赤外線ハンディトランシーバーの開発

電波の代わりに電波法の制限受けない赤外線をトランシーバーに使おうと考えております
市販品に赤外線ワイヤレスマイクは売られておりますが室内用で遠くまでは無理のようです
赤外線でハンディトランシーバーを実現したいと～ １ｋｍ届けば実用的でしょう
赤外線光を集光しますと相手を探すのに苦労しますから集光せず出来るだけ遠くに送り送受信したいと～
ＬＥＤ複数使えばそれだけ届くでしょうが電力消費増えますので限界あります

受信部は感度上げる為に無線と同じスーパーヘテロダインを 場合によってはダブルスーパー考えております
つまり受信はアンテナの代わりにフォトセンサー使うのです　
これは消費電力小さいので沢山使え全方向から受信出来るでしょう

多チャンネル化の為には無線と同じＡＭかＦＭ変調しなければいけないでしょう
無線機のアンテナの代わりにフォトダイオードかフォトトランジスタを使う事になるでしょう
Ｓ／Ｎはどんなものでしょうか？無線と同じ位ないと多チャンネル化は難しいでしょう 赤外帯のＳ／Ｎは？　
赤外線は温度あるものなら何からでも出ている訳ですが高速変調掛かったノイズは小さいのでは？
フォトセンサー自身のノイズで決まると思いますがどんなものでしょう？（仕様には当然ありません）
作った事ある方おりませんでしょうか？ 尚 市販の赤外線ワイヤレスマイクは キャリア２，５ＭＨｚ辺りでした

経験者の方々並びに経験無い方でも為になる情報お持ちでしたら歓迎です よろしく。

質問者からの補足コメント

• 

  音声で高周波(キャリア)を変調し情報載せます(これを電波としてアンテナから発するなら無線機です）
  この被変調信号でLEDを駆動すれば赤外線が音声＆キャリア情報を運びます　
  受信機のフオトセンサーは電気信号にし音声＆キャリアが復元されますが微小電力
  加えて外来赤外線(外来ノイズ)は大変大きく外来ノイズに信号が埋もれた状態
  小さい微小信号を取り出すにはキャリアのみ選択増幅するのが無線受信機です
  外来ノイズとフオトセンサーから発するノイズが大き過ぎては取り出せずノイズ以上の信号でなければ受信出来ません
  受信感度決めるのはノイズとなり どの位出るのか知りたかったのです
  無線受信機は10μVrms以上あれば充分で百万倍は増幅出来フィルターあって他チャンネルは排除されます
  他チャンネルが幾つも入ってきた時フオトセンサーの非線形性で妨害を起こす恐れあり
  実際に作った方が良い情報持っているはずなのですが

    補足日時：2018/05/23 18:46

• 

  早い話 ハンディトランシーバーの電波の代わりに赤外線使うだけなのです
  アンテナ取り外し送信信号で赤外ＬＥＤを駆動すれば良いのです
  受信時はフオトセンサーで受け 変換された電気信号は受信部に送るだけで済みます
  但し赤外ＬＥＤは高速で変調出来ないので かなり低い周波数に落とさねばなりません 数ＭＨｚでしょう
  つまりは低い周波数のハンディトランシーバーなら改造するだけで作る事が出来るはずです
  市販のハンディトランシーバーは皆ダブルスーパーヘテロダインで感度は１μＶ位はあります
  問題は赤外ノイズがどれだけあるか＆他チャンネル同時受信時はどうなるかです。

    補足日時：2018/05/25 11:53

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2018/05/23 00:09

光へテロダインはレーザーを使えば可能ですが、

選局には使えませんので無意味でしょうね。

通常光へテロは同ーの光源の光を2つに分け、片方の光を周波数シフトし
て行いますが、
異なる光源の光は位相相関が無く、干渉しないのです。
つまり、局発を作る方法が有りません。

まあ、それ以前に光を見通し距離以上に届かせるのは無理でしょう。

この回答へのお礼

光へテロダインではなく電気に変換してからのへテロダインで受信機では標準的な手法です
ダブルスーパーで総合利得は120ｄｂ（百万倍）は取れます　更に利得稼ぐトリプルスーパーもありますが滅多に使われません　
赤外線利用は電波法から解放される為の策です　何方も否定的ご意見　ありがとう御座います。

お礼日時：2018/05/23 07:33

No.4 回答者： fba 回答日時： 2018/05/21 22:12

…止めておくんですな。

　質問者が挙げられている技術的問題点を全部クリアできたとして、「障害物を回り込まないし増してや通り抜けたりもしない」のは赤外線である限り避けようがないので、極めて実用性に乏しい事請け合いです。しかも雨や霧が出ただけで通信距離激減。

　昔（15～20年くらい前）、2.4GHzの無線LANがまだ1Mbpsとか2Mbpsでやっと通信していた頃、建物間を赤外線でつなぐ無線LAN（有線ではない、という意味の無線）製品がありましたがこれが不安定で不安定で…。固定した建物同士ですから指向性はきっちり絞り込んで他の影響を受けにくいように考えられてはいた訳ですが、それでも2.4GHzと比べても不安定で仕方ない。カタログスペック上の速度は2.4GHzをかなり上回っていたような気がしますが、そもそも接続を確立させるのが大変という代物でした。

　自動車のいわゆる自動ブレーキで安い奴は赤外線レーザー使ってますが、探知距離はいいとこ数十m程度。それなりに収束したレーザーでそんな距離なのですから反射光を捉える訳ではないとしても実用上2～300mが限度かなと考えます（当然障害物がない事）。

　数年前に某アマチュア無線雑誌で赤外線トランシーバの実験記事が載っていました。興味があれば探してみるのも良いでしょう。でも無指向性ではなかったですよ。無指向性受光センサーでどれだけのS/Nを取れれば1km通信できるのか、恐ろしくて試算する気が起きません。多分-30dBくらい取れたらすごい事だろうな…。

この回答へのお礼

赤外線を音声等で直接変調する訳ではないのです これは波長帯域広く無理で多チャンネル化は不可能です
特定の周波数（キャリア）で変調し更に音声で変調する二重変調になります　
つまりキャリア周波数変えて多チャンネル化するのです（赤外線＆キャリアの二重キャリアとも言えます）
（多重変調はＮＴＴでもやっている多重化法ですが今はディジタル化で もう使ってないかも知れません）

問題は受信部光センサーのノイズで 感度はこれで決るでしょう　
これより後はラジオ受信機その物でダブルスーパーなら１μＶの感度は可能です
つまり光センサーにはある帯域の赤外線入りますが この中からキャリア周波数で変調されたものだけが
選別され増幅されます 選別された帯域内のノイズレベルが感度を決めるはずです
「アマチュア無線雑誌で赤外線トランシーバの実験記事」探しましたが出て来ませんでした　
何方も 実現性無い のご意見 ありがとう御座います。

お礼日時：2018/05/22 12:58

No.3 回答者： 銀鱗 回答日時： 2018/05/21 19:49

「ハンディ」になるかという点を考えないといけないと思う。

まずはLED1素子で最も出力の大きいものを探しましょう。
そしてそれでどこまで赤外線信号が届くのかを調べましょう。
1つで1km届かないなら、いくつ使えば良いのかを考えましょう。
そして、その駆動電力と、送信部のサイズを考えましょう。

空気中の水分によって赤外線が届く距離は大きく変わりますしね。
雨の日に使い物にならないものを皆がどう思うかもアンケートしてみると良いと思います。

・・・余談・・・
昼間の日光の影響はどうしようか。
そこら中から赤外線が飛んでくるよ。

ちなみにデジタルカメラやデジタルビデオカメラに使われるCCDは赤外線域まで写してしまい、
昼間の屋外での撮影では画像全体が白くなってしまいます。
そのため赤外線をカットする機構が備えられています。

そのくらい昼間は赤外線が飛びまくっています。

この回答へのお礼

見通せる距離に限定されるのは致し方無いのですが電波法の制限外が魅力と考えた次第です
先回答の お礼書いている内に見えてきました 先ずはキャリヤ周波数で振幅変調された赤外光作る事になります　
キャリヤ周波数をＡＭかＦＭにすれば良いようです 問題は受信部光センサーのノイズで感度はこれで決るでしょう
外来赤外線は無線も同じで何時でも飛び交っており特定周波数を選別増幅しダブルスーパーで感度１μＶ得られます
市販の無線は皆ダブルスーパーで昔はシングルスーパーでした感度１００μＶより悪いでしょう
（高効率赤外ＬＥＤ＆赤外フォトトランジスタはネットオークションで格安入手済みですが）
何方も 実現性無い のご意見 ありがとう御座います。

お礼日時：2018/05/22 08:36

No.2 回答者： Epsilon03 回答日時： 2018/05/21 19:12

赤外線で1kmとなれば出力はどのぐらい必用なのか？

高出力と為れば何らかの法律が絡んでくるでしょう。
また、空気中の水分によって閑散減衰すると思いますので安定性は良くないでしょうし、簡単な障害物でも直ぐに途切れる。
全く実用的では無いですし、実用性があるのならば既に商品化もされているでしょうね。

この回答へのお礼

レーザーなら１ｋｍは楽勝で恐らく十数ｋｍは行くでしょうビームは１ｃｍ位広がる程度と何十年か前に聞いた事あります
ＬＥＤは桁違いに広いので桁違いに小さくなります　小さい信号を拾って出来るだけ増大させるのがスーパーヘテロダインで
無線では１μＶrmsの電気信号でも何とか聞く事が出来ます
つまり電気信号例えば2,5MHzで変調された微弱赤外光が受信側のフオトセンサーで１μＶrms以上の電気変換出来れば無線と同じになるはずなのです
フオトセンサー自身が１μＶrmsのノイズ出すなら此処が限界点となります　どの位あるのか解りません　やって見るしか無さそうですね？
実用性無いの　ご意見ありがとう御座います。

お礼日時：2018/05/21 20:39

No.1 回答者： isoworld 回答日時： 2018/05/21 19:00

感覚的（電気・電子で常識的）なセンスで言うと（なので理論的な根拠はありません）、赤外線を使ったトランシーバーで１ｋｍも飛ばすなんて考えられませんね。

電磁波としての赤外線は搬送周波数が髙くて通信のための電磁波よりも可視光に近く、直進性が高い（途中で障害物があると、その裏に回り込みにくい）ので送・受信がお互いに見える場所にないとダメかもね。限られた場所や用途でないと、実用にならない気がします。

この回答へのお礼

特小トランシーバー（１０ｍＷ）は４００ＭＨｚ帯とかで直進性強く１ｋｍ程度で見通せる距離が限界だそうで１セット持ってますが
この位届けばと～考えた次第です　スーパーヘテロダインにすれば感度増大？と考えたのです　その為のスーパーヘテロダインですし
ＴＶリモコンはパルスですが５ｍ位は届きそうで指向角（立体角）狭めるかＬＥＤ１０個にすれば５０ｍは行くのではと～
実現性無いの　ご意見ありがとう御座います。

お礼日時：2018/05/21 19:47