주파수는 RF 전송에서 물체를 통과하는 능력에 어떤 영향을 줍니까?

또는 중금속 장애물이있는 경로에서 데이터를 효율적으로 전송해야하는 경우 가장 적합한 대역 / 변조는 무엇입니까?

금속 컨테이너로 가득 찬 대규모 저장 시설 (빈 내용이거나 내용이 알려지지 않은 내용)로 짧은 버스트 데이터를 주기적으로 전송하기 위해 여러 장치를 구축해야합니다. ZigBee 트랜시버 (예 : Atmel의 ZigBit 라인)로 다양한 수준의 테스트를 수행했습니다. 2.4GHz 대역에서 결과가 매우 좋지 않았으며 900MHz 대역에서 허용되는 결과가있었습니다. 그러나 나는 그들이 반대의 경험을 가지고 있다고 만난 일부 사람들에게 들었습니다 (그들의 경우에는 2.4GHz / 900MHz XBee 모듈을 사용하고 있습니다). 433MHz도 공통 대역이며 물론 5.8GHz도 알고 있습니다.

따라서 질문의 주요 부분은 어떤 종류의 주파수가 이러한 종류의 전송에 특히 좋거나 나쁜지에 대한 일종의 차트 또는 상식이 있는지 여부입니다. 배터리 전원을 사용하는 소형 기기 (예 : 휴대 전화 크기)에 사용할 수있는 대역에 관심이 있습니다. 장애물이있는 50 ~ 100 미터 / 야드의 범위는 매우 좋습니다. 또한 장치의 RF 부분 (예 : 변조, RF 프론트 엔드, 클리어 채널 감지, 프리앰블 감지 등)을 처리하기 위해 상업적으로 이용 가능한 칩셋 또는 모듈이 있어야합니다. 더 높은 수준의 프로토콜을 직접 처리 할 수 ​​있습니다.

이상적으로는 큰 금속 물체 (1 인치 /2.5cm)에 아주 가까이 놓으면 너무 쉽게 튜닝되지 않는 일종의 안테나를 사용할 수있는 밴드가 될 것입니다. 나는 주로 채찍과 나선형 안테나로 테스트했습니다. 내 장치는 극복해야하는 금속 표면에 매우 가깝게 배치해야합니다!

그러나 안테나 방향성, 장치 위치 / 방향, 고정 트랜시버 위치 등은 신뢰할 수 없습니다. 모든 장치는 매우 무작위로 배치되지 않습니다. 나는 최선을 다해야합니다. 내가 믿을 수있는 것은 장치가 항상 수직 위치에 있다는 것입니다.

많은 사람들이 사용하는 경험상 일반적으로 주파수가 낮을수록 주파수가 높을수록 "침투"가 더 좋습니다. 어떤 경우에는 사실이지만 전부는 아닙니다. 이것은 아마도 재료의 피부 깊이 계산에서 비롯된 것입니다. 피부 깊이는 특정 주파수의 전자기파가 재료에 얼마나 깊이 침투 할 수 있는지입니다. 재료가 우수한 도체 일 때 사용되는 방정식은 다음과 같습니다.

여기서 ρ는 저항률이고 μ는 재료의 투과성입니다. 그러나 주파수 ( )가 커질수록 피부 깊이가 얕아진다 는 점에 유의해야합니다 . 다음은 그 의미에 대한 실제 예입니다. 마이크로 웨이브는 2.4GHz에서 전파를 발사합니다. 거기에 거대한 두꺼운 스테이크를 넣고 저항력과 투과성을 측정하면 전자 레인지에서 요리 할 수있는 스테이크의 최대 두께를 계산할 수 있습니다. 전자 레인지의 모든 에너지가 이미 흡수 되었기 때문에 피부 깊이보다 더 깊은 것은 요리되지 않습니다.$\omega$

서로 다른 재료가 전파를 얼마나 잘 흡수하는지에 대해 언급 한 차트가 있지만 선형이거나 예측할 수 없으므로 적용하기 쉬운 경험 법칙이 없습니다. 주기 표의 모든 원소가 광자 (전자기 방사선)를 얼마나 잘 흡수하는지는 다음과 같습니다. Y 축의 에너지는 주파수에 비례합니다.

그러나 다른 메커니즘에 따른이 철분 흡수 차트는 확대 할 때 상황이 더 복잡 해지는 방법을 보여줍니다.

그러나 응용 프로그램에는 또 다른 요인이 있습니다. 아마도 더 큰 영향을 미칩니다. 송신기가 큰 시설에 들어가기 시작하면 방향성 안테나를 사용하지 않는 것으로 가정하여 모든 방향으로 전자기파를 보냅니다. 이 파동은 용기의 금속과 같은 다른 매체와 마주 칠 때까지 공기를 통과합니다. 파가 용기에 닿으면 일부 에너지가 용기에 흡수되고 일부는 용기에 반사됩니다. 반사 된 부분은 다른 물체에 부딪 칠 때까지 이동 한 다음 일부는 흡수되고 일부는 다시 반사됩니다. 이것을 다중 경로라고합니다. 수신 안테나는 원래 전송 된 신호의 사본을 모두 약간 시간 지연시킬 수 있습니다. 여기'

다중 경로 효과로 인해 파동이 서로 파괴적으로 간섭 할 수 있기 때문에 충돌하는 결과가 발생할 수 있습니다. 안테나와 송신기 및 컨테이너의 위치는 성능을 크게 변화 시키며, 시설 내에서 물건이 움직이면 한 순간 큰 신호를 얻을 수 있으며 갑자기 갑자기 끔찍할 것입니다.

다중 경로를 다루는 것은 어렵지만 여기 몇 가지 시도해 볼 수 있습니다. 수신 안테나를 지향성으로 만들면 반사 된 신호에 대한 감도가 낮아지기를 바랍니다. 컨테이너 위로 안테나를 높이 올리면 도움이 될 수도 있습니다. 2.4GHz 또는 5.8GHz에 비해 더 나은 성능을 얻을 수 있다고 생각하기 때문에 433MHz 송신기 (모듈을 만드는 많은 회사가 있습니다)를 실험 해보십시오.

나이프 엣지 전파와 같이 주파수가 높을수록 굴절률이 높아지고 예각에 더 크게 반응하는 경향이 있습니다. 신호가 도달 할 수없는 위치에 도달 할 수 있기 때문에 때때로 유용 할 수 있습니다. 금속 용기가 안테나의 공명에 영향을 미치므로 안테나를 장착 한 후에는 안테나를 수정해야 할 수도 있지만, 제자리에 놓인 후 swr을 낮추도록 수정하면 많은 것을 방해 할 수 있습니다. 방출 된 주파수가 너무 높거나 너무 낮아지는 것을 원하지 않거나 높은 금속 환경에서는 제대로 응답하지 않습니다. 아마도 150-1000 MHz의 영역에서 잘 작동 할 것입니다.
해당 안테나의 극성을 찾으려면 송신기를 송신기에 연결하고 다른 라디오에서 전송 된 신호를 약간의 거리에서들을 수 있습니다. 수신 라디오의 안테나를 세로 정렬과 가로 정렬 사이에서 앞뒤로 기울입니다. 신호가 가장 강하면 송신 안테나의 편광입니다. 두 안테나의 극성이 다르면 신호 강도가 최대 90 %까지 떨어질 수 있습니다.