مقدمه‌ای بر ماژول‌های رادیویی و بی‌سیم
رادیو فرکانس، مترادف سیگنال‌های بی‌سیم و فرکانس بالاست و از امواج AM تا شبکه‌های محلی کامپیوتری( LAN) را در بر می‌گیرد. اگر امواج مایکروویو را جزو سیگنال‌های فرکانس رادیویی در نظر بگیریم، تا محدوده 300 گیگاهرتز را در بر خواهد گرفت. سیگنال‌های رادیویی با سرعت نور منتشر می‌شوند و به واسطه‌ای همچون هوا برای انتقال نیازی ندارند. جدول‌های زیر باند‌های مختلف رادیویی را نشان داده‌اند.
|
Description |
Band |
F |
|
|
فرکانس‌های بسیار پایین |
ELF |
30-300 Hz |
|
|
فرکانس صوتی |
VF |
300-3000 Hz |
|
|
فرکانس خیلی پایین |
VLF |
3-30 KHz |
|
|
فرکانس پایین |
LF |
30-300 KHz |
|
|
فرکانس متوسط |
MF |
0.3-3 MHz |
|
|
فرکانس بالا |
HF |
3-30 MHz |
|
|
فرکانس خیلی بالا |
VHF |
30-300 MHz |
|
|
فرکانس فوق بالا |
UHF |
100-10 cm |
300-3000 MHz |
|
فرکانس فوق‌العاده بالا |
SHF |
10-1 cm |
3-30 GHz |
|
فرکانس بسیار بالا |
EHF |
10-1 mm |
30-300 GHz |
جدول 1: باند‌های فرکانسی مختلف
|
Letter band designation |
f (GHz) |
|
L band |
1-2 |
|
S band |
2-4 |
|
C band |
4-8 |
|
X band |
8-12.4 |
|
Ku band |
12.4-18 |
|
K band |
18-26.5 |
|
Ka band |
26.5-40 |
جدول 2: مشخصه باند امواج مایکروویوی
در جدول 1، رابطه بین فرکانس و طول موج نشان داده شده است. در خلا رابطه زیر بین فرکانس و طول موج برقرار است:
C=λ*f
که در آن C سرعت نور می‌باشد.
انتخاب آنتن مناسب برای ارسال سیگنال بستگی به فرکانس سیگنال دارد و باید حدود باشد. به عنوان مثال موج رادیویی FM با فرکانس 100 مگاهرتز، نیازمند آنتنی 75 سانتی‌متری است، در حالی‌که یک ماژول وای‌فای به آنتنی 3 سانتی‌متری نیاز دارد.
با این تفاسیر، مشخص شد که برای کاهش اندازه آنتن، بهتر است از امواج فرکانس بالا استفاده کرد. حال چگونه داد‌های فرکانس پایین را به سیگنال‌های فرکانس بالا تبدیل کنیم؟
مدولاسیون
فرض کنید در نقطه‌ای از شهر قراری دارید و باید به موقع به آن برسید. یا می‌توانید پیاده مسیر را طی کنید، یا از وسایل نقلیه استفاده کنید. در حالت اول شما هزینه زیادی متحمل می‌شوید تا به مقصد برسید( وقت طلاست!) اما در حالت دوم با هزینه کمتری به مقصد خود می‌رسید. در حالت دوم شما سوار بر یک وسیله نقلیه شدید و پس از رسیدن به مقصد از آن پیاده شدید. به این کار در مخابرات مدولاسیون و دمدولاسیون می‌گویند؛ یعنی سیگنال اطلاعات را بر روی یک موج حامل سوار کرده و ارسال می‌کنند، سپس در گیرنده سیگنال داده را از سیگنال حامل جدا می‌کنند. همانطور که شما با وسایل نقلیه مختلفی می‌توانید به سمت مقصدتان حرکت کنید، مدولاسیون‌های مختلفی برای ارسال سیگنال‌ها وجود دارد.
هدف مدولاسیون :
تبدیل سمبل‌های جدا از هم سریال به یک پالس پیوسته( آنالوگ) در خروجی برای ارسال در کانال است.
شکل 1: نحوه مدولاسیون دامنه یک سیگنال
در اینجا به بررسی مدولاسیون‌های RF می‌پردازیم.
سه نوع مدولاسیون فرکانس رادیویی دیجیتال داریم؛ ASK,FSK,PSK.
وظیفه این نوع مدولاسیون‌ها، ارسال داده‌های صفر و یکی در یک محیط رادیویی است. در مدولاسیون ASK یا Amplitude-Shift Keying، با ایجاد دامنه‌های مختلف، داده‌ها ارسال میشود. در مدولاسیون FSK یا Frequency-Shift Keying، با ایجاد فرکانس‌های مختلف و در مدولاسیون PSK یا Phase-Shift Keying، با ایجاد فازهای مختلف در سیگنال رادیویی ارسالی، داده را ارسال می‌کنند.
شکل 2: مقایسه شکل موج مدولاسیون‌های مختلف
به دلیل سادگی و ارزانی، در اکثر ماژول‌های رادیویی از مدولاسیون ASK استفاده میشود. البته به خاطر اینکه مدولاسیون ASK بر روی دامنه موج ارسالی کار می‌کند، نسبت به نویز آسیب‌پذیر است.
ماژول‌های رادیویی، همان لایه فیزیکی استاندارهای ارتباطی بی‌سیم هستند و بر خلاف ماژول‌هایی همچون وای‌فای یا بلوتوث، در صورت نیاز بقیه لایه‌های پروتکل توسط کاربر باید ساخته و تعریف شوند. ماژول‌های رادیویی دیتای کاربر را دریافت و سپس مدولاسیون و ارسال می‌کنند.
ماژول‌های رادیویی با فرکانس‌های حامل مختلفی در دسترس هستند و متداول‌ترین آن‌ها، فرکانس 433مگاهرتز است که در ساخت ریموت‌ها استفاده میشود.
بزودی پروژه های عملی و کاربردی با ماژول های رادیویی و بی سیم به بخش پروژه های سایت افزوده میشود.
مراجع:
برای مشاهده مراج شماره1 اینجا کلیک کنید.
برای مشاهده مراج شماره2 اینجا کلیک کنید.