የኤፍኤም ሬዲዮ ስርጭት

የ Raspberry Pi FM አስተላላፊ አነስተኛ ሬዲዮ ጣቢያ መርህ ትንተና

በጣም ደስ የሚል የገመድ አልባ ኤፍ ኤም ሬዲዮ ጣቢያ Github ፕሮጄክት አስተዋውቄአለሁ፣ እሱም Raspberry Pi ን ወደ ትንሽ ኤፍ ኤም ሬዲዮ ጣቢያ ሌሎች ውጫዊ መሳሪያዎችን ሳይበደር በኮድ ሊለውጠው ይችላል።

ነገር ግን ደራሲው አጠቃላይ መርሆውን በብሎግ ውስጥ ብቻ አስተዋወቀ። እኔ መላውን አውታረ መረብ ፈልጎ አገኘሁ እና አብዛኛዎቹ ተዛማጅ መጣጥፎች ኮዱን እንዴት እንደሚሰበስቡ እና እንደሚያስኬዱ የሚያስተምሩት ብቻ ነው ፣ ግን ከኋላው ያለው መርህ ጥቂት ቃላት እና ግልጽ ያልሆነ ነው።

የማወቅ ጉጉት ስለነበረኝ ብዙ የቺፕ ማኑዋሎችን እና የመድረክ መጣጥፎችን አማከርኩ እና ከዚህ በፊት የተማርኩትን "የአንቴና መርሆች" ከበስተጀርባ ያሉትን መርሆች ለማጠቃለል እና ለማጠቃለል ገለበጥኩ።

ጽንሰ-ሐሳብ ማብራሪያ
በመጀመሪያ አንዳንድ መሠረታዊ ጽንሰ-ሐሳቦች

ኤፍ ኤም፡ ፍሪኩዌንሲ ሞዱሌሽን (Frequency Modulation) መረጃን ለመወከል የአጓጓዡን ቅጽበታዊ የድግግሞሽ ለውጥ የሚጠቀም የመቀየሪያ ዘዴ ነው። የማጓጓዣው ድግግሞሽ በቀጥታ ከመግቢያ ሲግናል ስፋት መጠን ጋር ይለዋወጣል። ኤፍ ኤም ሬዲዮ እኛ የምናውቀው የኤፍ ኤም ሬዲዮ ነው።



የኤፍ ኤም ሞደም
PWM፡ የ pulse ወርድ ሞዱሌሽን (Pulse Width Modulation) የዲጂታል ምንጭን በመጠቀም የአናሎግ ሲግናል የማመንጨት ዘዴ ነው። እሱ በዋነኝነት በ 2 መለኪያዎች ይገለጻል-የሥራ ዑደት እና ድግግሞሽ። የዲጂታል ሲግናል በቋሚ ፍጥነት እና በቋሚ የግዴታ ዑደት ከተቀየረ ውጤቱ ቋሚ የቮልቴጅ አናሎግ ምልክት ይመስላል።


PWM


GPIO: አጠቃላይ ዓላማ ግብዓት / ውፅዓት (አጠቃላይ ዓላማ ግብዓት / ውፅዓት) ፣ ፒኑን እንደ አጠቃላይ ዓላማ ግብዓት (ጂፒአይ) ወይም አጠቃላይ ዓላማ ውፅዓት (ጂፒኦ) በፕሮግራሙ ሊቆጣጠር ይችላል።

RPI GPIO
ሲፒዩ፡ ሴንትራል ፕሮሰሲንግ ዩኒት (ማዕከላዊ ማቀነባበሪያ ክፍል)፣ እሱም ከ Raspberry Pi አንጎል ጋር እኩል ነው። ዋናው ተግባሩ የኮምፒዩተር መመሪያዎችን መተርጎም እና በኮምፒተር ሶፍትዌር ውስጥ ያለውን መረጃ ማቀናበር ነው, እና ከተጓዳኝ መሳሪያዎች ጋር የመገናኘት ሃላፊነት አለበት. Raspberry Pi Broadcom BCM28XX ተከታታይ ሲፒዩ ይጠቀማል።



BCM2837


ዲኤምኤ፡ ቀጥተኛ የማህደረ ትውስታ መዳረሻ እነዚህ መሳሪያዎች ዋና ማህደረ ትውስታን እና ሌሎች መሳሪያዎችን የሚያካትቱ የውሂብ ዝውውሮችን ማከናወን ይችላሉ። መሣሪያው ያለ ሲፒዩ እገዛ እነዚህን ስራዎች ስለሚያከናውን የዚህ አይነት የመረጃ ልውውጥ ቀጥተኛ ማህደረ ትውስታ መዳረሻ ይባላል. በቀላል አነጋገር ለሲፒዩ ሰላም ሳይሉ ሚሞሪውን በቀጥታ ማግኘት ይችላሉ ማለት ነው።



DMA
እንዴት?
እንደ ማክስዌል ኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ ንድፈ ሃሳብ

1. የሚቀያየር መግነጢሳዊ መስክ በዙሪያው ባለው ጠፈር ውስጥ የኤሌክትሪክ መስክ ማመንጨት ይችላል, እና ተለዋዋጭ የኤሌክትሪክ መስክ በአካባቢው ቦታ ላይ መግነጢሳዊ መስክ ይፈጥራል.
2. መግነጢሳዊ መስክ (ኤሌክትሪክ መስክ) በጊዜ ተመሳሳይነት የሚለዋወጥ የኤሌክትሪክ መስክ (መግነጢሳዊ መስክ) ይፈጥራል. መግነጢሳዊ መስክ (ኤሌክትሪክ መስክ) በጊዜ ሂደት ተመሳሳይነት በሌለው ሁኔታ የሚለዋወጥ የኤሌክትሪክ መስክ (መግነጢሳዊ መስክ) ይፈጥራል.
3. ተለዋዋጭ የኤሌክትሪክ መስክ እና ተለዋዋጭ መግነጢሳዊ መስክ ሁልጊዜ እርስ በርስ የተያያዙ ናቸው, የማይነጣጠሉ አንድነት ይፈጥራሉ, ይህም ኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ ነው.



የማክስዌል እኩልታዎች
ጊዜ የሚለዋወጥ የኤሌትሪክ መስክ መግነጢሳዊ መስክን ያመነጫል, እና ጊዜ-ተለዋዋጭ መግነጢሳዊ መስክ የኤሌክትሪክ መስክን ያመነጫል, እና ሁለቱ መንስኤዎች እና ተፅእኖዎች እርስበርስ. ይህ በየጊዜው የሚለዋወጥ መስክ ኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ በመባል ይታወቃል. ይህ የጋራ ለውጥ ኤሌክትሮማግኔቲክ ማወዛወዝን ይፈጥራል.

ስለዚህ የ Raspberry Pi GPIO በሶፍትዌር ቁጥጥር ስር ከሆነ ከፍተኛ እና ዝቅተኛ ደረጃዎችን (0/1) በተወሰነ ድግግሞሽ እና ከተገቢው ርዝመት አንቴና ጋር በማጣመር (ዱፖንት ኬብል በቂ ነው) ሃይሉ በ ውስጥ ሊወጣ ይችላል. የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች መልክ. ወጣበል.

የኤፍኤም መዋቅር ንድፍ



የኤፍኤም ማስተላለፊያ አግድ ንድፍ
ከሥዕሉ ላይ እንደሚታየው የኤፍኤም አስተላላፊ ስርዓት ለመፍጠር Raspberry Pi ያስፈልገዋል

ለምልክት ናሙና እና ለኤፍኤም ሞጁል የሚያስፈልጉ ሰዓቶች
በፕሮግራም ደረጃ የሚለወጡ GPIOs
ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን የሚያመነጭ አንቴና
ሰዓት
በአሁኑ ጊዜ, አብዛኛዎቹ ማይክሮፕሮሰሰሮች የስርጭት-ስፔክትረም ሰዓት (Spread-spectrum clock) አላቸው, ዓላማው ኤሌክትሮማግኔቲክ ጣልቃገብነትን (EMI) ለመቀነስ ነው. በ Raspberry Pi BCM28XX ተከታታይ ቺፖች ላይ፣ የስርጭት-ስፔክትረም ሰዓት ወሰን ከ1 ሜኸ እስከ 250 ሜኸ ነው። ይህ ልክ እንደ ኤፍ ኤም ድምጸ ተያያዥ ሞደም ምልክት ይሰራል።

የሲፒዩ አጠቃቀምን ለመቀነስ ደራሲው ፕሮግራሙን አሻሽሏል እና Raspberry Pi DMA ን በመጠቀም መሰረታዊውን ሰዓት ያመነጫል።




የሰዓት ምልክት


የምልክት ናሙና
ኤፍ ኤም ራዲዮ የኦዲዮ ሲግናሎችን ስለሚልክ፣ ሲግናል መጀመሪያ የሚመረተው 228 kHz (የናይኩስት ናሙና ቲዎረምን ለማርካት) በ15 ኪሎ ኸርዝ የመተላለፊያ ይዘት በመጠቀም ነው።


የምልክት ናሙና




FM
የቤዝባንድ ሲግናል xm(t)፣ የድምጸ ተያያዥ ሞደም ፍሪኩዌንሲ fc እና የ sinusoidal ድምጸ ተያያዥ ሞደም xc(t)=Accos⁡(2πfct) ነው

y(t)=Accos⁡(2π∫0tf(τ)dτ)=Accos⁡(2π∫0t[fc+fΔxm(τ)]dτ)=Accos⁡(2πfct+2πfΔ∫0txm(τ)dτ)

የት f(τ) የተላለፈው ምልክት ቅጽበታዊ ድግግሞሽ ሲሆን fΔ የድግግሞሽ ማካካሻ ሲሆን ይህም ከፍተኛውን የፍሪኩዌንሲ ማካካሻ ከድምጸ ተያያዥ ሞደም fc አንጻር ነው።

የኤፍ ኤም ውፅዓት የአናሎግ ምልክት ነው። የግዴታ ዑደትን እና ድግግሞሹን ለማስተካከል PWM ለማመንጨት ሰዓቱን በመጠቀም ዲጂታል ሲግናል የአናሎግ ምልክት ለመፍጠር ሊያገለግል ይችላል።

Raspberry Pi አንቴና ርዝመት
የሞገድ ርዝመት፡ λ=c/f
የዲፖል አንቴና፡- የዲፕሎል አንቴና ሲሠራ የአንቴናውን ርዝመት በአሠራሩ የሞገድ ርዝመት ይወሰናል። በጣም የተለመደው የዲፖል አንቴና የግማሽ ሞገድ አንቴና ነው ፣ አጠቃላይ ርዝመቱ ከኦፕሬሽኑ የሞገድ ርዝመት ግማሽ ያህል ነው ፣ ማለትም ፣ L=λ/2



የ100ሜኸ ኤፍ ኤም ሲግናል ማስተላለፍ ካስፈለገዎት ከላይ ባለው ቀመር መሰረት 1.5 ሜትር ርዝመት ያለው አንቴና ያስፈልግዎታል።

>>> 3*10**8 / (2 * 100 * 10**6)
1.5
ስለዚህ በንድፈ ሀሳብ የ 1.5m አንቴና ወደ Raspberry Pi GPIO (PIN4) ከተጨመረ ከፍተኛ ኃይል ያለው የኤፍኤም ምልክት ሊወጣ ይችላል.

ይህንን አታድርጉ, በተለመደው ድግግሞሽ ባንድ ላይ ጣልቃ ይገባል!

የመራባት ርቀት ግምት
በመጀመሪያ ውጤታማ የኢሶትሮፒክ ራዲየሽን ሃይል (EIRP) ማስላት ያስፈልግዎታል።

EIRP=P-ኪሳራ+ጂ

P የማስተላለፊያው (ዲቢኤም) የውጤት ሃይል ከሆነ፣ መጥፋት በማስተላለፊያው ውፅዓት እና በአንቴና መኖ (ዲቢ) መካከል ያለው መጋቢ ኪሳራ ነው፣ እና G የአንቴናውን (ዲቢ) ማስተላለፊያ ትርፍ ነው። ኢአርፒን ካሰሉ በኋላ የነጻ የጠፈር መንገድ መጥፋት (FSPL) ማግኘት ይቻላል።

ግን ይህን ቀመር ለመገመት መጠቀሙ ብዙም ትርጉም የለውም። በትክክለኛ መለኪያ, የ 10 ሴ.ሜ ዱፖንት ሽቦ እንደ አንቴና ጥቅም ላይ ከዋለ, በደረጃ ጥግ ላይ ያለው ምልክት ቀድሞውኑ በጣም ደካማ ነው.

ደመረ
የመጀመሪያውን ደራሲ የጊክ ፋን እና የሞ ዳ የአንጎል ቀዳዳን በጥልቅ አደንቃለሁ።
በተለመደው ፍሪኩዌንሲ ባንድ ላይ ጣልቃ አይግቡ, ህገወጥ ነው!

ተዛማጅ ልጥፎች