RF / FM GPIOトランスミッターハックはどのように機能しますか？

少し前に、Raspberry PiのGPIOポートを使用してFM信号を送信できることを数人の人が考え出し、別の人がRasPiを使用してホームオートメーション機器を制御できることに気付きました。

http://www.skagmo.com/page.php?p=projects/22_pihat

これは、このための無線を制御するファイルです。

https://github.com/s7mx1/pihat/blob/master/radio.c

これを、GoやPythonなど、Cよりも実験しやすい言語に移植したいと思います。しかし、私はこれがどのように行われるかについては本当に明確ではありません。

Skagmoは高調波を使用して433 MHzの周波数を生成します。100 MHzの周波数のみが必要だとします。簡単にするために、それをどのように生成しますか？私が理解していることから、それはGPIOクロック（または多分SPIか？

ファイルで確認できることから、彼はいくつかのGPIO機能選択レジスターに3ビットを設定し、構造体でクロックを初期化し、ハイまたはローを送信するたびにビットを設定します。

これは搬送波にありますか？搬送波はどこですか？

私も同じことをしていると主張するこのPythonスクリプトを見つけましたが、それがネイティブトランスミッターを使用しているか、または外部のトランスミッターをRasPiに接続しているかどうかはわかりません。

基本的に、私はこれがどのように機能するか、Python / Goが私のガレージのドアのリモートを模倣できる信号を送信するのに十分高速であるかどうか（ASK変調されているようです）、またはCでそれを行うには

これをおかしくて素晴らしいハックだと認識している間、私はこれを概念実証デモ以外には使用しないことをお勧めします。ライセンスのない周波数でのブロードキャストは、法律に違反したり、法的な問題や重い罰則をもたらす可能性があるためです。

許可された周波数範囲と出力電力制限内でブロードキャストするには、認可された機器のみを使用してください。あなたの近所にペースメーカーを装備した人がいるかどうかは決してわかりません。

Raspberry Piには、GPIOピンに方形波を出力できるクロックジェネレーターがあります。クロックジェネレーターを目的の周波数にプログラムすると、信号が得られ、周波数を変更すると、信号は周波数変調（FM）ラジオになります。このアプローチの悪い点は次のとおりです。1）方形波は非常にノイズが多い-大量の高調波および他の周波数が送信されます。2）RasPiは大量のRF電力を出力し、非常に広い周波数スペクトルで他の送信をブロックできます。

国によっては、無許可の非常に低い電力の無線放射が許可される可能性のある無線周波数帯がある場合があります（米国のFCCパート15規則）。ただし、フィルタリングされていないGPIO出力は、1つのRF帯域でのみブロードキャストされません。

GPIOトランスミッタートリックは、定期的なデジタル出力を使用して無線信号を生成します。これは、非正弦波であるが周期的な信号が多くの正弦波成分（調和）に分解できることを証明するフーリエの定理の1つが原因です。正弦波コンポーネントを半波長アンテナに接続すると、RFエネルギーが放出されます。ただし、意図した以外の周波数帯域のエネルギーをカットアウトするには、すべての意図しない周波数（すべての周波数）でRFエネルギーを除去するために、ローパスフィルターまたはバンドパスフィルターをGPIOピンとアンテナの間に使用する必要がありますPiの周期的なGPIOデジタル出力波形のフーリエ分解に含まれる他の周波数）。

Piがより高い周波数の緊急サービスの無線帯域に干渉することを望まない。

追加：FMは周波数変調を意味します。たとえば、RFキャリアの周波数の変化（変調）は、変調入力（1つの一般的なケースではオーディオ振幅）に関する情報を表します。Piには、GPIO出力ピンの定期的なタイミングを変更できる制御レジスタがあります。定期的なタイミングの変化は、周波数の変化でもあります。このデジタル周波数を適切なタイミングで変更すると（オーディオ信号の振幅が変化するときなど）、このデジタル波形のフーリエ変換によって、その周波数スペクトルも変更されます（周波数変調またはFM信号など）。DMAはPiのタイミングレジスタを変更するために使用されることがあります。DMAは、オーディオサンプルレートまたはその倍数でのオーディオファイルの振幅の変化と一致するのに十分な頻度で発生する可能性があるためです。

ラジオの設計に関するいくつかの教科書には、さまざまな放送規格を満たすためにスペクトルをどのように変更する必要があるかについての詳細がいくつか含まれています（ここに収まらない章もいくつかあります）。オーディオDSPおよびPiの制御レジスターとDMAの動作に関する知識も必要になる場合があります（ここでも、いくつかの章がここに収まりません）。