Forum: HF, Funk und Felder Unidirektionale 1 km Verbindung mit niedriger Datenrate


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von Florian M. (koalo)


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Moin,
ich plane ein Projekt bei dem im Umkreis von bis zu 1 km ein paar 
hundert (oder mehr) Geraete verteilt sind die von zentraler Stelle mit 
Information versorgt werden sollen. Die Information ist nicht viel mehr 
als ein sekuendlicher Beacon, sollte aber zuverlaessig und sehr schnell 
verteilt werden (daher kein Mesh).

Was gibt es da fuer Moeglichkeiten?
868 MHz Funk scheint recht brauchbar, allerdings ist ein einzelner 
Transceiver fuer die Reichweite recht teuer. Das ist kein Problem fuer 
den Sender - der darf ruhig etwas kosten, aber die Empfaenger sollten so 
billig wie moeglich sein. Gibt es da Moeglichkeiten verschiedene Sender 
und Empfaenger zu kombinieren?
UKW (oder laengerwellig) waere vielleicht auch eine Option - Empfaenger 
sind da ja quasi geschenkt, aber da ist die Sendeerlaubnis nun mal nicht 
so einfach zu bekommen... Oder doch fuer die Reichweite?
Andere Ideen?

Viele Gruesse,
Florian

von Florian M. (koalo)


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Oder ist Infrarot vielleicht eine Alternative?

von Sean G. (atmega318)


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Infrarot bei 1 km und vermutlich nicht mal Sichtkontakt? Ganz sicher 
nicht.
Ich würde einigermassen billige Funkmodule wie z.b. diese: 
Ebay-Artikel Nr. 251174999449 
nehmen, und bei einem die Antenne abschrauben und einen PA anschliessen: 
Ebay-Artikel Nr. 321161244827 
Diesen aber auf keinen Fall an 32 Volt betreiben, 3 Watt brauchst du 
nicht und gibt gewaltig Ärger. Also entweder runter mit der Leistung, 
oder kleineren PA finden... Ich würde mit der Leistung einfach ans 
gesetzliche Maximum, das sollte reichen.

von Sean G. (atmega318)


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Oh, noch viel besser: Beitrag "Mit RFM12BP an RFM01 senden?"
Wenn man dem glauben darf (denke ich schon) ist das vermutlich deine 
Lösung: du kaufst z.B. von Pollin 1 RFM12BP und n RFM01

von Hans J. (step_up_mosfet)


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Florian M. schrieb:
> 868 MHz Funk scheint recht brauchbar
Nein.

Ich habe mehrere Tests mit einem solchen Sender/Empfänger gemacht, die 
Sendeleistung lag bei +15dBm und ich bin bei freier Sicht und genügend 
Abstand zum Boden damit sich die Fresnelsche Zone ausbilden kann auf 214 
Meter gekommen, bis dahin lag der RSSI-Wert noch bei -90dBm, über 214m 
lieferte der Empfänger noch sporadisch ein auswertbares Signal, aber es 
war eher Zufall und änderte sich mit der Luftfeuchtigkeit, der 
Temperatur usw. und wenn sich die Reflektionen von zwei 
gegenüberliegenden Hauswänden überlagerten erhöhte sich die Reichweite 
zwar, aber man musste genau an dem Punkt der Überlagerung stehen und 
nicht 17cm weiter wo die Auslöschung der Signale erfolgte.

Theoretisch sollte das Gerät eine Empfindlichkeit von -100dBm haben und 
bei freier Sicht 700m Reichweite liefern.

Es gibt ja jetzt noch den Bereich um 169MHz, dort kann man mit bis zu 
500mW senden, aber nur 1/10 der Zeit, so wie es auch im Frequenzbereich 
von 868MHz der Fall ist.

Steht dir zufällig eine direkte Sichtverbindung zur Verfügung?
Wenn ja, dann mach es doch optisch, du brauchst aber dafür auch Linsen 
usw. ...

von Florian M. (koalo)


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Vielen Dank fuer die Ideen und den Erfahrungsbericht!

Hans Jelt schrieb:
> Ich habe mehrere Tests mit einem solchen Sender/Empfänger gemacht, die
> Sendeleistung lag bei +15dBm ... auf 214 Meter gekommen

Ist schonmal ein guter Anfang! Aber zu 1 km fehlt wohl doch noch 
etwas... Kann man vielleicht mit geeigneter Codierung noch etwas mehr 
rausholen oder war da wirklich nichts mehr da an Signal?

> Es gibt ja jetzt noch den Bereich um 169MHz, dort kann man mit bis zu
> 500mW senden, aber nur 1/10 der Zeit, so wie es auch im Frequenzbereich
> von 868MHz der Fall ist.

Soweit ich weiss ist bei 868 MHz doch nur 1/100 verfuegbar, aber selbst 
das wuerde mir reichen. Etwas hoeher (869,4 MHz) ist ja wohl auch noch 
etwas mehr Leistung erlaubt und 1/10, aber ich habe bisher weder fuer 
869,4 MHz noch 169 MHz guenstige Empfaenger gefunden.

> Steht dir zufällig eine direkte Sichtverbindung zur Verfügung?
> Wenn ja, dann mach es doch optisch, du brauchst aber dafür auch Linsen
> usw. ...

Linsen waere an sich nicht das Problem, aber die Ausrichtung der 
Sendeoptik zur Empfangsoptik zueinander ist vermutlich doch zu 
kompliziert.

von Hans J. (step_up_mosfet)


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Florian M. schrieb:
> Ist schonmal ein guter Anfang! Aber zu 1 km fehlt wohl doch noch
> etwas... Kann man vielleicht mit geeigneter Codierung noch etwas mehr
> rausholen oder war da wirklich nichts mehr da an Signal?

Es gibt Empfänger die Signale mit angeblich -120dBm noch auswerten 
können, aber da wäre ich mit den Werbeaussagen vorsichtig, die gehen 
davon aus dass man diese geringe Feldstärke das eh nicht nachmessen 
kann.

Wenn man die Entfernung verdoppeln will muss man jedes mal 3dB 
dazurechnen.

Maximale Entferneung zu nötiger Sendeleistung in dBm
214 Meter = +15dBm (31,5mW)
428 Meter = +18dBm (63mW)
856 Meter = +21dBm (125mW))
1712 Meter = +24dBm (250mW)
3424 Meter = +27dBm (500mW)
6848 Meter = +30mW (1000mW)

Praktisch ist es aber so dass bei dieser hohen Frequenz (fast 1GHz) 
jegliche Gebäude oder Sträucher stören, die Strahlung verhält sich eben 
wie Licht.

169MHz Empfänger könnte man eigentlich auch selbst bauen, ist ja nichts 
anderes als ein Radio mit nachgeschalteten Tiefpass und digitaler 
Auswerteelektronik.

Man muss dann aber ein kleines Protokoll einführen, mit Fehlererkennung 
(Parity Bit oder CRC-Byte) und den Empfängern auch eine Adresse geben.

von Sven (Gast)


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Ich bin mit 10 mW schon 7 km weit gekommen auf 868 MHz

Allerdings freie Sichtverbindung.

Und auch keine LowCost AM Module sondern ordentliche FM Module mit PLL.

Und halbwegs gescheite Antennen, nicht die "Drahtantennen". Sondern 
richtige Außenantennen (GSM900 Yagi Antenne)

von Hans J. (step_up_mosfet)


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Sven schrieb:
> Und halbwegs gescheite Antennen, nicht die "Drahtantennen". Sondern
> richtige Außenantennen (GSM900 Yagi Antenne)

Wenn man eine Art Dosen-Antenne oder biquad erstellen würde, dann hätte 
man eine schöne Richtwirkung, aber man erreicht nur noch die Antennen 
die davon angestrahlt werden.

Ich dachte dass ich das mit 1/4 Lambda Antennen gemacht, aber es war nur 
eine 1/4 lambda Antenne beim Empfänger und eine 1cm keramische 
Chipantenne beim Sender.
Es ist also doch noch mehr möglich als ich hier beschrieben habe.

Es kommt auch auf die Umgebung an, wenn du das auf dem Dorf machst wo es 
weit und breit keine solchen Sender gibt wirst du nicht gestört, aber in 
der Stadt sieht das ganz anders aus.

Ich mache in dieser Woche noch Tests in einer Stadt und einem Dorf mit 
169MHz, dabei werden 1/4 Lambda Antennen genutzt und ich sende dabei mit 
bis zu 500mW.

Da es inzwischen wieder kalt ist und die zu erwartende Reichweite 25km 
beträgt macht das bestimmt nicht mehr so viel Spaß ewigkeiten draußen 
rumzulaufen/fahren und die Werte einzutragen, aber es ist schon 
interessant.

von Florian M. (koalo)


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Na da bin ich ja mal gespannt, wie das wird :-) Ich drücke dir die 
Daumen!

Richtantenne fällt bei mir leider flach, da wie gesagt ich ziemlich 
viele Empfänger auf einmal erreichen muss.

Das Selbstbauen von dem Empfänger klingt auch total spannend - 
vielleicht werde ich mich da mal dran wagen.

Ansonsten werde ich in meiner Umgebung und dem Frequenzband nicht viele 
Störungen erwarten, aber vielleicht könnte es mit Abschattungen ein 
Problem werden.

von bazo (Gast)


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Hans Jelt schrieb:

> Wenn man die Entfernung verdoppeln will muss man jedes mal 3dB
> dazurechnen.
6dB, weil für die Kugeloberfläche 4    pi  r² gilt, damit sinkt die 
Empfangsleistung bei doppelter Entfernung auf 1/4.

Ansonsten hilft:
Qualitative hochwertiger Empfänger (Superhet oder hochwertigen 
Direktempfänger)
schmalbandige Filter im RX soweit es irgendwie geht
wenn möglich beim Empfänger Richtanntenne
Sender mit gestocktem Rundstrahler, anständiges Kabel, so dass man die 
erlaubte ERP auch komplett ausreizen kann

Nachteil, kostet halt Geld, aber geiz ist ja geil


Aber das kostet nun mal

von Hans J. (step_up_mosfet)


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bazo schrieb:
> 6dB, weil für die Kugeloberfläche

Ja, stimmt man muss die Sendeleistung vervierfachen um doppelt so weit 
zu kommen.

... na gut, unter meinen Bedingungen* würde ich dann erhalten:

Maximale Entfernung / nötige Sendeleistung in dBm (Milliwatt)
214 Meter = +15dBm (31,5mW) <= mein Maximalwert
302 Meter = +18dBm (63mW)
426 Meter = +21dBm (125mW)
602 Meter = +24dBm (250mW)
852 Meter = +27dBm (500mW)
1205 Meter = +30mW (1000mW)

Bedingungen* f = 868 MHz
- Antenne (Sender): Average Gain = -4dbi, 7mm lang, Keramik
(der Hersteller hat auch nicht das Antennendesign für die Chip-Antenne 
eingehalten, den Feedingpoint hat er kontaktiert, aber auf der andereren 
Seite der Antenne hätte er noch ein 20mm langes Stück Leiterbahn auf der 
Platine routen sollen, der Teil hängt einfach in der Luft, also sind die 
-4dBi Verstärkung auch noch zu gut)

- Antenne (Empfänger): Gewinn = +2dBi, 1/4 Lambda Rundstrahler

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