混沌8型 探空气球跳频信标

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辗转几年过去了，兴趣发生了很大的转移，希望把无线电玩到空中。为了解决气球坠落以后的回收问题，特地研究轻量级、高可靠性、高抗干扰、不被无委会查处的无线电发射定位信标，还得能够在复杂的地形内不产生严重的方向错误。

因为前面已经不知道搞了多少代信标了，到这一代基本上是第 9 代了，同时也是技术突破最大的，技术架构翻天覆地，算是个丰碑。为了名字好听一点就叫8型吧。

为了达到以上需求，经过若干年的积累和实践，新型多用途信标终于投入了实战部署。采用了发射跳频技术+接收机同步原理，发射机在不增加耗电量、重量情况下，实现了需求。另外由于使用了专用的跳频同步接收机，有效使用距离比用普通单频接收机远接近3倍。（用th-f7对讲机做对比测试）最远的一次是直线42公里。惊的我下巴都快掉了。

用google中文英文查了，世界上没有把跳频发射机用在风筝、气球、小狗身上的，貌似法律不允许吧。一般的干扰对付跳数很高的发射机是没效果的。在很宽的频段有逻辑关系的一组跳频，被干扰的概率很小。如果跨频段跳频，那么多径干扰也几乎可以忽略不计。

发射频率是跳动的，那么自己的接收机怎么接受呢？自己的接收机没问题，因为接收机和发射机跳动是同步的，跳动规律只有一一对应关系的设备才能接收到。即使10个发射机在一个地点同时工作，只要MCU里面跳频地址码不一样，就不会互相干扰，互不相干的工作。这有一点像CDMA的码分多址。

发射机框图：

每一个发射机信标，在MCU里面，写程序的时候就写入一个跳频地址码，这个地址码最好是唯一的，否则在一个区域内多个信标同时工作，就会麻烦了。MCU会根据这个地址码驱动发射机发射一组频率，其组合排列关系全部仰仗地址码了，所以地址码绝对不能重复。

发射机跳频时序不能发生误差，否则无法和接收机同步，所以无论如何MCU都得使用晶振提供时钟，和以前的版本一样，MCU和发射机也是间歇工作的节省能源。发射机仍然使用ISM频段。

ISM频段分为工业（902-928MHz）,科学研究（2.42-2.4835GHz）和医疗（5.725-5.850GHz）---由美国联邦通信委员会(FCC)分配的不必许可证的无线电频段。
ISM频段在各国的规定并不统一。如在美国有三个频段902-928 MHz, 2400-2483.5 MHz und 5725-5850 MHz，而在欧洲900MHz的频段则有部份用于GSM通信。
此频段( 2.4~2.4835GHz)主要是开放给工业，科学、医学，三个主要机构使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来，属于Free License，并没有所谓使用授权的限制。

为了提高天线的效率，有限使用900MHz频率，当然如果需要仍然可以跳到400MHz，但是宽频带天线比较难搞效率低。900MHz天线相对效率高一些。发射功率也是跳动的，最低7dBm最高14dBm。

信标机使用一次性锂电2032，虽然发射峰值功率高，但是发射时间更短了，所以平均工作电流仍然没有超过0.2mA。体积没有增加，重量稍微有点重了，不影响气球的负载。

接收机框图：

和老型号一样，接收机仍然使用定向天线，但是如果设定跳频的频带很宽，比如范围从300-900MHz，那么就必须用对数周期天线了，一般的八木是不行的了。

信号首先从天线收下来，通过馈线进入接收机，接收机的本震频率是随着MCU的控制总线跳动的，所以跳动频带太宽，灵敏度不怎么高，最好固定在一个频段使用，要么300、要么400、要么900MHz灵敏度才能最高。信号经过MCU的模数转换，再和跳频地址码加以比对，最后经过运算后得出的结果并不是信号的强度或者滴滴声，而是信号方向是否准确的概率。

当八木对错了方向，这个概率会降低到接近零，转动八木逐渐对准信标，概率会逐渐升高，如果距离比较近，概率是100%了。因为用了跳频，所以一般的干扰根本没有多大影响，因为很少有概率一组频率都同时被干扰的。方向指示几乎很少出现错误方向，几乎和80米波段差不多了，多径干扰影响小很多了。我孩子根据屏幕上的数字指示，能够顺利找到我藏身的地方了。以前老设备孩子几乎没法用。

距离很近的时候，比如500米以内，仍然需要使用衰减器，但是因为多径干扰已经被接收机MCU优化掉了，所以衰减器不用很频繁的调整。

发射机参数：

发射功率：7-14dBm 动态调整

发射频率：300-900MHz跳频

跳频速率：1-100Hz

工作电压：2.8-4.2V

工作电流：0.2mA平均

天线形式：线激化宽带天线

重量：35克

IP66胶封

接收机参数：

灵敏度：-122dBm （单900MHz）

接收频率：300-900MHz跳频

跳频速率：1-100Hz

电源电压：4AA

重量：没称

工作电流：95mA

户外山顶测试：

因为有了上次的教训，狐狸装在航天城，结果开车往西跑，跑到山跟前没地方去了。这次索性去更宽广的地方----官厅水库。在河北省怀来县，有个地方挨着官厅水库，有座小山叫卧牛山，山上有个破城墙，旁边还有个拍电影的道具村庄，估计拍鬼子进村都是这里拍的。冬天时候一个人都没有，就像鬼城。如果这里还不够距离，只能去内蒙找地方测试了。

卧牛山挨着水库，水库挨着延庆平原，延庆东面还是山。可能远古的时候，整个怀来、延庆等全是水库。现在只剩下一点水了，但是这点水面宽广的也很欣慰啊。

跳频信标高高挂在山顶，然后打开跳频接收机，接收机接着车载的苗子。没办法总不能一边开车一边拿着八木啊。这也是我打算买个有天窗车的缘故。开车用八木，只能打开天窗。900MHz的八木很是小巧的。

开始了漫长的距离测试，因为接的是车载的全向天线，所以LCD屏幕上概率的数字是缓慢的逐渐变小，随着距离的增加一路上通通短短的。在国道走到快到石经龙滑雪场的时候，信号完全没有了，距离20公里。这已经超过了老型号的任何狐狸了。

吧车开到北山边上那个半山腰的小区里，信号有了，25%还挺高的。换上八木天线，天线对准目标是65%，转动30度变成30%，转动90度0%，就是完全没有信号。

继续开车走，在上了通往永宁的公路后，旁边没有楼房时候，还有0%-30%的信号不稳定。到永宁后信号完全没有了，用八木也没有了。距离是38公里。

估计是永宁的建筑多起来，按照信号下降的速度，现在应该还能收得到，决定继续往东走。走到进山之前最后能够看到延庆平原的地方，车载天线已经什么都收不到了，换用八木，居然还有5%的概率显示。这仅仅是一枚钮扣电池发射的能量啊，并且在这个距离上，这能量可以连续发射一个月。惊的我下巴都快掉了。我怀疑是不是我的接收机的假象在骗我，还了一个地址码继续收，结果信号概率变为0%了。这说明在这个距离上收到的信号不是假象，这就是远在42公里以外的跳频信标发射的信号。掉下一半的下巴彻底掉在了地上。

继续往东走已经不可能了，因为马上就得进山了，当然我绝对相信，在山顶视野开阔的地方，信号还能恢复到10%以上。要想知道这个跳频信标的最大能耐，恐怕还需要在河北的小五台到通州之间进行测试了。

一枚2032钮扣电池发射的电波，被42公里以外的八木接收到，这绝对值得进一步研究下去。等黑袋气球升空的时候，一定要测试一下在空中30000米，信号能传多远。