RF bezieht sich auf die Frequenzen, die in das mit der Funkwellenausbreitung verbundene elektromagnetische Spektrum fallen. HF-Strom erzeugt elektromagnetische Felder, wenn er an eine Antenne angelegt wird, die das angelegte Signal durch den Raum ausbreitet. Elektromagnetische wellenbasierte Kommunikation wird seit vielen Jahrzehnten insbesondere für die drahtlose Sprach- und Datenkommunikation eingesetzt. Die Frequenz des HF-Signals ist umgekehrt proportional zur Wellenlänge des Feldes. Die Schwingungsrate für die Funkfrequenzen liegt im Bereich von etwa 30 kHz bis 300 GHz.
HF-Wellen, die so moduliert wurden, dass sie Informationen enthalten, werden als HF-Signale bezeichnet. Diese HF-Signale weisen einige Verhaltensweisen auf, die vorhergesagt und erkannt werden können, und sie können mit anderen Signalen kommunizieren. Zum Empfang der Funksignale müssen Antennen verwendet werden. Diese Antennen empfangen gleichzeitig mehr Funksignale. Durch die Verwendung von Radiotunern können bestimmte Frequenzen aufgenommen werden. Es sind einige freie Bänder verfügbar, die für Fernsteuerungsanwendungen verwendet werden. Diese werden auch als ISM-Bänder (Industrial, Scientific und Medical) bezeichnet. Das attraktivste Frequenzband ist 434 MHz
Die Nutzdaten müssen auf dem HF-Träger moduliert werden. Hierfür sind zwei einfache Modulationstechniken wie Amplitude Shift Keying (ASK) und Frequency Shift Keying (FSK) beliebt. Aus Gründen des Stromverbrauchs wird ASK meist als ON-OFF-Keying (OOK) implementiert. Die Herausforderung besteht darin, ein Antennendesign oder -konzept zu finden, das einen perfekten Kompromiss zwischen Kosten und Leistung darstellt. Ein klares HF-Design ist erforderlich, um die Vorschriften zu erfüllen.
Bidirektionale Verbindungen für die HF-Kommunikationsfernbedienung
High-End-Fernbedienungen können basierend auf bidirektionalen HF-Verbindungen verwendet werden. Zusätzlich zur Verbindung der Fernbedienung mit dem gesteuerten Gerät gibt es eine zusätzliche Verbindung vom Gerät zur Steuerung rückwärts. Diese Rückwärtsverbindung kann verwendet werden, um die Robustheit der Remoteverbindung durch Verwendung von Handshake-Protokollen und Rückmeldung an den Benutzer sicherzustellen. Bidirektionale HF-Verbindungen werden unter Verwendung von HF-Transceiver-ICs implementiert, die einen HF-Empfänger und einen HF-Sender enthalten, die sich eine einzelne PLL und eine einzelne Antenne teilen.
Protokolle für die HF-Kommunikation
Das RF-Fernbedienungsprotokoll verwendet Geräteadressen und Befehle, um die Informationen darzustellen. Jede RF-Fernbedienung benötigt eine eindeutige ID. Dies bedeutet, dass jeder Sender weltweit eine eindeutige ID hat. Daher ist die für RF-IDs reservierte Bitlänge länger (z. B. 32 bis 40 Bit lang).
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Zur Verbesserung der Robustheit der HF-Verbindung werden häufig CRC-Werte (Cyclic Redundancy Check) als Teil des Rahmens generiert und übertragen. Der Empfänger kann Bitfehler eindeutig identifizieren, indem er die CRC-Werte des empfangenen Datenrahmens neu berechnet und mit dem vor der Übertragung erzeugten vergleicht. Der Batterieladezustand des Senders kann mit einem vollständigen 4-Bit- oder 8-Bit-Datenfeld signalisiert werden, das die gemessene Batteriespannung darstellt. Die Systeme ermöglichen eine Einwegkommunikation zwischen zwei Knoten, nämlich Senden und Empfangen.
Die HF-Module wurden in Verbindung mit einem Satz von vierkanaligen Codierer- und Decodierer-ICs verwendet. HT-12E und HT-12D oder HT-640 und HT-648 sind die am häufigsten verwendeten Codierer bzw. Decodierer in der HF-Kommunikation. Der Codierer wird zum Codieren von Übertragungsdaten verwendet, während der Empfang vom Decodierer decodiert wird. Der Encoder wird zum seriellen Übertragen der Daten verwendet, anstatt parallel zu senden. Diese Signale werden seriell über HF an den Empfangspunkt übertragen. Der Decoder wird zum Decodieren der seriellen Daten am Empfänger verwendet und als parallele Daten verdeckt.
Anwendungen der HF-Kommunikation:
HF-Kommunikation, die hauptsächlich für drahtlose Daten, Sprachübertragungsanwendungen und Hausautomationsanwendungen, Fernsteuerungsanwendungen und branchenorientierte Anwendungen verwendet wird.
Beispielsweise können wir in Hausautomationsanwendungen HF-gesteuerte Schalter anstelle herkömmlicher Schalter verwenden. Zu diesem Zweck kann eine HF-Fernbedienung zur Steuerung von Lichtern und anderen Geräten verwendet werden, ohne sich an andere Orte zu bewegen. Diese Anwendung ist vor allem für körperbehinderte Menschen nützlich. In branchenorientierten Anwendungen zur Steuerung von Robotern und Fahrzeugen kann die HF-Kommunikation eingesetzt werden. Die Roboterfahrzeuge werden im Allgemeinen bei riskanten Operationen eingesetzt, die nicht von Menschen ausgeführt werden können. Hierzu wird eine Sendeeinheit zur Steuerung der Roboterfahrzeugbewegung benötigt.
HF-Sendeeinheit zur Steuerung des Roboterfahrzeugs
Roboterfahrzeugeinheit, die von einer HF-Übertragungseinheit gesteuert wird
Aus vielen Gründen ist die Übertragung über HF besser als über IR (Infrarot). Erstens kann das Signal über HF größere Entfernungen zurücklegen, wodurch es für Anwendungen mit großer Reichweite geeignet ist. IR arbeitet meistens im Sichtlinienmodus, aber HF-Signale können auch dann übertragen werden, wenn zwischen Sender und Empfänger ein Hindernis besteht. Die HF-Übertragung ist zuverlässiger als die Infrarot-Fernkommunikation. HF-Kommunikation verwendet eine bestimmte Frequenz, IR verwendet jedoch keinen bestimmten Bereich und wird von anderen IR-emittierenden Quellen beeinflusst.
