¿Qué tal si trabajamos con este diseño de enlaces de otra manera?
Supongamos que el receptor es alto, por lo que no hay rutas múltiples.
Suponga que la potencia radiada, a través de un látigo vertical (8 cm de largo) a 900 MHz, es de solo 1 microwatt (-30 dBm [dB milivatios], o la energía de un auto de juguete que responde al controlador humano). p>
¿Podemos proporcionar 100 bits por segundo, desde el transmisor de 1uW hasta el receptor, más de 10 km?
Permite ejecutar algunos números
-174dBm / Hz el piso de ruido aleatorio Boltsmann / Nyuist / Johnson
Aumento de +20 dB en el ruido del sistema, con un ancho de banda de 100Hz
Relación de ruido de señal de +20 dB que proporciona esencialmente NO
Errores de bits
cifra de ruido del receptor fácil de +4 dB a 900MHz
+0 dB multipath, lluvia, pérdidas de follaje
-6 dB beneficio de hacer coincidir la antena RX en LNA
Transmisores cercanos a +6 dB, receptor de 900 MHz desensing
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-174 + 20 + 20 + 4 -6 +6 = -174 + 44 = -130dBm, que a través de 50 ohmios es [(-120dBm = 0.623 microVolts PP) / sqrt (10)] == > 0.20uVpp.
Ahora suponga que su TX produce 1uW (-60dBW, -30 dBm o dBmW) en una antena de 8 cm con látigo vertical de ganancia cero.
¿Qué rango podemos esperar? RX necesita -130, TX produce -30.
Su antena produce una ganancia de 14dB, por lo que hay cierta formación de haz y la región sensible es 360 grados / 2 ^ (14/3) o 360/20 o aproximadamente 18 grados de campo de visión. Asumiremos que toda esta formación de haz está en el eje horizontal.
Nuestro enlace tiene 130 - 30 + 14 = 114dB.
La pérdida de ruta es
22dB + 10 * log10 (distancia distancia / longitud de onda longitud de onda)
Tenemos aproximadamente 92 dB para gastar en la distancia entre TX y RX.
Divida 90 por 2 (para manejar la D ^ 2 / W ^ 2) y obtenga 45.
Descarta el 5 (da más margen), y tienes 40, lo que indica solo 10 ^ 40/10 = 10,000 longitudes de onda; a 1/3 metro de longitud de onda,
Tienes 3,333 metros de distancia de comunicación. O alrededor de 2 millas. Con mucho margen, si su antena RX está en lo alto.
¿Qué significa esto? a 900MHz, puede realizar una señal lenta durante varias millas, utilizando una potencia muy baja, tal vez generada a partir de un simple XTAL osc y un prescalar de 90: 1 y un PhaseLockLoop.
¿Puede enviar 100 bits / segundo a más de 10,000 metros? No sin más potencia o algo de ganancia de antena de TX O usando la codificación (Corrección de errores) de los datos para que la SNR pueda reducirse drásticamente.
Necesitamos alrededor de 3 veces más rango; dado que el rango 4X más costará 6 + 6 = 12dB, el 3 * 3 costará 10dB. La codificación debería permitirle bajar la SNR de 20dB a 10dB. La codificación estándar de Viterbi (fácil de decir, difícil de hacer) proporcionará esto.
La diversión proviene de la señal de banda estrecha: solo 100 Hertz, por lo tanto, el receptor y el transmisor deben rastrearse entre sí dentro de 10Hertz. o 1 parte en 90,000,000. O, como lo hace la NASA al adquirir señales de una transmisión de satélite de banda estrecha: barrer lentamente la región de frecuencia alrededor de la portadora de transmisión esperada.
Y el ruido de fase de TX y RX se convierte en un gran negocio, que requiere habilidad, dinero, complejidad y una fuente de energía.