е 30 dBm (1000 пъти повече спрямо 1 mW).

dBi - Усилване на антена. За 0 dB е прието усилването на изотропният излъчвател. Съответната реална антена се сравнява с него. Стандартните антени на апаратурите са с усилване около 2 dBi. Има кръгови антени с усливане до 5-6 dBi. Плоските антени са с усилване до 12-14dBi. Има Яги антени до 16..18 dBi. Най-добрата остро-насочена антена, която съм виждал, е параболична и е с усилване 24 dBi.

[Mateev]

И вече стигнахме до най-важното - как да изчислим обхвата?

1. Имаме някаква даденост, която я знаем. Например:
- Апаратура на 2.4 GHz
- Мощност на предавателя - 1 mW или 0 dBm (така е в режим Range Test)
- Усилване на антената - 2 dBi (това е стандартната антена на апаратурата)
- Приемник с някаква си чувствителност (не я знаем каква, но знаем, че производителя го е обявил като Park Flyer Receiver)
- Постигнат обхват при тези начални данни - 30 m

2. За да удвоим този обхват, ние трябва да осигурим 4 ПЪТИ ПО-ГОЛЯМА НАПРЕГНАТОСТ НА ПОЛЕТО в лъча на антената. Тоест ние трябва да добавим 3+3=6dB в системата предавател-антена. Това може да стане както с увеличаване на мощността на предавателя, така и със слагането на по-добра антена. Това е изключително важно и затова ще го повторя с червени букви:

Удвояването на обхвата се извършва с добавяне на 6 dB в системата предавател-антена.

3. Ако сега изключим Range Test функцията и оставим апаратурата да излъчва с пълна мощност (100 mW или 20 dBm), то тогава ние добавяме в системата предавател-антена нови 20 dBm, което е еквивалентно на 3 пъти по 6dB и още малко. Като обхват това изглежда 2*2*2=8 пъти и още малко. Всъщност добавянето на 20 dB увеличава обхвата точно 10 пъти. Следователно би трябвало да очакваме обхват от 300 m и той наистина е толкова при Park Flyer приемниците.

[Mateev]

А ето и един обобщен алгоритъм за изчисляване на обхвата:

1. Имаме някаква даденост от предавател, мощност, антена и приемник.
2. Смятаме децибелите на тази даденост.
3. Мерим обхвата на тази даденост.
4. Добавяме нови децибели посредством по-мощен усилвател или по-остро насочена антена.
5. Всеки нови 6 децибела удвояват съществуващия (измерения) обхват.

Освен с мощност на предавателя и по-добра антена, може да увеличим обхвата и посредством слагането на приемник с по-добра чувствителност (така наречените Long Range приемници). Горния алгоритъм не се променя. Остава си същия, само че в т. 3 от алгоритъма ще се измери по-голям начален обхват.

[Mateev]

Ами това беше. Можете вече да обсъждате. От написаното по-горе не съм сигурен само в едно - колко е мощността на една апаратура в режим Range Test? Това че е 1 mW мисля че съм го срещал някъде, но не можах да намеря източника.

Може би при различните апаратури е различно. Единствения начин да се разбере това, е да се направи обратен експеримент - тоест да се премери обхвата както в режим Range Test, така и на пълна мощност, и след това с обратната формула да се изчисли с колко децибела се намалява мощността при Range Test. От тук нататък вече лесно ще се смята всичко останало.

А ето и един пример, с който можем да сметнем възможно най-доброто постижение на една 2.4 GHz апаратура:

Даденост
- Предавател - 100 mW или 20 dBm, но в режим Range Test е 1 mW или 0 dbm
- Антена - 2 dBi
- Long Range приемник
- Измерен обхват в режим Range Test - 50 m

Тюнинг
- Добавен усилвател 2W - общо 33 dBm. От тях нови децибели са 33-0=33 dBm.
- Сложена е параболична антена с 24 dBi. От тях нови децибели са 24-2=22 dBi.

Резултат
- Общо са добавени 33+22=55 dB. Загубен 1 dB по кабели и куплунзи. Остават 54 dB.
- Това прави 9 пъти по 6 dB, което означава 9 пъти удвояване на началния обхват от 50 m.
- Новия обхват става 2*2*2*2*2*2*2*2*2*50 = 25 600 m.

Ами в общия случай това са теоретичните възможности при 2.4 GHz управление на модела. В най-добрия случай могат да се постигнат 25 километра и то само ако има пряка видимост. Трябва обаче да се знае, че 24 dBi антена е една много остро насочена антена и има реална опасност модела да напусне лъча на сигнала и да стане неуправляем. Затова в практиката се използват 14-16 dBi антени, тъй като те имат много по-широк лъч и малки грешки в позиционирането на въртящата система не са опасни. При 14-16 dBi антени обхвата се редуцира до 8-10 km и точно това е и моята цел.

[Mateev]

Ако някой се нуждае от обхват, по-голям от 10 километра, единственият начин е увеличаването на мощността на предавателя. Това с остро-насочените антени вече е изчерпано. Може би известно подобрение може да се направи с разработката на специален високо-чувствителен приемник, но не се знае каква ще е цената му.

Линка, който публикува Николай Арсов, третира точно такава една разработка на 430 MHz. Освен всичко друго за тази разработка се предлага и 7W предавател, което заедно с по-добрия приемник сигурно добавя още 6 dB. Това означава обхват от около 50 km и това е максимума, който човек може да си позволи с готово закупени компоненти. Хубавото на 430-те MHz е и това, че те не са чак толкова капризни към пряката видимост. Известни засенчвания са допустими - напр. от храсти, дървета, стълбове на далекопроводи, та дори и цели къщи, ако са далеко от предавателя.

[ПАЦО]

А аз спирам да пиша, тук теорията стана такава ,че е извън мойте възможности да я разбера, по късно може само да покажа методологията за изчисляване и изграждане на някой от най разпространените типове антени, ще разкажа за диаграмите на насоченост , предимствата и недостатаците им ако разбира се някой се интересува от това....Мога също да помогна в изграждането на прецизен аудио-видео модулатор и крайно стапало за гореизброените диапазони, ако се интересувате споделете!!!