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Medición de distancia con desplazamiento de fase

Estoy tratando de hacer un par de aparatos que pueden medir su distancia uno de otro (a menos de 50 m., independientemente de la orientación). Los fundamentos de una solución sólida se describen en este comentario, pero no sé qué componentes son necesarios para darse cuenta de ello. Solución parafraseado a continuación:

El dispositivo maestro emite una señal de radio en \$f\$ Hz. El dispositivo esclavo detecta el maestro de la señal y produce un \$f\$ Hz señal de que está bloqueado por fase con ella. El maestro determina el cambio de fase \$\phi\$ entre su propia señal y el esclavo de la señal para determinar la distancia de la trata de esclavos.

Dado que el total de cambio de fase \$\phi\$ depende del tiempo de ida y vuelta, la distancia entre el maestro y el host puede ser calculado, siempre y cuando el cambio de fase es menor que \$2\pi\$dentro de 50 pies. $$ D = \frac{C}{4 \pi f}\phi $$

Parece \$f\$ = 10 MHz sería la mejor frecuencia desde la mitad de la longitud de onda es de ~50 ft.

¿Cómo puede uno darse cuenta de la transmisión de la señal, la detección, la fase de cierre, y el cambio de fase de cálculo. Soy bueno con los sistemas embebidos, pero sabemos muy poco acerca de la producción o la detección de señales de radio. Supongo que habrá Vco, Pll, amplificadores y antenas.

También ¿cómo puede el maestro de distinguir entre su propia señal y el esclavo de la señal de retorno, cuando se determina que el cambio de fase?

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silverbolt Puntos 18

Bueno, la última pregunta que uno se hace es lo que realmente hace que este tipo de problema difícil. Si el regreso de la señal en la misma frecuencia que la señal transmitida, es muy difícil separar los dos. Sin embargo, si usted va a tener un transpondedor en el otro extremo, entonces usted puede tener un poco de diversión. En lugar de transmitir y recibir en 10 MHz, lo que usted necesita hacer es transmitir y recibir en dos diferentes, las frecuencias más altas, tanto modulada en 10 MHz. Digamos que usted elija la banda ISM de 2,4 GHz. Eso es probablemente una buena idea porque las antenas son pequeñas y hay un montón de RFICs disponibles que trabajan en ese rango. Con un 10 MHz modulación AM, necesita 20 MHz de ancho de banda (el doble de bandas laterales). Usted probablemente desea transmitir en 2.42 y 2,48 GHz como la banda ISM es sólo el 2,4 a 2,5 GHz. Esto cubrirá aproximadamente 2.41 2,43 y 2.47 a 2.49 GHz. Esto deja una buena cantidad de separación entre ellos. El transmisor es simple: basta con generar un 2.42 GHz onda senoidal y la puerta a los 10 MHz. El receptor es un simple receptor AM, pero en primer lugar usted necesita para aislar la frecuencia de transmisión. Se mezcla con un LO de 2.42 GHz y de paso de banda de alrededor de 10 MHz con una razonablemente ancho de banda estrecho. Es probable que necesite una AGC en algún punto a lo largo del camino. Después de que el mezclador y filtro de paso de banda, usted puede ser capaz de salirse con la limitación de aplicaciones. De todos modos, en este punto de ejecutar su señal a través de un 10 MHz PLL y, a continuación, utilizar el resultado de que a la puerta de un 2.48 GHz oscilador. Sería una buena idea para desactivar la transmisión de lado si no se recibe ninguna señal para ahorrar energía, esto se puede hacer con un detector de pico y el comparador. De vuelta en el original transmitir lado, hacer la misma conversión de nuevo, y luego comparar la fase de la transmisión y recepción de señales. Esto le dará una estimación parcial de la gama. Es probable que necesite para transmitir un par de diferentes frecuencias de modulación para obtener una mejor estimación de la gama como los cambios de fase son periódicas. Tal vez la compuerta de 10 MHz a 1 MHz o incluso de 100 KHz.

Este tipo de solución puede ser muy sensible a las interferencias debidas a otros dispositivos que transmiten en la banda de 2,4 GHz. También, CW detección de este tipo no es muy eficiente de la energía, ni se presta a más de un sistema que está en funcionamiento en la misma ubicación física. Una mejor idea podría ser construido como la FAA construye sus radares - ping a un transpondedor. Básicamente, es la misma idea a transmitir en una frecuencia, reciben en otra, pero de medir el tiempo de vuelo, en lugar de la fase. También puede utilizar mayor potencia de transmisión en un corto ciclo de trabajo de más rango. Sería también el soporte de múltiples usuarios con códigos únicos, y los transpondedores se pueden configurar para responder sólo si se recibe el código adecuado. El transmisor y el receptor en este caso sería sobre todo digitial, una aplicación podría usar FPGAs para generar y recibir los códigos de pings y medir el tiempo de retardo.

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ianb Puntos 659

Podría ser mucho más fácil el uso de fuerza de la señal recibida (RSS) y devolver este valor digitalmente (a través de una de rf diferentes uplink) para el maestro. En un ambiente perfecto con ningún obstáculo que este método de trabajo, así como tratar de medir la diferencia de tiempo. Un imperfecto medio ambiente con reflexiones y multipaths tanto estará sujeto a errores.

Estoy empujando el RSS de la ruta, porque será mucho más fácil de construir; el receptor sólo necesita medir la amplitud de la portadora (modulada o no) para determinar la distancia desde el transmisor. Una vez medido (por una simple ADC construido probablemente en un MCU) se puede transmitir esta de vuelta como un valor para el transmisor.

Niveles de sofisticación dependen de los radios en cada extremo, pero para superar los efectos de múltiples caminos, diferentes frecuencias pueden ser usadas y los resultados se tabulan y se devuelve a la del transmisor. No voy a entrar en los detalles de cómo los diferentes frecuencias pueden ayudar a evitar eroneous RSS niveles de porque puede ser profundo.

Mi dinero estaría en el uso de RSS en diferentes frecuencias en los 2,45 GHz rango de medida de RSS en cada uno y calcular la mejor estimación a la distancia entre los dos objetos.

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Pentarex Puntos 51

Una cosa a considerar sería la de generar un chirrido de señal en el TR lado (una señal de que es linealmente creciente en la frecuencia). En el otro extremo se puede utilizar un re-transmisor. De vuelta en el TR lado se mezcla la señal de recepción con el original de su chirrido. La mayor es la frecuencia de batido (la diferencia en la frecuencia), mayor es la distancia. Como alternativa, en lugar de un chirrido puede generar una señal de CW, que se dividió en 2 partes (Rf y LO). A continuación, utilice un rápido interruptor de estado sólido a la puerta de la RF y generar un pulso. Utilice el mismo tipo de un interruptor para cambiar entre Tx y Rx. La mezcla de la RF con el LO y el de calcular el tiempo de vuelo. La ventaja de este método es que usted no tiene que generar un chirrido. La desventaja es que hay una separación mínima que puede medir (determinado por la rapidez con que estos interruptores son ~15 ns). Otra desventaja es que se necesita una baja dispersión de la antena para transmitir los impulsos (por ejemplo, de cresta en forma de cuerno, espiral, etc vs dipolo, registro de periódico)

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