RF perdavimas: nuostatai, trukdžiai ir galios perdavimas

Elektromagnetinis spektras
Sužinokite apie tai, kaip perduoti maksimalią galią iš stiprintuvo į anteną ir kaip įvertinti šią galią naudojant osciloskopą.

Svarbi RF technologijos savybė yra tokia: vienam asmeniui gana lengva trukdyti ar net visiškai sugadinti kito asmens belaidį ryšį. Radijo bangos sklinda oru ir yra prieinamos visiems, įskaitant tuos, kurie tyčia ar atsitiktinai perduoda signalus, kuriuos galima apibūdinti kaip trukdžius.

Pirmiausia svarbu suprasti, kad negalima „sunaikinti“ ar „sugadinti“ jau perduotų radijo signalų. Nepaisant to, trukdžių poveikis gali būti lygiavertis pradinio signalo sunaikinimui, nes tai pakenkia imtuvo galimybei išgauti svarbią informaciją, esančią šiame signale. Kitaip tariant, informacijos vis dar nėra, tačiau konkretaus gavėjo atžvilgiu ji praktiškai neegzistavo.

Trukdžiai yra nuolatinis radijo dažnių projektavimo iššūkis, o belaidžių įrenginių plitimas nepalengvina situacijos. Yra įvairių būdų, kaip padaryti sistemą atsparią trikdžiams, ir jie bus aptariami vėliau vadovėlyje. Didžiąją šio trikdžio dalį lemia tai, kad nebendraujantys įrenginiai dažnai turi naudoti panašius nešiklio dažnius.

Tačiau yra ir toks dalykas kaip sąmoningas kišimasis. Tai vadinama trukdymu; tikslas yra transliuoti signalą, kuris vienaip ar kitaip neleidžia kitoms belaidėms sistemoms palaikyti sėkmingo ryšio. Jam trukdymas yra svarbi šiuolaikinio karo taktika, o kasdieniame gyvenime tai yra nepatogumai (ar dar blogiau) ir yra visiškai neteisėtas.

 

Nuostatai
Iš pradžių gali atrodyti keista, kad vyriausybė reguliuos belaidį perdavimą - ar tikrai galime nustatyti įstatymus tokiam nematerialiam dalykui kaip elektromagnetinė radiacija? Tačiau trukdantis pavyzdys leidžia suprasti, kad nesant taisyklių, kiltų rimtų problemų. Būtina griežta organizacija, siekiant užtikrinti, kad EMR sritis nepablogėtų į chaotišką trukdančių signalų minią.

JAV užduotis palaikyti tvarką belaidžio ryšio pasaulyje tenka Federalinei ryšių komisijai (FCC). Privačios ir valstybinės organizacijos, norinčios panaudoti dalį elektromagnetinio spektro, turi gauti FCC leidimą; šis leidimas vadinamas licencija. Yra išimčių sistemoms, kurių diapazonas yra ribotas ir todėl mažai tikėtina, kad sukels didelius trikdžius.

Maksimali galia
Jei jus domina (legalus) radijo perdavimas be licencijų, turite žinoti savo perdavimo galią. Net jei oficialios taisyklės pateikiamos atsižvelgiant į efektyvųjį diapazoną ar kitą metriką, jūs turėtumėte sugebėti nustatyti perdavimo galią, kuri tokiose situacijose paprastai laikoma priimtina - ir įvertinti galią yra lengviau, nei bandyti tiksliai išmatuoti sistemos diapazoną ar lauko stipris tam tikru atstumu nuo antenos.

Ši schema nurodo lauko stiprumo ribas (tam tikram dažnių diapazonui), remiantis FCC „15 dalies“ taisyklėmis. Vaizdas pritaikytas iš „Digi-Key“
 
RF ir visų kitų tipų elektros grandinėse komponento išsklaidoma galia yra lygi to komponento įtampai, padaugintam iš komponento tekančios srovės. Jūs galite galvoti apie anteną kaip paprasčiausią laidininką, taigi kaip apie labai mažo pasipriešinimo dalyką. 

Tiesa, DC laidininkas gali turėti labai mažą varžą, tačiau esant aukštesniems dažniams, antena turi didelę įvesties varžą. Mus domina antenos varža tam tikrais dažniais, kuriuos naudojame perduodant savo RF signalą; mums reikės šios informacijos norint įvertinti antenai tiekiamos energijos kiekį.

Įtampos perdavimas ir galios perdavimas
Įprastoje skaitmeninėje ar analoginėje grandinėje mes nenorėtume, kad laido ar PCB pėdsakų varžos būtų 50 Ω. Tai atrodo baisiai didelis pasipriešinimas tam, kas apibūdinta kaip dirigentas. 

Bet mes turime atsiminti, kad žemo dažnio grandinėse paprastai domimės įtampos perdavimu, ty norime įsitikinti, kad įvesties kaiščio įtampa yra kuo artimesnė ankstesnio išėjimo kaiščio įtampai. Norint pasiekti gerą įtampos perkėlimą, mums reikia mažos išėjimo varžos, mažos laidininko varžos ir didelės įėjimo varžos.

Tačiau RF siųstuvo (arba garso stiprintuvo) išėjimo etape tikslas yra energijos perdavimas. Mes nenorime tik perkelti įtampą iš vieno įrenginio į kitą; mes norime, kad per anteną tekėtų didelė srovė, kad joje būtų daug elektros energijos, kurią būtų galima paversti spinduliuota elektromagnetine energija.

Didžiausias galios perdavimas įvyksta, kai apkrovos varžos dydis yra lygus šaltinio varžos dydžiui.

Kaip matote, apkrovos galia (PL) yra didžiausia, kai RL = RS. Tačiau atminkite, kad efektyvumas (η) ir toliau didėja. Maksimalus energijos perdavimas neatitinka maksimalaus efektyvumo.
 
RF grandinėje stiprintuvo išėjimo pakopos (ir perdavimo linijos, jungiančios stiprintuvą prie antenos) varža dažnai bus 50 Ω, todėl antenos varža taip pat turi būti 50 Ω, kad būtų užtikrintas maksimalus energijos perdavimas. (Kita svarbi tema yra „tinklų suderinimas“, kurie naudojami siekiant pagerinti varžos stiprinimą tarp stiprintuvo ir antenos; tai bus aptarta vėliau vadovėlyje.)

Įvertinant galią
Ankstesnėje diskusijoje paaiškinta, kodėl mes galime išanalizuoti radijo dažnių išėjimo stadiją, prijungdami galios stiprintuvą prie 50 Ω osciloskopo įvesties: dauguma radijo dažnių sistemų yra sudarytos iš 50 Ω varžų, taigi jums paprastai reikės 50 Ω antenos varžos.

Žinoma, jei žinote atitinkamas savo grandinės įtampos ir varžos charakteristikas, galite tiesiog apskaičiuoti antenai tiekiamą galią. „SPICE“ simuliatorius būtų dar vienas veiksmingas metodas. Bet jei šie metodai nėra praktiški jūsų aplinkybėmis arba jei norite atlikti empirinį patikrinimą, turite naudoti matavimo įrangą.

Jei turite spektro analizatorių, naudokitės juo visais būdais. Jis skirtas pateikti būtent tokią informaciją. Jei neturite spektro analizatoriaus, galite naudoti osciloskopą. Pažvelkite į signalo RMS įtampą, naudodami 50 Ω įvesties įvestį, ir tada apskaičiuokite galią kaip V2 / R, kur R = 50 Ω.

Santrauka

* Elektromagnetinis perdavimas yra kruopščiai reguliuojamas, kad būtų pašalintos su netyčiniais trikdžiais susijusios problemos. Tyčinis kišimasis, žinomas kaip trukdymas, yra neteisėtas civilinio gyvenimo kontekste.

* Jungtinėse Valstijose perdavimo įrenginius paprastai turi gauti FCC licencija.

* Operacija be licencijos įmanoma tam tikromis sąlygomis, susijusiomis su ribota perdavimo galia.

* Norint pasiekti maksimalų elektros energijos perdavimą iš stiprintuvo į anteną, stiprintuvo išėjimo varžos dydis turi atitikti antenos įvesties varžos dydį.

* Perdavimo galią galima nustatyti atliekant matematinę analizę arba imituojant SPICE. Tai taip pat galima įvertinti empiriškai naudojant spektro analizatorių arba osciloskopą.

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas