Что мне нужно для базовой радиочастотной схемы?

Если вы хотите полностью сделай сам, что, вероятно, не лучшая отправная точка, то что-то вроде этого настолько просто, насколько это возможно. Ресивер слева. Передатчик справа.

Это из этой замечательной страницы радиочастотных идей Homebrew RF Circuit Design Ideas Это, как правило, только схемы без заметок, поэтому для новичка это что-то вроде скачка.

с фактической электрической схемой здесь

Беспроводной дверной звонок может делать то, что вы хотите.

Модулей передачи данных «ASK» предостаточно — найти их среди 1000 одновременно рекламодателей Alibaba — непростая задача.

Вот один за 6 долларов США с бесплатной доставкой . Использует микросхему приемопередатчика nRF24L01 от Nordic.

От Sparkfun — использует ту же микросхему — 20 долларов.

• Описание: Модуль nRF24L01 — это новейший радиочастотный модуль от SparkFun. В этом модуле используется приемопередатчик 2,4 ГГц от Nordic Semiconductor, nRF24L01+. Эта микросхема приемопередатчика работает в диапазоне 2,4 ГГц и имеет много новых функций! Возьмите всю крутость nRF2401A и добавьте несколько дополнительных конвейеров, буферов и функцию автоматической повторной передачи — очень приятно!

Вы можете сделать это своими руками с микросхемой, но вот что на борту (+ блок питания)

Доступно множество недорогих беспроводных модулей передачи данных малого радиуса действия с низким энергопотреблением.

Многие начинающие идеи ищут здесь небольшие незастроенные модули.

Немного необычный, но будет делать то, что вы хотите, но также несколько сложен в использовании и стоит 13,50 фунтов стерлингов, немного дороже Pololu Wixel.

Аналогичный

Приемопередатчики диапазона ISM 433 МГц. 15 долларов США/1. здесь

Передатчик $3 бесплатная доставка. Здесь ресиверы будут ~ похожими

panStamp здесь

Открытый источник

• PanStamps — это небольшие беспроводные модули, программируемые в Arduino IDE. Каждый модуль содержит микроконтроллер Atmega328p и радиочастотный интерфейс Texas Instruments CC1101, обеспечивающие необходимые возможности подключения и вычислительную мощность для создания автономных беспроводных узлов с низким энергопотреблением. Все это содержится в компактном модуле DIP-24.

Магазин $ 18,55 за базовую единицу.

Подобные устройства редко широко доступны по скромной цене. Этот сайт продает их только оптом (вероятно).

Чего никто из этих парней вам не скажет, так это того, из каких основных строительных блоков обычно состоят радиочастотные схемы. Схема осциллятор-модулятор, фильтрация, усилительный каскад и т. д. Хитрость здесь заключается в том, чтобы закодировать 1 и 0 во что-то более умное и более устойчивое к шуму.

Вы не упоминаете базовый уровень знаний, поэтому позвольте мне начать с самого начала.

Самые большие различия между протоколами беспроводной и проводной связи заключаются в шуме и мощности излучаемого сигнала. При подключении к беспроводной сети у вас будет очень много шума, поэтому вам нужно кодировать свои данные, а не просто передавать их.

Примером этого является AM-радио - радио с амплитудной модуляцией. Вы передаете сигнал (называемый сигналом несущей, например, постоянная несущая 433 МГц), а затем кодируете свои 1 и 0 как усиление сигнала, поэтому волна 433 МГц с низкой амплитудой представляет собой 0, а высокая амплитуда — 1. Вы также можете использовать частотную модуляцию, где вы настраиваете частоту вместо амплитуды. Он имеет другие характеристики, чем AM, и на него влияет шум другими способами.

Существует несколько способов кодирования этой информации. Это называется манипуляцией (AM может называться ASK, от Amplitude Shift Keying). Вы также наткнетесь на PSK, что означает фазовую манипуляцию, где вместо изменения амплитуды или частоты вы меняете фазу. Это умнее, чем AM и FM, и может даже обеспечить более высокую пропускную способность, поскольку вы можете встроить больше символов в несущую.

Это всего лишь модуляция или фаза манипуляции. Для обеспечения целостности данных следует использовать какой-либо протокол с надлежащим кодированием сигналов. Например, кодирование Хэмминга или Рида-Соломона. Например, вы можете передать некоторый процент избыточных данных, что позволит вам потерять часть данных и все равно воссоздать их на приемнике — без необходимости повторной передачи.

Это звучит довольно продвинуто , потому что это действительно так . Требуется много глубокого анализа и математики, чтобы настроить и запустить радиочастотную схему своими руками, если вы хотите большего, чем просто доказательство концепции.

Я не говорил о методах фильтрации, а это еще одна важная часть радиочастотной схемы...

Кстати, интересная вещь, которую я обнаружил, когда исследовал методы манипуляции: 802.11 WiFi изменит схему манипуляции и кодирования при колебаниях уровня сигнала канала. Он будет использовать более плотные схемы манипуляции и менее избыточные данные с хорошей силой сигнала, чтобы оптимизировать схему передачи для среды, в которой он передает. Такая хардкорная оптимизация — довольно веская причина, по которой вам не следует бояться использования коммерческой радиочастотной ИС. . Кто-то много думал об этом, и это действительно продвинутый материал. Ну по крайней мере у меня так ;)

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Я задавал те же вопросы, что и вы, и обнаружил, что РФ имеет такой высокий барьер для входа, даже в Интернете, что вы не продвинетесь далеко, если сначала не изучите теорию. По крайней мере достаточно знать и распознавать аббревиатуры, а также математические навыки и инструменты, такие как Matlab или Octave. Нетривиально конкурировать своими руками с тем, что вы получите, скажем, за 10 долларов в магазине электроники :)

На этой странице есть основная информация о радиочастотных цепях.

На этой странице есть математическое введение в анализ I/Q.

РЕДАКТИРОВАТЬ2:

Нетривиально конкурировать своими руками с тем, что вы получите, скажем, за 10 долларов в магазине электроники :)

Сейчас на eBay это, скорее всего, 1-5 долларов в день. Я купил много простых ASK-модулей 433/415 МГц по 1 доллару за пару приемник/передатчик. Более продвинутые модули немного дороже, но радиочастотные схемы стали очень дешевыми.

Библиотека. Ознакомьтесь с копией любого издания Справочника радиолюбителя, изданного за последние 30 лет. Он научит вас всему, что вам нужно знать о RF, вероятно, в течение следующего года или около того. Это действительно одна из моих любимых книг по электронике всех времен.

Для исследований образования? Почему бы не начать с AM-передатчика и использовать AM-радио в качестве приемника? Сделать это проще и дешевле не бывает :) Вот самый простой вариант: АМ-передатчик .

Вы можете просто использовать любое старое AM-радио, которое у вас есть, для приема. Затем вы можете сделать свой собственный AM-передатчик AM-приемник

Если вы можете заставить это работать, вы можете изменить его, чтобы включить свет вместо отправки музыки или голоса. Возможно, это не так, как говорят устройства домашней автоматизации, но если вы пытаетесь учиться или учить, AM-радио познакомит вас с основами того, как все это работает.

Редактировать: я знал, что у меня есть книга об этом, но я должен был найти ее. Полный дизайн беспроводной сети от Коттера Сейра. Я вижу, что кто-то в комментариях на Amazon также рекомендовал: «Экспериментальные методы в радиочастотном дизайне», который выглядит интересно, но у меня его нет.

Развлекайся!

Я просто скажу, сначала создайте простой 1-транзисторный транзисторный передатчик, например, ниже: Я построил это, и он передает примерно 30M через FM-радио. Настройка в лучшем случае сложна и требует большого терпения. Обычно я не предлагаю это новичкам, но строю приемник таким же образом, за исключением того, что «резервуарная» схема подключена к базе транзистора. Резервуар - это катушка и конденсатор, заштрихованный синим цветом. Оба резервуара ДОЛЖНЫ быть настроены на совпадающую частоту, иначе они не будут работать. СОВЕТ! Прочтите... Прочтите... Затем прочтите еще немного. Если вы серьезно хотите, чтобы он работал, купите недорогой частотомер. Э бух!! Есть много схем, если вы погуглите «1 транзисторный приемник под изображениями». У меня 25-летний опыт, и я могу вам сказать, что вы выбрали очень сложное место для начала изучения электроники. Эта схема очень фундаментальна, но работает. Вы действительно должны исследовать сети RC и Filter, потому что это ключ к успеху! Я не хочу звучать обескураживающе, но спросите любого инженера, и он скажет вам, что легко построить передатчик или приемник, которые не соответствуют частоте. Трудная часть - это дрейф частоты, как для новичка. Намекать! Кристаллы? Удачи! :)

Вы вторгаетесь в сложную область. Если вы ДЕЙСТВИТЕЛЬНО хотите продолжить, взгляните на XBee . Вы не хотите пытаться сделать это самостоятельно, как новичок. Нет ничего постыдного в использовании готовых модулей для сложных задач.

Я думаю, что опоздал с ответом на этот вопрос. Я был точно в вашей ситуации года 2 назад. Я начал с RF, чтобы изучить электронику. И, Боже мой, какое путешествие это было до сих пор. Я также должен поддерживать дневную работу, чтобы поставить еду на стол. Итак, позвольте мне сообщить вам, что необходимо. Я сделал выбор, что не буду использовать какой-либо готовый модуль.

1) Какова частота передачи. Я планировал 200 МГц, но позже перешел на 60 МГц. Проверьте 2-й шаг.

2) Почему, потому что, как только вы начнете собирать компоненты, вы заметите, что конденсаторы и катушки индуктивности ведут себя не так, как ожидалось. Кроме того, вы столкнетесь с большим количеством паразитной емкости. Создать стабильный гетеродин LC просто сложно. вы столкнетесь с большим количеством шума, я имею в виду много. Также у вас будут обертоны (гармоники) в частоте. Вам нужны твердые знания о преобразовании Фурье и полюсах-нулях. Как они дают вам резонанс. Также здесь нужно знать об обратной связи, особенно. положительный отзыв. Книги обычно учат вас отрицательной обратной связи, но вряд ли положительной обратной связи (даже если они есть, они, как правило, кратки). Разработка стабильного генератора потребует от вас глубоких знаний почти всей аналоговой электроники.

3) Хорошо. Итак, у вас есть стабильный генератор, теперь вам нужно спроектировать антенну. Как я уже сказал, более низкая частота подразумевает больший размер антенны, и наоборот. При самостоятельном проектировании антенны необходимо хорошо разбираться в теории линий передачи и электромагнетизме. Предполагая, что вы находитесь в HF/VHF. Если вы хотите перейти в микроволновую область (> 1 ГГц), вам нужно знать о волноводах. При проектировании вашей антенны вы должны очень внимательно относиться к конструкции точки питания, чтобы убедиться, что у вас есть сбалансированное излучение (например, дипольная антенна). Возможно, вам придется изучить программное обеспечение, такое как 4NEC2, оно бесплатное и очень хорошее.

4) Итак, у вас есть антенна и генератор. Теперь вам нужно создать свой сигнал и отправить его. Предположим, вам нужна цифровая связь. В этом случае давайте сначала поговорим о создании сигнала основной полосы частот и модуляции.

4-а) Допустим, вы хотите отправить байт данных. Самое первое, что вам нужно решить, это хотите ли вы синхронный/асинхронный. Под этим я подразумеваю, что локальный синусоидальный генератор (этап 2 выше) находится в фазе или нет. Скажем, нам нужна асинхронная, скажем, фаза винта (не воспринимайте это буквально, фаза — чрезвычайно важное понятие). Теперь данные должны быть смодулированы. Вы можете использовать множество методов модуляции (попробуйте цифровую связь Haykin, посмотрите главу о передаче в полосе пропускания). Это трудная тема. Вам также необходимо придумать метод синхронизации часов как в передатчиках, так и в приемниках, независимо от того, хотите ли вы синхронную/асинхронную связь. Вы можете быть умнее и попробовать некоторые современные микроконтроллеры dsPIC здесь.

4-б) Теперь поговорим об отправке. Как вы знаете, вы не можете посылать сигналы на очень низкой частоте (скажем, 20 кГц). Вы должны сместить сигнал на гораздо более высокую частоту. и вам нужно знать что-то под названием Mixer. Здесь вам придется сдвинуть частоту вверх (вниз).

5) Я говорил о фильтрации. Вы должны удалить шум из сигналов через DSP. Здесь вам нужно знать о теории фильтрации. Вы можете реализовать КИХ/БИХ-фильтры. На этом этапе вам нужно хорошо разбираться в математике, сигналах и системах.

6) Вы также должны хорошо разбираться в аппаратном программировании, так как вы будете программировать процессоры DSP (например, dsPIC).

Пожалуйста, помните, что я даю очень широкую идею. Вы должны быть очень практичны в пайке схем на печатных платах общего назначения. Здесь вы столкнетесь с такими понятиями, как паразитная емкость, заземляющий слой, которые могут разрушить вашу систему.

Удачи. Вы выбрали правильную область для начала, вам придется чертовски тяжело, но, чувак, если ты все сделаешь правильно, ты будешь чертовски хорошим человеком.

Мой проект еще не завершен, он продолжается.