160-mW-Hochleistungsfunkgerät zur drahtlosen Datenübertragung: Anti-Interferenz, hohe Empfindlichkeit und Kommunikation über große Entfernungen

Das Herzstück von Datenfunkstationen sind drahtlose Datenübertragungsmodule . Durch die Nutzung fortschrittlicher DSP-Technologie (Digital Signal Processing) und Funkkommunikationstechniken haben diese Module zu erheblichen Fortschritten bei der Datenübertragung geführt, sowohl die Geschwindigkeit als auch die Effizienz verbessert und gleichzeitig die Stabilität in komplexen Umgebungen gewährleistet.

Drahtlose Datenfunkgeräte dienen wie Glasfaser und Mikrowellen als wesentliche Kommunikationsmedien mit spezifischen Anwendungen. Sie ermöglichen unter bestimmten Bedingungen eine zuverlässige Echtzeit-Datenübertragung innerhalb dedizierter Netzwerke. Diese Funkgeräte bieten Vorteile wie niedrige Kosten, einfache Installation und Wartung, robuste Beugungsfähigkeit, flexible Netzwerkstrukturen und umfassende Abdeckung. Sie eignen sich besonders für Anwendungen in Gebieten mit komplexen geografischen Umgebungen, wie z. B. Fernüberwachung und Kommunikation über verteilte Regionen hinweg.

Die wichtigsten Leistungsindikatoren, die sich auf die Entfernung der drahtlosen Kommunikation auswirken, sind: Ausgangsleistung , Empfangsempfindlichkeit , Anti-Interferenz-Fähigkeit , Typ und Gewinn der Sende-/Empfangsantenne . Durch die Optimierung dieser Indikatoren kann die Kommunikationsentfernung eines Systems erweitert werden. 

Wichtige Leistungsfaktoren für die Kommunikationsentfernung

Die Kommunikationsentfernung wird unter Festfrequenzbedingungen durch Faktoren wie Sendeleistung, Empfangsempfindlichkeit und Ausbreitungsverluste sowie den Antennengewinn beeinflusst. Während Umweltfaktoren wie Wellenabsorption, Mehrwegestörungen und Ausbreitungsverluste unvermeidbar sind, können Sendeleistung, Empfangsempfindlichkeit und Antenneneigenschaften für eine bessere Leistung optimiert werden.

Übersicht über leistungsstarke LoRa-Datenfunkgeräte

Das LoRa611II-DZ  ist ein von NiceRF auf den Markt gebrachtes Hochleistungs-Datenfunkgerät, das eine Ausgangsleistung von 160 mW bietet und die Spread-Spectrum-Modulation und Frequenzsprungtechnologie von LoRa nutzt. Das Radio verfügt über TTL/RS232/RS485-Schnittstellen und arbeitet im Frequenzbereich 433/470/868/915 MHz. Mit einer Reichweite von 5 km im offenen Gelände vergrößert die LoRa-Spread-Spectrum-Technologie die Kommunikationsreichweite weiter und bietet gleichzeitig eine starke Anti-Interferenz-Fähigkeit. Das Funkgerät verfügt außerdem über eine softwarebasierte Vorwärtsfehlerkorrektur (Forward Error Correction, FEC), die die Codierungseffizienz und Korrekturfähigkeit verbessert und so die Datenzuverlässigkeit und Übertragungsreichweite unter Interferenzbedingungen verbessert. Darüber hinaus verfügt das Funkgerät über eine Datenverschlüsselung für eine sichere drahtlose Übertragung, wobei robuste Verschlüsselungsalgorithmen die Sicherheit der übertragenen Daten gewährleisten.

Hauptvorteile für die Fernübertragung:

Verbesserte Entstörungsfähigkeit mit LoRa-Spread-Spectrum-Technologie Die industrietaugliche LoRa-Spread-Spectrum-Modulationstechnologie verbessert die Entstörungsfähigkeit des Funkgeräts erheblich, was zu einer größeren Kommunikationsentfernung und Stabilität führt. Bei der herkömmlichen digitalen Kommunikation wird normalerweise eine minimale Bandbreite verwendet, die der Datenrate entspricht, da die Bandbreite begrenzt ist und von mehreren Benutzern gemeinsam genutzt wird. Im Gegensatz dazu nutzt die Spread-Spectrum-Kommunikation eine viel größere Bandbreite, um die gleiche Energie über ein breiteres Frequenzspektrum zu verteilen. Während ein Teil der Bandbreite des Spreizspektrums mit herkömmlichen Signalen überlappen kann, haben diese Signale aufgrund ihrer geringeren Bandbreite nur minimale Auswirkungen auf das Spreizspektrumsignal. Diese Eigenschaft ist ein Schlüsselfaktor für die Kommunikation über große Entfernungen und starke Anti-Interferenz-Fähigkeiten.

Hohe Sendeleistung Das Datenfunkgerät verfügt über einen Leistungsverstärker (PA), der die Sendeleistung auf bis zu 160 mW erhöht . Je größer die Sendeleistung, desto größer die Kommunikationsentfernung. Während die Sendeleistung theoretisch unbegrenzt erhöht werden könnte, ist die Ausgangsleistung in der Praxis durch Kosten und technische Standards begrenzt.

Hohe Empfangsempfindlichkeit Die hohe Empfangsempfindlichkeit des Funkgeräts stellt sicher, dass es auch in Umgebungen mit schwachem Signal eine stabile Kommunikation aufrechterhalten kann, wodurch sowohl die Kommunikationsentfernung als auch die Zuverlässigkeit weiter verbessert werden. Unter Empfangsempfindlichkeit  versteht man die minimale Signalleistung, bei der der Empfänger das Nutzsignal korrekt erfassen kann. Je höher die Empfangsempfindlichkeit, desto weiter ist die Kommunikationsentfernung, da der Empfänger auch schwächere Signale besser erkennen kann.

Durch die Integration hoher Ausgangsleistung, außergewöhnlicher Empfindlichkeit und fortschrittlicher Anti-Interferenz-Funktionen bietet das Datenfunkgerät LoRa611II-DZ  eine zuverlässige Kommunikation über große Entfernungen in anspruchsvollen Umgebungen und ist damit eine ideale Lösung für Fernüberwachung, Datenübertragung über große Entfernungen und anderes Anwendungen, die eine robuste drahtlose Konnektivität erfordern.

Kurzanleitung für die Konfiguration von Hochleistungs-LoRa-Datenübertragungsfunkgeräten

Im normalen Betriebszustand kann das Modul durch Ziehen des SET-Pins (oder Kurzschließen mit Masse) in den Parameterkonfigurationsmodus geschaltet werden. Wenn der Benutzer an eine USB-Konverterplatine angeschlossen ist, muss er einfach die Jumper-Kappe kurzschließen, um in den Konfigurationsmodus zu gelangen. In diesem Modus leuchten die roten und blauen Sende- und Empfangsanzeigeleuchten des Moduls kontinuierlich, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Im Konfigurationsmodus können Benutzer die Parameter des Moduls über eine PC-Software konfigurieren. Klicken Sie nach dem Öffnen der PC-Software auf den entsprechenden COM-Port, um ihn zu öffnen (der im Geräte-Manager überprüft werden kann). Der PC liest dann die Parameter des angeschlossenen Moduls und zeigt die entsprechenden Modell- und Versionsinformationen im Fenster an. Gleichzeitig erscheint die Meldung „Gerät gefunden!“ wird unten in der Statusleiste angezeigt. Wenn das Gerät vom Stromnetz getrennt wird oder keine Reaktion erfolgt, wird in der Statusleiste unten die Meldung „Gerät nicht gefunden!“ angezeigt und das Produktinformationsfeld oben wird grau und wird inaktiv. Die PC-Schnittstelle ist bei erfolgreicher Verbindung des Moduls wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Nachdem das Modul ordnungsgemäß angeschlossen wurde, wechselt es in den Status „konfigurierbare Parameter“. Benutzer können die zugehörigen Parameter des Moduls über die PC-Schnittstelle ändern, z. B.: Betriebsfrequenzband, Sende- und Empfangskanäle, Luftkommunikationsrate, Sendeleistung; Baudrate der seriellen Schnittstelle, Datenbits, Stoppbits, Paritätsbits; NET-ID, NODE-ID, Schlüssel usw. Anschließend kann das Modul durch Klicken auf die Schaltfläche „ SET “ konfiguriert werden. Nach jeder erfolgreichen Parameteränderung wird eine „OK“-Meldung zurückgesendet. Die PC-Software sollte nach Erhalt der OK-Antwort ein Dialogfeld mit einer Erfolgsmeldung anzeigen. andernfalls wird in einem Dialogfeld „ERROR“ angezeigt, was auf einen Betriebsfehler hinweist. Wenn innerhalb von 0,5 Sekunden nach dem Senden eines Befehls durch den PC keine Antwort erfolgt, wird davon ausgegangen, dass ein Kommunikationsfehler aufgetreten ist, und es sollte ein Dialogfeld mit einem Betriebsfehler angezeigt werden. Die so eingestellten Parameter bleiben auch nach einem Stromausfall gespeichert. Wenn der Benutzer auf die Schaltfläche „ Lesen “ klickt , gibt das Modul alle aktuellen Parameterinformationen des Moduls zurück. Durch Klicken auf die Schaltfläche „ DEFAULT “ werden die Parameter des Moduls auf die Werkseinstellungen zurückgesetzt.