Irrati bidezko transmisioa: araudia, interferentziak eta potentzia transferentzia

Espektro Elektromagnetikoa
Ikusi anplifikadorearen antenatik ahalik eta potentzia handiena nola transferitu eta nola estimatu potentzia hori osziloskopioa erabiliz.

RF teknologiaren ezaugarri garrantzitsu bat honako hau da: nahiko erraza da pertsona batek haririk gabeko komunikazioa oztopatzea edo are gehiago hondatzea. Irrati-uhinek airean zehar bidaiatzen dute eta edonork eskura ditzake, besteak beste, nahita edo nahi gabe, interferentzia gisa deskriba litezkeen seinaleak igortzen dituztenak barne.

Lehenik eta behin, garrantzitsua da dagoeneko igorri diren irrati seinaleak "suntsitu" edo "kaltetzea" ezin duzula ulertzea. Hala ere, interferentziaren eragina jatorrizko seinale bat suntsitzearen baliokidea izan daiteke, hartzaileak seinale horretan dagoen informazio garrantzitsua ateratzeko gaitasuna arriskuan jartzen duelako. Bestela esanda, informazioa oraindik presente dago, baina hartzaile jakin bati dagokionez, praktikan, ez da existitzen.

Interferentziak etengabeko erronka da RF diseinuan, eta haririk gabeko gailuak ugaltzeak ez du egoera errazten. Sistema bat interferentziekin erresistentea egiteko hainbat modu daude eta gero testu liburuan eztabaidatuko ditugu. Interferentzia hori gehienetan komunikatzen ez diren gailuek antzeko garraiatzaile maiztasunak erabili behar dituztelako da.

Hala ere, nahita interferentzia ere badago. Horri jamming deritzo; helburua da, modu batean edo bestean, beste haririk gabeko sistemek komunikazio arrakastatsua mantentzea eragozten duten seinalea igortzea. Gatzatzea taktika garrantzitsua da gerra modernoan, eta eguneroko bizitzan gogaikarria da (edo okerragoa) eta guztiz legez kanpokoa da.

 

Araudia
Hasiera batean bitxia dirudi gobernuak haririk gabeko transmisioak arautuko lituzkeela? Benetan erradiazio elektromagnetikoak bezain ukiezinak diren legeak inposatu al ditzakegu? Baina kezkagarriaren adibideak argi uzten du araudirik ez egoteak arazo larriak ekarriko lituzkeela. Antolaketa zorrotza beharrezkoa da EMRren erreinua ez dela seinaleak oztopatzeko horda kaotikoan okertzen ziurtatzeko.

Estatu Batuetan, haririk gabeko komunikazioen munduan ordena mantentzeko zeregina Komunikazioen Batzorde Federalaren (FCC) esku dago. Espektro elektromagnetikoaren zati bat erabili nahi duten erakunde pribatuek eta publikoek FCCren baimena lortu behar dute; baimen hori lizentzia gisa aipatzen da. Badira salbuespenak barruti mugatuak dituzten sistemak eta, beraz, neke handirik sor lezakete.

Max Power
Lizentziarik gabeko irrati-transmisioei (legala) interesa baduzu, zure transmisio-ahalmena ezagutu behar duzu. Araudi ofizialak barruti eraginkorra edo beste neurri batzuk aurkezten badira ere, egoera horietan orokorrean onargarritzat jotzen den transmisio-potentzia zehazteko gai izan beharko zenuke; eta potentzia kalkulatzea sistemaren barrutia edo maila zehatza neurtzen saiatzea baino errazagoa da. eremua indarra antenaren distantzia jakin batean.

Lursail honek eremu-indarraren mugak ematen ditu (maiztasun-sail jakin baterako) FCCren "15. zatia" arauen arabera. Digi-Key-etik egokitutako irudia
 
RF eta gainerako zirkuitu elektrikoetan, osagai batek xahutzen duen potentzia osagai horren zehar dagoen tentsioaren osagaiak zeharkatzen duen korrontearen baturaren berdina da. Antena pentsa dezakezu eroale gisa eta, beraz, erresistentzia oso txikia den zerbait bezala. 

Egia da eroale batek erresistentzia oso baxua izan dezakeela DC-n, baina maiztasun altuagoetan antenak sarrera inpedantzia handiak ditu. Antenaren inpedantzia interesatzen zaigu gure RF seinalea transmititzeko erabiltzen ari garen maiztasun jakinetan; Informazio hau beharko dugu antenan entregatutako potentzia zenbatekoa den kalkulatzeko.

Tentsio transferentzia vs potentzia transferentzia
Zirkuitu digital edo analogiko tipiko batean, ez genuke nahi alanbre edo PCB arrastorik 50 Ω-ko erresistentzia izatea. Honek, eroale gisa deskribatutako zerbaitetarako erresistentzia izugarria dirudi. 

Baina gogoratu behar dugu maiztasun baxuko zirkuituetan normalean tentsioen transferentzia interesatzen zaigula, hau da, sarrerako pin bateko tentsioa aurreko irteerako pinen tentsiotik ahalik eta gertu egon dadin ziurtatu nahi dugu. Tentsio transferentzia ona lortzeko, irteerako inpedantzia txikia, eroaleen inpedantzia txikia eta sarrera inpedantzia handia behar ditugu.

Dena den, RF transmisore baten (edo audio anplifikadore) irteera fasean, helburua potentzia transferentzia da. Ez dugu soilik gailu batetik bestera tentsioa mugitzea nahi; korronte esanguratsua antena zeharkatzen dugu, energia elektromagnetiko erradiatuta bihur daitekeen energia elektriko ugari izan dezan.

Potentziaren transferentzia maximoa karga-inpedantziaren magnitudea iturriaren inpedantziaren magnitude berdina denean gertatzen da.

Ikus dezakezuenez, karga-potentzia (PL) gehienezkoa da RL = RS denean. Kontuan izan, hala ere, eraginkortasuna (η) puntu horretatik haratago doa. Potentzia gehienezko transferentzia ez dator bat gehieneko eraginkortasunarekin.
 
RF zirkuituetan, anplifikadorearen irteera-etapak (eta anplifikadorea antenara lotzen duen transmisio-lerroak) maiz 50 Ω-ko inpedantzia izango dute eta, beraz, antena-inpedantzia ere 50 Ω-koa izan behar da potentziaren transferentzia maximoa ziurtatzeko. (Beste gai garrantzitsu bat hemen "bat datozen sareak" anplifikadorearen eta antena baten arteko bat-etortzea hobetzeko erabiltzen dira. Testu liburuan eztabaidatuko dugu gero.)

Boterea kalkulatzea
Aurreko eztabaidan, RF irteerako etapa zergatik azter dezakegun, potentzia anplifikadorea 50 Ω osziloskopio sarrerara konektatuz: RF sistema gehienak 50 Ω inpedantziaren inguruan eraikitzen dira eta, horrela, normalean 50 Ω antena inpedantzia beharko duzu.

Jakina, zure zirkuituaren tentsio- eta inpedantzia-ezaugarriak ezagutzen badituzu, antenara botatako potentzia kalkulatu dezakezu. SPICE simuladorea beste ikuspegi eraginkorra izango litzateke. Baina teknika horiek zure inguruabarretan praktikoak ez badira, edo egiaztapen enpirikoa nahi baduzu, neurketa-ekipoa erabili behar duzu.

Espektroaren analizatzailea baduzu, erabil itzazu baliabide guztiak. Horrelako informazioa emateko diseinatuta dago. Espektroaren analizatzailea ez baduzu, osziloskopioa erabil dezakezu. Begiratu seinaleko RMS tentsioa 50 Ω-ko irismena erabiliz eta, ondoren, kalkulatu potentzia V2 / R gisa, non R = 50 Ω.

Laburpena

* Transmisio elektromagnetikoa arretaz arautzen da nahigabeko interferentziekin lotutako arazoak arintzeko. Nahitaezko interferentziak, oztopoak izenez ezagutzen direnak, legez kanpokoak dira bizitza zibilaren testuinguruan.

* Estatu Batuetan, oro har, transmisio-gailuak FCC-k baimenduta egon behar du.

* Lizentziarik gabeko funtzionamendua posible da transmisio-potentzia murriztearekin lotutako baldintza batzuetan.

* Anplifikadore batetik antenara potentzia elektrikoaren gehienezko transferentzia lortzeko, anplifikadorearen irteera-inpedantziaren magnitudeak antena sarrerako inpedantziaren magnitudearekin bat egin behar du.

* Transmisio-potentzia analisi matematikoaren edo SPICE simulazioaren bidez zehaztu daiteke. Espektroaren analizatzailea edo osziloskopioa erabiliz enpirikoki ere estimatu daiteke.

Utzi mezu bat 

Mezu zerrenda