Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Kuinka saavuttaa radion hiljaisuus laatikossa

Pieni tausta: Olen suunnitellut muun muassa pienen pienen VHF-radiomodeemin goTennalle, Brooklynin laitteiston käynnistykselle. Se on erittäin vaativa muotoilu, jossa on tiukat rajoitukset akun käyttöikää, kokoa, muotoa, vaihteluväliä, tehoa varten - kaikki mitä voit ajatella, on mitä voi tehdä. GoTennan tarkoituksena on, että voit yhdistää laitteen älypuhelimeen, jotta voit lähettää lyhyitä puheluita (esim. Tekstiviestejä, paikkatietopaikat) älypuhelimesta älypuhelimeen (tietenkin goTennan kautta) ilman, että sinun tarvitsee kytkeä keskukseen liitettävyys. Kyllä, se on oikein: täysin off-grid, 100% hajautettu viestintä, jossa käytetään puhelinta, jota sinulla on jo koko ajan! (Ja goTenna menee nyt ennakkotilaukseen: lisätietoja goTennasta ja osta pari 149.99 dollaria täällä!) Tässä prosessissa olen oppinut paljon uusia tekniikoita. Toivon jakaa ne kanssasi, loistava RF-insinööri! Tänään keskustelemme radion herkkyyden mittaamisesta.

Missä tahansa radiolinkissä alue määritetään kahdella yksinkertaisella tekijällä - lähetysteholla ja herkkyydellä. Mitä parempi jokainen on, sitä parempi alue. Molemmat mitataan dBm: ssä, ja jommankumman muuttuessa dBm: llä on noin sama vaikutus. 15 dBm: n parannus lähetystehossa saavuttaa samat alueelliset parannukset kuin 15 dBm: n parannus vastaanottoherkkyydessä. Joten kun olemme tehneet kaikki parannukset, joita voimme tehdä lisäämällä lähetystehoa, tulee aika parantaa herkkyyttä.

Jotta voisimme maksimoida ja säätää laitettamme, meidän on pystyttävä mittaamaan näiden tweakien vaikutusta. Teimme oli BER: n (bittivirhesuhteen) testi. Ensin luotiin kiinteä pseudorandom-sekvenssi, joka oli sama sekä lähettimessämme että vastaanottimessamme. Kun tämä signaali on vahva, vastaanotin sovittaa saapuvat bitit omaan sekvenssin sisäiseen kopioonsa. Jos ne kaikki vastaavat virheilmoituksia nollaksi. Kun signaali on heikompi, bittien lukumäärä, jotka eivät vastaa ylöspäin, kasvaa, ja niin tekee sitten BER-numeron. Toisin sanoen BER on virhebittien lukumäärä jaettuna lähetettyjen bittien kokonaismäärällä. Niin kauan kuin ryhmäpoikkeusasetus on alle kynnysarvon - tapauksessamme 1% - tiedämme, että linkki on hyvä ja mitä numeroita emme saa, ovat numerot, jotka kuvaavat testattavaa laitetta.

Erittäin alhaisen tehosignaalin mittaaminen ei ole helppoa. Tavoitteen herkkyys -123dBm on yksi sadasosa femtowattista. Se on järjetöntä energiaa! Vaikka voimme havaita, että testilaitteistomme numerot ovat yhä epätarkempia, kun luemme pienempiä tehotasoja. Sen sijaan, mitä teemme, mitataan suoraan lähettimen teho suoraan ja pienennämme sitä laadukkaalla vaimentimella. Vähennämme vaimenninarvon (kuten lukemistaan) tunnetusta lähtötehostamme ja tuloksena oleva arvo dBm: ssä oletetaan olevan vastaanottimelle. Ainoa virhe on vaimennin itse, yleensä noin yksi tai kaksi dB.

kuvio 0, kaaviokuva asetuksistamme

Entä esimerkki. Lähettimemme on 32dBm. Jos kiinnitämme vaimentimen yhden pään lähettimeen ja asetan vaimennin -155 dB: ksi, toinen pää tulee ulos -123dBm. Jos vastaanotin raportoi BER: n, joka on parempi kuin 1%, voin sanoa, että olemme saavuttaneet tavoitteen -123dBm-herkkyyden. Tämä esimerkki on todellinen tulos, jonka saimme laboratoriossa.

Loistava! Hyvältä näyttää! Olemme kaikki neroja. Jos se toimii niin hyvin, yritetään käynnistää vaimennin vielä enemmän. -133: ssa vielä nolla BER. Nyt -160, BER on 0. WOW! -180, vielä nolla BER. Minun täytyy olla jonkinlainen supergeeni-insinööri, joka löysi vielä tuntemattoman superherkän piirin! Nyt he voivat käyttää matkapuhelimia ISS: ssä. Haluan NOBEL-Palkinnon!

Haha ei.

kuvio 1, asennus ilman laatikkoa ja analysaattori, jossa näkyy harhautuva signaali

Se on harhaanjohtavaa energiaa, joka himmentää mittausta. Testikokoonpanossamme korvattiin antenni suojatulla koaksiaalikaapelilla. Tämä kaapeli kytketään vaimentimeen, ja sitten enemmän kaapelia menee vastaanottimeen. Teoriassa kaikkien radiotehojen tulisi pysyä vaimentimen ja kaapeleiden sisällä. Todellisuudessa lähetyslaitteen muista RF-komponenteista tulee hyvä määrä. Normaalikäytössä harhaileva energia on niin heikko, ettei ole syytä huolehtia siitä, että antennista tuleva energia on hämmentynyt. Testaustilanteessamme harhaileva energia on kuitenkin enemmän kuin tarpeeksi vastaanottavan laitteen virittämiseksi ja väärien tulosten luomiseksi.

Meidän on vähennettävä vuotanut teho alemmaksi kuin vastaanottimen mittaamat tasot. Tähän on kaksi tapaa; saat todella kaukana hajaenergian lähteestä tai estä harhautuva energia jonkinlaisen suojauksen avulla. Todella kaukana tapahtuminen ei ole käytännöllistä laboratoriossa. Ainakin ei Brooklynissa! Käytämme siis "estä se" -vaihtoehtoa.

kuva 2, laatikko

Kuvittele, että yrität tehdä täysin pimeän huoneen. Suljet kaikki kulmat, ja vielä parempi tekisi sen niin, että nämä kulmat olisivat luonnostaan ​​kevyitä. Se on enimmäkseen sama radioaaltojen osalta. Tee vain mukava kiinteä metallilaatikko ja varmista, että saumat ovat tiiviisti ja sähköisesti kytkettyinä. Täydellisempi tiiviste lisää laippa kotelon kannen ulompaan osaan, sellainen kuin raskaan kannen kansi. Päällekkäinen metalli luo rf: lle tortun polun, jolloin on vaikeampi paeta. Tämä yhdistettynä paljon hyvää puhdasta metallikontaktia tekee tilavuudesta, joka on RF: lle läpäisemätön.

kuva 3, koaksiaaliliitin kannessa

Nyt avaa pieni reikä yläreunaan ja ruuvaa koaksiaalikaapeli, joka sallii tiukan suojauskytkennän laatikon kannelle. Aseta lähetin tähän ruutuun, kytke se läpivientiliitäntään ja sulje se. Kalahtaa! Häivytysteho putoaa kokonaan pois, joten meillä on mukava hiljainen ympäristö, jossa voi tehdä joitakin REAL-mittauksia.

kuvio 4, tasainen viiva analysaattorissa, kaikki on nyt hyvin

Tässä on todiste! Nyt ei ole mitään merkkiä harhautuvasta signaalista testin suorittamisen aikana. Numeromme ovat nyt (luultavasti) tarkkoja! Hurraa! Ehkä! Todennäköisesti! Olen menossa raajoihin ja hooraying.

Osake

Jättänyt Kommenttia