ISM sávú rádiós modulok méréstechnikai alkalmazása

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Nagy Lajos
Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

A dolgozat az ISM sávú rádiós modulok mérési alkalmazhatóságát vizsgálja és mutatja be. Két teljesen különböző alkalmazási terület kerül bemutatásra. A használt modul az RFM22-es, mely a Silicon labs Si4432 -es transceiver chip-jén alapul. Az eszköz alapvetően kétirányú adás-vételi kommunikációra lett kifejlesztve. A működési frekvencia igen széles 240 [MHz] és 930 [MHz] közötti tartományban folytonosan hangolható. Vételi módban -118 [dBm] -es átlagos érzékenységgel rendelkezik, míg adás esetén 8dBm és 17dBm között 3 [dBm] -es felbontással állítható a kimenő teljesítmény. Digitális RSSI-vel (Received Signal Strength Indicator) rendelkezik, mely +/- 0,5 [dB] felbontású a -100 [dBm] -től -20 [dBm]-ig terjedő tartományban.

A dolgozat elméleti vizsgálatok után két gyakorlati területen mutatja be a modulok alkalmazását.

Az első alkalmazási terület a térerősség eloszláson alapuló beltéri helymeghatározás. A mérések során három egység három különböző frekvencián ad modulálatlan szinuszos vivő (CW) jelet a 868 [MHz]-es ISM sávban. Egy negyedik berendezés pedig, egymás után méri az egyes csatornák jelszintjét, melyet továbbít egy PC felé. Az egyes jelszintek egy mátrixba kerülnek eltárolásra, ahol a mátrix elemei egy raszteres térképi adatbázis pontjait jelölik. Az adók ismert pozíciókban vannak elhelyezve, míg a vevővel mozgunk a beltéri környezetben, ezzel egy rádiós térképet felvéve. Az ily módon keletkezett eredményeinket közvetlenül felhasználhatjuk pozícionálásra vagy beltéri hullámterjedési modellek tesztelésére, valamint hangolására. Az általunk vizsgált hullámterjedési modell a Mootley-Keenan modell, melyet a mérési eredményekre hangoltam. A pozícionálás átlagos hibája körülbelül 3 méterre adódik az általam vizsgált, rádiós szempontból „nehéz” környezetnek mondható területen.

A másik vizsgált terület a modulok alkalmazhatóságával kapcsolatban az anyagparaméter mérés. Egy koaxiális kialakítású nyitott rezonátor üregen alapuló mérőelrendezést fejlesztettünk, melyet a 700 [MHz] és 900 [MHz] közötti frekvencia tartományban nagy felbontással szinuszosan változó térrel gerjesztve egy rezonancia görbe vehető fel. A gerjesztést egy adó üzemben lévő rádiós modul végzi, míg a kialakuló teljesítményviszonyokat egy vételre állított egység méri. Ha a mérő üregre vizsgálandó anyagmintát helyezünk, annak hatására a rezonancia csúcs eltolódik, és az üreg jósági tényezője is módosul. Ezen változások mértéke analitikusan kifejezhető kapcsolatban áll az anyag komplex dielektromos állandójával. Az elmélet helyességének, valamint a mérőüreg paramétereinek a meghatározásához elektromágneses tér szimulációk is készültek a HFFS szoftver segítségével.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.