Corto alcance: baja transmisión de datos con tasa de bits bajo el agua

Sí, suena interesante y hay algunos buenos datos sobre la transmisión de radio en el agua de mar. Empecemos con una gráfica: -

LabasedelgráficoeslafrecuenciaportadorayelejeYeslaatenuaciónendBpormetro.Haydosparcelas:unaesaguademar(4Siemenspormetrodeconductividad)yunaesaguadulceAdelaide(Australia)(0.0546Siemenspormetro).Elgráficosederivade: contiene la fórmula para la atenuación del campo eléctrico como: -

Atenuación \ $ ^ 1 \ $ dB / m = 0.0173 \ $ \ sqrt {f \ sigma} \ $ donde sigma es conductividad y f está en Hz.

Para el agua de mar, a una frecuencia portadora de 1 MHz, la atenuación es de aproximadamente 33 dB por metro. A 100 kHz esto se reduce a unos 10 dB por metro.

Una portadora de 100 kHz puede admitir fácilmente una velocidad de bits de 256 bits por segundo, por lo que es un competidor (¿o no?). Sin embargo, dado un rango de 150 metros, eso es una atenuación de 1500 dB, por lo que está fuera de cuestión por lo que veo. Entonces, tal vez una portadora de 10 kHz pueda funcionar: se atenuará unos 3,5 dB por metro, lo que dará una atenuación máxima de más de 150 metros a 525 dB (yuk).

No se ve bien. Qué tan sensible puede ser un receptor de radio es la pregunta que ahora viene a la mente y hay una fórmula bastante extendida y útil que relaciona la velocidad de datos con la sensibilidad: -

La potencia (dBm) que necesita un receptor es -154 dBm + 10 \ $ log_ {10} \ $ (velocidad de datos)

A solo 256 bps, la sensibilidad (si está diseñada correctamente) es de -130 dBm.

Para obtener este nivel de señal a través de un enlace que pierde 525 dB significa una entrada de potencia a la antena transmisora de los peces de (525 -130) dBm o una CANTIDAD NO DIFERABLE DE POTENCIA DE TRANSMISIÓN (estamos hablando 10 ^ 36 vatios).

Por ejemplo, la Voyager II desde el espacio profundo en septiembre de 2013 produjo una atenuación de aproximadamente 245 dBm para recibir antenas en la tierra. OK, transmitió 22 vatios con una antena parabólica de alta ganancia y utilizamos platos del tamaño de un campo de fútbol para recibir los datos, pero fue posible.

Por lo tanto, mi consejo es tener un replanteamiento importante y posiblemente considerar el uso de cámaras subacuáticas para hacer lo que quieras O, si aún te gusta la radio, hay una serie de receptores localizados dispersos alrededor del "estanque de peces".

Si sigue este segundo enfoque, es posible que pueda utilizar bobinas de transmisor magnético y bobinas de receptor magnético. La atenuación de un campo magnético es una ley de cubo, pero en los alrededores de 5 metros debería funcionar.

Olvídese de cualquier cosa que tenga MHz o GHz adjuntados a la frecuencia del operador.

\ $ ^ 1 \ $ la fórmula dada anteriormente podría necesitar alguna explicación. Viene de la comprensión de lo que es la "profundidad de la piel". A medida que aumenta la frecuencia, una corriente penetrará cada vez menos en un medio conductor, prefiriendo permanecer en la superficie. La profundidad de la piel a la que la corriente se ha atenuado a 1 / e (8.6859 dB) es: -

Longitud = \ $ \ sqrt {\ dfrac {1} {\ pi f \ mu_0 \ sigma}} \ $

Entonces, para el caso de 1 MHz, y suponiendo que la permeabilidad magnética del agua es 4 \ $ \ pi \ $ x 10 \ $ ^ {- 7} \ $ con una conductividad de 4 S / m, longitud = 0.2516 m.

Eso es una atenuación de 8.6859 dB por 0.225 mo 34.5 dB por metro, según el gráfico anterior para agua de mar a 1 MHz.

Lo que se ha propuesto en comentarios y respuestas anteriores no es realista. Simplemente Google "atenuación de las ondas de radio en el agua de mar" y encontrará que la atenuación, incluso a 10 MHz, ya se está acercando a 100 dB / metro. El uso de ondas de radio para su aplicación limitará su alcance a unos pocos metros en el mejor de los casos. Es por eso que la transmisión de sonido se ha utilizado en el pasado para aplicaciones como la suya. Seguirá teniendo problemas debido a la combinación del rango que necesita y la velocidad de datos (hay una fuerte compensación de estos 2 parámetros debido a las altas atenuaciones, incluso del sonido, en el agua). Intentaré contactar a otros investigadores en su área, así como a un buen esfuerzo de búsqueda en Internet, para saber cómo se ha hecho lo que quiere en el pasado.

La RF está lista para usarse bajo el agua en una piscifactoría, simplemente no hay forma de obtener esas distancias (pero 150M también me parece largo, con el RX colgado debajo del alimentador que probablemente haría 20M).

Un pensamiento posiblemente tonto, pero las jaulas a menudo están equipadas con sistemas de video extensos (para vigilar la depredación mediante sellos), ¿qué tal una celda de moneda y un par de LED visibles como una etiqueta? Use la resina de poliuretano (bueno, así es como los muchachos del sonar mantienen el agua fuera) y use openCV o algo para rastrear las luces en movimiento, la óptica también es posible como método de comunicaciones si tuviera que agregar un poco de micro y fet para controlar el LED .

La sonda es, por supuesto, una posibilidad, y funciona bien, pero el tamaño podría ser un problema.

Saludos, Dan.