Как кто-то проектирует низкочастотный FM-радиопередатчик?

Мне сказали, что использование схем VCO для простой генерации низкочастотного сигнала и модуляции его входным сигналом было бы нестабильным и ненадежным.

Нет никаких доказательств того, что то, что вы говорите, правда.

Я бы посчитал это хорошей основой для приличного VCO на частоте 80 кГц:

Картинка с этого сайта . Или рассмотрим LM567 с того же сайта: -

Тогда вам понадобится настроенный драйвер катушки для реализации связи магнитного поля, как вы подразумеваете.

Я все еще новичок в радиочастотной инженерии, поэтому любая помощь будет ценной.

Это передатчик магнитного поля, поэтому сделайте катушку максимально большой и используйте приличные конденсаторы для ее параллельной настройки. Добротность вашей настроенной схемы может быть выше, если ваша скорость передачи данных ниже, но, если бы я ее проектировал, я бы без колебаний смоделировал все это в инструменте симулятора.

Меня не интересует передача голосовых ссылок, а простые файлы.

Вместо того, чтобы называть это FM, назовите его FSK — это означает частотную манипуляцию и может использовать точно такие же схемы, как показано выше.

Вы также должны иметь в виду, что этот тип передачи и приема использует магнитную часть электромагнитной волны. Это связано с тем, что часть электрического поля не будет проникать очень далеко через пласты из-за минерализованной воды, во-первых. Кроме того, из-за низкой частоты «антенна» очень короткая для используемой длины волны, и в любом случае она была бы бесполезна при передаче любого серьезного электронного поля.

Итак, он использует магнитное поле, и по мере удаления от «антенны» (по сути, катушки с проводом большого диаметра) магнитное поле падает с кубом расстояния. Сравните это с обычной радиочастотной системой, которая может использовать как E-, так и H-поля; эти поля падают линейно с расстоянием. Это волшебная вещь в правильном радио - в открытых полях (например) при той же мощности на «антенну» правильное радиочастотное излучение идет намного дальше, чем E или H-поля сами по себе. Имейте это в виду.

но из всех руководств и материалов, которые я наткнулся в Интернете, я не могу найти способ передачи данных на частотах около 80 кГц на поверхность.

Как уже говорилось, вы будете модулировать свой ток или напряжение с помощью контроллера.

Мне сказали, что использование схем VCO для простого генерирования низкочастотного сигнала

Итак, ГУН — это генератор, управляемый напряжением . Он генерирует колебания, и вы можете управлять им с помощью напряжения. Вот что он делает :)

и модулировать его входным сигналом было бы нестабильно и ненадежно, поэтому мое понимание FM-радио оказалось бесполезным на данный момент.

Поскольку ваш входной сигнал будет дискретным, мы называем это частотной манипуляцией, т.е. ваши данные помещаются в дискретные частоты, которые вы генерируете.

Я не говорил, что это будет нестабильно или ненадежно. Я сказал, что это будет менее точно, чем если бы вы генерировали колебание в цифровом виде, на что я согласен: все схемы VCO, которые вы найдете, гораздо менее точны по частоте, чем численно сгенерированные кварцем (это означает, что они рассчитаны с помощью компьютера, например малиновое пи) колебание. Меньшая точность означает, что приемник «труднее обнаружить», а это означает, что возникает больше битовых ошибок.

В комментарии, на который вы похоже ссылаетесь , я сказал, что ваш VCO не решает вашу проблему с передачей данных (вы очень-очень далеки от передачи "файлов").

VCO - это метод генерации колебаний, управляемых напряжением. Вот и все.

Вы можете модулировать частоту колебаний, изменяя входное напряжение на ГУН; это цель VCO.

При этом вы можете напрямую создать передатчик с частотной манипуляцией (FSK), который вы питаете напряжениями, генерируемыми микроконтроллером / вашим raspberry pi. Я специально подтвердил, что вы можете сделать это с VCO.

Вы не можете генерировать никакую другую модуляцию, кроме FSK / FM, только с помощью VCO. Есть много других модуляций.

НО: в вашей системе уже есть Raspberry Pi. Который можно напрямую использовать для генерации несущей 80 кГц. Ваш VCO - это просто то, что вам не нужно для генерации этой несущей. На самом деле это не компонент, который продвигает вашу систему — вам нужно, чтобы ваш raspberry pi излучал изменяющееся во времени напряжение для управления ГУН. Если вы заставите свой raspberry pi излучать изменяющееся во времени напряжение, это напряжение также может напрямую изменяться на частоте 80 кГц, что делает ваш VCO избыточным.

Вот что я имел в виду, когда писал:

Практически говоря, вам не нужен ГУН, это просто ненужная часть аналогового оборудования, если вы спросите меня: он ограничивает вас использованием частотной манипуляции с довольно неточными частотами и, следовательно, высокой частотой ошибок, и вам все еще нужно что-то вроде микроконтроллера. для модуляции напряжения для вашего VCO. Однако этот микроконтроллер может довольно просто выполнять работу вашего VCO, только лучше. Итак, сбросьте VCO.

Вы можете указать своему raspberry pi дать указание цифро-аналоговому преобразователю (ЦАП) генерировать несущую 80 кГц с желаемой модуляцией. Это в значительной степени SDR для вашего варианта использования.

Думайте о своем VCO как о струне скрипки: вы можете контролировать частоту звука, издаваемого указанной струной, зажимая струну в правильном положении. Вы можете управлять частотой, излучаемой ГУН, путем установки напряжения.

Теперь вы можете использовать разные тона для передачи данных. Скажем, частота 79 кГц для 0 бита, частота 81 кГц для 1 бита. Имеет смысл, да.

Теперь ваш Raspberry Pi имеет достаточную мощность процессора для синтеза тонов: точно так же, как цифровой музыкальный синтезатор без проблем генерирует различные тоны в цифровом виде, даже не имея на самом деле VCO (или скрипки), ваш Pi может просто вычислить форму волны, которую вы хотите, и передать его на ЦАП, который преобразует его в аналоговое напряжение, соответствующее расчетной форме волны.

Но если он может вычислить нужную вам форму волны, вы больше не будете ограничены резкими переходами между тонами; с тем же успехом вы могли бы использовать для общения гораздо более приятные «алфавиты». В вашем земном сценарии это может реально означать, что вы хотите отправить несколько тонов одновременно (например, 77, 79, 81 и 83 кГц одновременно для 0-битного и 78, 80, 82 и 84 кГц одновременно для 1 бит). Ваш приемник прислушивается к этим множественным тонам, и даже если один тон хорошо поглощается электрическими свойствами вашей почвы, другие могут пройти.

Вы обнаружите, что другие подземные системы связи могут не использовать тоны в качестве сигналов, а модулировать другие свойства (амплитуда, фаза) несущей. Невозможно сделать это с VCO вообще, но тривиально с вашим Pi без VCO!

Лучший тот, который, как вы знаете, работает.

87 кГц SSB AM с рамочной антенной 50 м, дальность 1200 м

REF https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Sanguine
https://en.wikipedia.org/wiki/Through-the-earth_mine_коммуникации
https://en.wikipedia.org/wiki/Tunnel_transmitter
http://souterweb. free.fr/boitaoutils/prospection/annexes/bps/nicola.pdf