Kysymys:
Miksi radiovastaanotto kuluttaa niin paljon energiaa?
kfx
2020-08-07 01:02:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pienitehoisissa radioissa vastaanottovirran kulutus on samanlainen kuin lähetyksen kulutus.Esimerkiksi Texas Instruments CC2652 System-on-Chip -taulukko väittää nämä arvot:

  • Aktiivinen tila -vastaanotto: 6,9 mA
  • Aktiivisessa tilassa TX 0 dBm: 7,3 mA

Olen lukenut selityksen siitä, että eniten energiaa nälkäinen komponentti on paikallinen oskillaattori, joka tuottaa suurtaajuisen kantoaallon ja joka on tehtävä niin sekä vastaanottoa että lähetystä varten.Minulle ei kuitenkaan ole selvää, miksi generoidun siniaallon pitäisi olla yhtä suuri amplitudi vastaanoton tapauksessa verrattuna lähetystapaukseen.Vaihtoehtoinen hypoteesi on, että kaikkien (muiden) analogisten ja digitaalisten RF-komponenttien käyttö kuluttaa energiaa.Voitko selvittää hämmennyksen?

Paikallisoskillaattoria (LO) tarvitaan sekä lähettimessä että vastaanottimessa, mutta sen teho ei olisi suoran lähetyksen kannalta sopiva.Lähettimellä on myös tehovahvistusvaihe LO: sta alavirtaan antennin käyttämiseksi.Tämä ylimääräinen vaihe voi selittää ristiriidan tiettyjen laitteidesi kanssa, vaikka lähetysteho (ja siten tehovahvistusvaihe) on pieni osa kokonaistehon budjetista, kuten alla olevissa vastauksissa mainitaan.Tehokkaammassa asennuksessa, jossa lähetin toimii usealla wattilla, näin olisi ehdottomasti.
Minulla on vaikeuksia uskoa, että kristalliradiovastaanotin kuluttaa enemmän virtaa kuin RF-lähetin.
Vaikka tämä ei vastaa OP: lle: monet RF-viestintäjärjestelmät pitävät vastaanottimensa päällä, kun he eivät lähetä.* Tehon * kysymykset syrjään, tällaiset järjestelmät kuluttavat paljon enemmän * energiaa * vastaanottamiseen kuin lähettämiseen.
http://ham.stackexchange.com
Neljä vastused:
Marcus Müller
2020-08-07 01:20:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Lyhyesti sanottuna: vastaanottaminen on paljon monimutkaisempaa kuin lähetys.

Huomaat, että mitä mitat tosielämässä, on melun peitossa.

Ongelma "nähdä kaikki tämä melu ja vähän signaalia siinä, mistä tiedän, mitä lähetin tarkoitti lähettää" on keskeinen ongelma, jonka viestintätekniikka yrittää ratkaista.

Jotta pari bittiä voidaan vastaanottaa oikein, vastaanottimen on:

  • vastaanottaa, vaikka signaalia ei olisikaan ilmassa, huomaamaan, kun signaalia on. Tämä tarkoittaa koko vastaanottoketjua ja pari meganäytettä sekunnissa ADC: tä.
  • Tunnista jotain johdanto-osan kaltaista. Siihen liittyy yleensä korrelaatio. Tämä tarkoittaa, että jokaisesta uudesta näytteestä (muutama miljoona sekunnissa) ota viimeisin esim. 2000 näytettä ja vertaa niitä tunnettuun sekvenssiin
  • Kun signaalia todellisuudessa havaitaan, korjaa kaikki kanavan vaikutukset, jotka ovat haitallisia lähetystyypillesi. Järjestelmästä riippuen tähän liittyy:
    • Taajuuden korjaus (tässä universumissa ei ole kahta oskillaattoria, jotka ovat identtisiä. Vastaanottimellasi on erilainen taajuus kuin lähettimelläsi, ja se rikkoo periaatteessa kaiken, mikä ei ole kovin perustavaa laatua. Sinun on arvioitava taajuusvirhe, johon yleensä liittyy seurantavaihe virheet tai tilastojen tekeminen ja sitten kertominen syntetisoidulla sinosoidilla tai tehonhimoisen oskillaattorin säätäminen)
    • Ajastusarvio (näytteenottosi ei ole synkronoitua siihen aikaan, kun lähetin lähetti symbolin. korjaa se. Tyypillisesti monimutkaisia ​​kertolaskuja, ajansiirtosuodattimia tai säädettäviä ja tehonhimoisia oskillaattoreita.)
    • Kanavan tasaus (signaali ei kulje vain lyhintä polkua. Vastaanottimeen pääsee useita heijastuksia. Jos lyhimmän ja pisimmän polun välinen aikaero ei ole vähäpätöinen symbolien kestoon verrattuna, sinun on poistettava kaiut. Tyypillisesti siihen sisältyy yhtälön ratkaiseminen, jossa on paljon tuntemattomia tai jotain vastaavaa, ja suodattimen käyttö, joka on parhaimmillaan neliöllisesti monimutkainen kanavan pituuden suhteen)
    • Vaihekorjaus (kanavasi saattaa silti kiertää vastaanotetun symbolin vaihetta. Vaatii vaihelukitun silmukan tai jonkin muun ohjausmekanismin)
  • Symbolipäätös (hieno! Kaikkien näiden korjausten jälkeen sinä, jos kaikki menee oikein (se ei varmastikaan tee 100%), saat vain lähetetyn symbolin plus melun. Joten mikä symboli lähetettiin? Tee arvaus määritetyn päätösalgoritmin perusteella tai tee arvaus ja sano "Olen 89% varma")
  • Kanavan dekoodaus (Lähetin ei vain lähettänyt databittejä - se lisäsi eteenpäin tulevan virheen korjauksen redundanssin , jonka avulla voit korjata tekemäsi virheet. Nämä algoritmit voivat olla hyvin laskennallisesti intensiivinen.)
Älä unohda alhaisen melutason vahvistinta etupäässä - se on yksi bitti analogisista piireistä, jotka yleensä vetävät huomattavaa virtaa.
ah, todellakin, mutta se on usein yliarvioitu.Se, että hyvä LNA toimii tehottomassa toimintapisteessä, ei tarkoita, että se käyttää paljon tehoa absoluuttisina lukuina.Integroitujen pienitehoisten vastaanottimien tapauksessa olet oikeassa, voi olla merkittävä.
FWIW, palvelin IEEE 802.15.4 (alias ZigBee) -standardielimessä, ja yritykseni suunnitteli yhdessä CC2420: n.Pienitehoisissa LAN-järjestelmissä LNA vaikuttaa merkittävästi virrankulutukseen.
AiliarnskzCMT mukavaa!
Muuten, kaikki mielipiteesi ovat paikalla: ei ole sattumaa, että aivomme sisältävät enemmän koneita kuulemiseen kuin puhumiseen.
hobbs
2020-08-07 10:54:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

No, ensinnäkin, katsot mikro-ohjainta.Taulukossa sanotaan myös, että se vetää 3,4 mA ilman radiota, joten voit liittää vain 3,5 mA: n radiovastaanottoon.

Ja sitten, kun tarkastelet lohkokaaviota, löydät tämän:

RF block diagram

Aivan oikein, ohjelmiston määrittelemä radio, jolla on oma ARM-ydin.Tämä mahdollistaa, kuten TI sanoo, kauhean paljon tulevaisuuden varmistamista;he voivat lisätä tukea uusille protokollille 2,4 GHz: n taajuudella vain julkaisemalla joitain uusia laiteohjelmistoja tälle ytimelle.Mutta voitko todella syyttää prosessoria, joka käsittelee radiosignaalien näytekohtaisen digitaalisen käsittelyn, jos se käyttää muutama millivatti tehoa?Sanoisin, että se on melko tehokas mitä se on.

Suuri Rx-virrankulutus on hyvin yleinen suuntaus pienitehoisissa radioissa.Mielestäni ei ole syytä keskittyä liikaa esimerkin yksityiskohtiin.
@kfx Mielestäni on, koska se on myös hyvä esimerkki tästä trendistä: saat integroidut radiot, ja ne ovat monimutkaisia laitteita.Kysymyksesi * koskee myös tiettyä laitetta, koska virrankulutuksen numerot eivät koske mitään muuta.
Andy aka
2020-08-07 01:18:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Minulle ei kuitenkaan ole selvää, miksi syntyvä siniaalto tarvitsisi olla yhtä korkealla amplitudilla vastaanoton tapauksessa lähetyksen tapauksessa.

Asia on, että se ei ole suuri amplitudi.0 dBm lähetystehoa on 1 milliwatti ja 1 milliwatin teho 50 ohmiksi on 224 mV RMS eli pieni jännite, mutta jännite, joka on myös suunnilleen sopiva IF-vaiheelle ja sekoittimelle vastaanottimessa.

Katsokaa vain lähettimen virrankulutus - 7,3 mA.Jos sen virtalähde on 5 volttia, se on 37 mW: n virrankulutus antamaan 1 milliwattia antenniin.Ei tehokas.

Voin olla mielenkiintoisempi kysyä, miksi lähetin kuluttaa 37 mW toimittaakseen 1 mW antenniinsa.

Sekä lähetin että vastaanotin tarvitsevat oskillaattorin, joten pienitehoiset järjestelmät kuluttavat suunnilleen saman virrankulutuksen, jos käytetään samanlaista virtalähteen jännitettä.

En usko, että kaikkea lähetyksen aikana kulutettua virtaa käytetään todelliseen lähetystehoon.Jos otat virran kasvun Rx: stä Tx: ään, 0,4 ma, ja kerrotaan 5 voltilla, se on vielä 2 milliwattia, joka on kaksinkertainen lähetystehoon.Tämä tarkoittaa 50 prosentin hyötysuhdetta, mikä ei ole kohtuutonta.
Ei, että se muuttuu paljon, mutta haluan selventää, että kyseisen sirun jännitealue on 1,8 V - 3,6 V, ei 5 V.
@Barry, en todellakaan sano, että kaikkea virtaa käytetään antennin virtaan.
supercat
2020-08-09 07:54:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Signaalin luotettavuutta voidaan parantaa joko lisäämällä lähetykseen enemmän virtaa tai panostamalla enemmän signaalin poimimiseen "melusta" (ei-toivotut lähellä olevat signaalit). Syynä näiden pienten radioiden vastaanottimiin tarvitsevat enemmän virtaa kuin lähettimet, on se, että lähettimen tehoa rajoittaa päästösäännökset. Pienitehoisempia vastaanottimia voisi suunnitella melko helposti, jos niiden tarvitsisi vain vastaanottaa signaaleja, jotka olivat paljon vahvempia kuin muut lähellä olevat signaalit.

Vertailun vuoksi kristalliradiolaite ei kuluta melkein mitään virtaa, mutta viereisen signaalin hylkääminen on erittäin heikkoa. Olen itse asiassa käyttänyt lähetysvastaanottoon kidesarjaa, mutta olin kaupungissa, jossa oli yksi paikallinen AM-radioasema. En odota saavani hyviä tuloksia yrittäessäsi käyttää kristallisarjaa Chicagolandin alueella, jolla on useita 50000 watin AM-asemia muun muassa 670, 720, 780, 890 (valitettavasti lanka katkesi kissani-viiksisarjassa ja Minun on purettava se melko kipeästi korjata).



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 4.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...