Transmetimi RF: Rregulloret, Ndërhyrja, dhe Transferimi i Energjisë

Spektri elektromagnetik
Mësoni se si të transferoni fuqinë maksimale nga amplifikatori juaj në antenën tuaj dhe si ta vlerësoni këtë fuqi duke përdorur një oshiloskop.

Një karakteristikë e rëndësishme e teknologjisë RF është e mëposhtme: është relativisht e lehtë për një person të pengojë, apo edhe të shkatërrojë plotësisht, komunikimin pa tel të një personi tjetër. Valët e radios udhëtojnë nëpër ajër dhe janë të disponueshëm për të gjithë, përfshirë ata që — me dashje ose aksidentale — po transmetojnë sinjale që mund të përshkruhen si ndërhyrje.

Së pari, është e rëndësishme të kuptoni që ju nuk mund të "shkatërroni" ose "dëmtoni" sinjalet radio që janë transmetuar tashmë. Sidoqoftë, efekti i ndërhyrjes mund të jetë i barabartë me shkatërrimin e një sinjali origjinal sepse kompromenton aftësinë e marrësit për të nxjerrë informacionin e rëndësishëm të përfshirë në këtë sinjal. Me fjalë të tjera, informacioni është ende i pranishëm, por në lidhje me një marrës të veçantë, ai, në praktikë, ka pushuar së ekzistuari.

Ndërhyrja është një sfidë e vazhdueshme në hartimin e RF, dhe përhapja e pajisjeve pa tel nuk po e bën situatën më të thjeshtë. Ka mënyra të ndryshme për ta bërë një sistem rezistent ndaj ndërhyrjeve, dhe këto do të diskutohen më vonë në librin shkollor. Pjesa më e madhe e kësaj ndërhyrje është thjesht për shkak të faktit se pajisjet jo komunikuese shpesh duhet të përdorin frekuenca të ngjashme transportuesi.

Sidoqoftë, ekziston edhe diçka e tillë si ndërhyrje e qëllimshme. Kjo quhet bllokim; qëllimi është të transmetohet një sinjal që në një mënyrë ose në një tjetër parandalon sistemet e tjera pa tela të mbajnë komunikim të suksesshëm. Dëmtimi është një taktikë e rëndësishme në luftën moderne, dhe në jetën e përditshme është një telash (ose më keq) dhe është plotësisht i paligjshëm.

 

Rregulla
Fillimisht mund të duket e çuditshme që qeveria do të rregullojë transmetimet pa tel - a mund të vendosim me të vërtetë ligje për diçka aq të paprekshme sa rrezatimi elektromagnetik? Por shembulli i ngatërruar e bën të qartë se mungesa e rregulloreve do të çonte në probleme serioze. Kërkohet organizim i rreptë për të siguruar që sfera e EMR të mos përkeqësohet në një turmë kaotike të sinjaleve ndërhyrëse.

Në Shtetet e Bashkuara, detyra e ruajtjes së rendit në botën e komunikimit pa tel i përket Komisionit Federativ të Komunikimit (FCC). Organizatat private dhe publike që duan të përdorin një pjesë të spektrit elektromagnetik duhet të marrin lejen nga FCC; kjo leje referohet si licencë. Ekzistojnë përjashtime për sistemet që janë të kufizuar në varg dhe kështu nuk ka gjasa të shkaktojnë një shqetësim të madh.

Fuqia maksimale
Nëse jeni të interesuar në transmetimet radio (pa leje) pa licencë, duhet të dini fuqinë tuaj të transmetimit. Edhe nëse rregulloret zyrtare paraqiten në terma të efektit efektiv ose ndonjë metrikë tjetër, duhet të jeni në gjendje të përcaktoni fuqinë e transmetimit që përgjithësisht konsiderohet e pranueshme në këto situata — dhe vlerësimi i fuqisë është më i lehtë sesa të përpiqeni të matni me saktësi gamën e sistemit ose forca e fushës në një distancë të caktuar nga antena.

Kjo komplot jep kufijtë e forcës në terren (për një gamë specifike të frekuencave) bazuar në rregullat e "Pjesës 15" të FCC. Imazhi i përshtatur nga Digi-Key
 
Në RF dhe të gjitha llojet e tjera të qarqeve elektrike, fuqia e shpërndarë nga një komponent është e barabartë me tensionin në të gjithë atë përbërës të shumëzuar nga rryma që rrjedh nëpër përbërës. Ju mund të mendoni për një antenë si thjesht një dirigjent dhe për këtë arsye si diçka me shumë pak rezistencë. 

Shtë e vërtetë që një dirigjent mund të ketë rezistencë shumë të ulët në DC, por në frekuenca më të larta një antenë ka sasi të konsiderueshme të rezistencës hyrëse. Ne jemi të interesuar në impedancën e antenës në frekuencat specifike që ne jemi duke përdorur për të transmetuar sinjalin tonë RF; do të na duhen këto informacione për të vlerësuar sasinë e energjisë që i është dhënë antenës.

Transferimi i Tensionit vs Transferimi i Energjisë
Në një qark tipik dixhital ose analog, ne nuk do të dëshironim që një tel ose PCB gjurmë të ketë një rezistencë prej 50 Ω. Kjo duket si një rezistencë jashtëzakonisht e lartë për diçka të përshkruar si dirigjent. 

Por duhet të kujtojmë se në qarqet me frekuencë të ulët ne zakonisht jemi të interesuar në transferimin e tensionit, d.m.th., ne duam të sigurojmë që tensioni në një kunjë hyrëse të jetë sa më i afërt me tensionin në pinin e mëparshëm të daljes. Për të arritur një transferim të mirë të tensionit, na duhet rezistencë e ulët e daljes, rezistencë e ulët e përcjellësit dhe rezistencë e lartë e hyrjes.

Sidoqoftë, në fazën dalëse të një transmetuesi RF (ose të një amplifikuesi audio), qëllimi është transferimi i energjisë. Ne thjesht nuk duam të lëvizim tensionin nga një pajisje në tjetrën; ne duam që rryma e rëndësishme të rrjedhë përmes antenës, në mënyrë që të ketë shumë energji elektrike që mund të shndërrohet në energji të rrezatuar elektromagnetike.

Transferimi maksimal i energjisë ndodh kur madhësia e rezistencës së ngarkesës është e barabartë me madhësinë e rezistencës së burimit.

Siç mund ta shihni, fuqia e ngarkesës (PL) është maksimale kur RL = RS. Vini re, megjithatë, se efikasiteti (η) vazhdon të rritet përtej kësaj pike. Transferimi maksimal i energjisë nuk korrespondon me efikasitetin maksimal.
 
Në qark qark RF, faza e daljes së amplifikatorit (dhe linja e transmetimit që lidh amplifikatorin në antenë) shpesh do të ketë impedancë prej 50 Ω, dhe kështu impedanca e antenës duhet të jetë gjithashtu 50 Ω për të siguruar transferimin maksimal të energjisë. (Një temë tjetër e rëndësishme këtu është "rrjetet që përputhen", të cilat përdoren për të përmirësuar përputhjen e rezistencës midis një amplifikatori dhe një antene; kjo do të diskutohet më vonë në librin shkollor.)

Vlerësimi i fuqisë
Diskutimi i mëparshëm shpjegon pse mund të analizojmë një fazë të prodhimit RF duke e lidhur amplifikuesin e rrymës në një hyrje të osciloskopit 50 Ω: shumica e sistemeve RF janë ndërtuar rreth 50 Ω impedance, dhe kështu ju në përgjithësi do t'ju duhet një impedancë antene 50 Ω.

Sigurisht, nëse dini karakteristikat e tensionit dhe impedancës përkatëse të qarkut tuaj, thjesht mund të llogaritni fuqinë e dhënë në antenë. Një imitues SPICE do të ishte një qasje tjetër efektive. Por nëse këto teknika nuk janë praktike në rrethanat tuaja, ose nëse doni verifikim empirik, duhet të përdorni pajisje matëse.

Nëse keni një analizues të spektrit, përdorni çdo gjë. Isshtë krijuar për të siguruar pikërisht këtë lloj informacioni. Nëse nuk keni një analizues të spektrit, mund të përdorni një oshiloskop. Shikoni tensionin RMS të sinjalit duke përdorur një hyrje të shtrirjes 50 Ω, dhe pastaj llogaritni fuqinë si V2 / R, ku R = 50 Ω.

përmbledhje

* Transmetimi elektromagnetik rregullohet me kujdes për të zbutur problemet që shoqërohen me ndërhyrje të paqëllimshme. Ndërhyrja me qëllim, e njohur si bllokim, është e paligjshme në kontekstin e jetës civile.

* Në Shtetet e Bashkuara, pajisjet e transmetimit në përgjithësi duhet të licencohen nga FCC.

* Funksionimi pa licencë është i mundur në kushte të caktuara që lidhen me fuqinë e kufizuar të transmetimit.

* Për të arritur transferimin maksimal të energjisë elektrike nga një përforcues në një antenë, madhësia e rezistencës së daljes së amplifikatorit duhet të përputhet me madhësinë e rezistencës hyrëse të antenës.

* Fuqia e transmetimit mund të përcaktohet përmes analizës matematikore ose simulimit SPICE. Mund të vlerësohet në mënyrë empirike duke përdorur një analizues të spektrit ose një oshiloskop.

Lini një mesazh 

Lista mesazh