Добрый день, Знатоки!
Занимаюсь разработкой микроконтроллерных систем и о радиосвязи знаю только в объеме институтского курса, который, увы, слушал 40 лет назад... А тут в моей системе нарисовалась неслабая радиосеть! И вот возникли вопросы, на которые хотелось бы услышать ответы Знатоков!

Моя система работает в ISM диапазоне 433.95МНz мощность максимально допустимая +20dBm, чувствительность приемников -118dBm. Приемопередатчик Si4432-B1. Одновременная передача в эфире отсутствует. Передаются пачки импульсов, количеством до 1000 (27 data bytes + preamble + sync.words+ CRC). Скорость передачи минимальная - 2400.
Система может насчитывать до 300 узлов (приемо-передатчиков). Узлы могут произвольно располагаться в круге с радиусом до 4 км и в высоту до 4 км. Host находится в центре круга. Он выдает команды всем, а адресуемый узел (Slaver) выполняет действия и передает ответ главному узлу (Host).

Вопросы следующие:

1. При одинаковой выходной мощности и чувствительности приемников, при какой модуляции можно получить большую дальность, при OOK or GFSK?

2. Для какого из видов модуляции требования к антенне выше?

3. Какую предельную дальность можно получить при идеальных условиях (отсутствие промышленных помех и любых препятствий, например на чистом ровном поле)?

4. Тот же вопрос, но высоко над земной поверхностью, например, на высоте 500 м.?

5. При указанной выходной мощности и чувствительности приемника увеличится ли дальность при переходе на частоту 868 или 925MHz?

PS. В настоящее время в системе используется GFSK 9600, в качестве антенны главного (центрального) узла используется штырь 35 мм (1/2 длины волны). На остальных узлах используются: на наземных - штыри 17.5 мм, на воздушных - отрезок МГТФ-0.22 длиной 17.5 мм. Раньше на начальных стадиях разработки при тех же антеннах и приемопередатчиках использовалось OOK 2400. Мне кажется, что тогда система работала более устойчиво и дальность была выше.


С Уважением,
Onic777

Это как? Диполь? Как согласован?

Привет! Никакого особого согласования, кроме стандартных рекомендаций на Si4432...
Схема здесь

Во первых "стандартная схема" от SiLabs не предполагает полные +20 дБм на передачу. В этом случае надо коммутатор антены. Что впрочем сделано в дешевых китайских модулях на Si4432. Практически по цене микросхем.

Во вторых штырь 1/2 волны - не антена. Можно 1/4 волны плюс ground plane. Можно 5/8 волны - немного усиления за счет большей направленности в вертикальной плоскости. А можно диполь, т.е. 2 штыря по 1/4 волны. Но он имеет симметричный вход, так что надо согласовывать с несимметричной цепью.

Есть коммерческие антены в виде штыря длиной около 1/2 волны. Только внутри коаксиальный кабель, центральная жила торчит примерно на 1/4 волны, оплетка подключена к цилиндру являющемуся вторым элементом диполя. Например. Есть много других конструкций. Если резонанс не настроен на частоту передатчика и если комплексный импенданс не чисто активный 50 ом на рабочей частоте, то от ваших 20 дБм останется не много.

Если у вас нет приборов для настройки/проверки то я бы рекомендовал 1/4 штырь перпендикулярно большой проводящей поверхности. И то надо собрать простейший волномер на двух СВЧ диодах, выставить непрерывную несущую и подогнать антену по максимуму излучения.

Добрый день!
1. Правильно ли я Вас понял, что антенный коммутатор сильно снижает взаимное влияние входных цепей приемника на согласование выходных фильтров с антенной, и за счет этого потери мощности снижаются???
2. Ну на счет наших антенн - я все понял... "Темные мы, однако..."
3. Однако на счет антенн в виде отрезка МГТФ хотелось бы больше критики. Дело в том, что условия эксплуатации (парашютист в полете) ПОЛНОСТЬЮ ИСКЛЮЧАЮТ возможности использования любых жестких антенн в виде штырей или еще чего бы то ни было... И размеры корпуса очень ограничены - 40мм шарик!!! Может чего посоветуете?
4. Есть у нас несколько SMD антенн фирмы SunRain на диапазон 433 МГц. Не имели ли вы опыта общения с ними?
5. Может быть нам имеет смысл поднять частоту и перейти в диапазон 868 или 915? Ведь при этом размеры антенны еще более уменьшатся? Быть может можно будет сделать печатные антенны?

Буду благодарен за любые критику и ответы...
С Уважением,
Олег Николайчук

Еще раз приветствую!

Из материалов форума я понял, что чем ниже скорость передачи данных, тем больше дальность уверенной передачи.
Все же не оставляет в покое вопросы!
1. Чем меньше длина фрейма (пакета), тем меньше вероятность ошибок и, соответственно, больше дальность уверенной передачи. Тем более если есть возможность многократного повторения фреймов.
2. Что лучше использовать, OOK или GFSK, и чем одно лучше другого?
3. Что лучше использовать, 434, 868 или 915. На первый взгляд, чем выше частота, тем меньше размеры антенны, т.е. можно сделать печатные антенны! Какие еще есть преимущества повышения частоты?

Onic777

Не думаю. Скорее такая мощность опасна для входных цепей приемника.



На 433 часто используют "пружинки". Не жесткие и не большие. По сравнению со штырем потери пару дб. Например:
http://dx.com/p/433mhz-wireless-rf-transce...CFUyY4AodvlMAqw



С одной стороны антены меньше, но на большей частоте сильнее затухание. 433 наверное оптимально, не говоря о том что 915 может быть за пределами разрешенного диапазона в вашей местности.

Снижение скорости хорошо пока можно сужать полосу на приемнике. Но тут надо следить за уходом частоты. При той же стабильности кварцев на 433 можно ставить уже полосу.

Hello!
To Alexf - Thank you very much!

Благодаря Вашим ответам в голове начало кое что всплывать в памяти и укладываться по полочкам!
Спасибо большое!

Еще один вопрос, что лучше использовать, OOK или GFSK и почему?

С Уважением,
Onic777

Я этот вопрос обходил, поскольку не эксперт. Могу ошибаться, но IMHO ООК хорош только простотой реализации и экономией энергии на нулях. Помехоустойчивость FSK выше.

GFSK лучше, тем более, что по ООК чувствительность 4432 обеспечивает только по генератору. В реальности - гораздо хуже. Причина? я не выяснял.
Для Ваших условий лучше всего использовать помехоустойчивое кодирование. Может увеличить реальную дальность в разы и позволяет бороться с замираниями сигнала.