Базовая кафедра № 334 – дальней радиосвязи — Структура института

Базовая кафедра № 334 – дальней радиосвязи создана при ОАО НПК НИИДАР.

Открытое акционерное общество «Научно-производственный комплекс «Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи» (ОАО НПК НИИДАР) является одним из старейших предприятий радиопромышленности России в области выполнения работ по созданию и эксплуатации особо сложных радиотехнических систем оборонного и гражданского назначения.

Положение о кафедре

Кафедра является выпускающей и осуществляет подготовку:

• 11.03.01 Радиотехника

Магистратура:

• 11.04.01 Радиотехника

• Радиотехнические системы специального назначения

• Разработка и создание наземных высокопотенциальных и высокоинформативных надгоризонтных и загоризонтных станций и комплексов для воздушно-ракетной и космической обороны страны, контроля космического пространства и контроля морских акваторий, в том числе прибрежной экономической зоны

• Фундаментальные и прикладные исследования в области базовых технологий: системотехники радиолокационных средств, разработки основных комплексов и составных частей – антенных, приёмных и передающих устройств, формирования и обработки сложных высокоинформативных сигналов, переработки и отображения информации

• Радиофизические исследования условий распространения радиоволн для повышения характеристик загоризонтных РЛС, особенно в приполярных областях

• Разработка и внедрение составных частей радиоэлектронной аппаратуры
  

Состав кафедры:

• Сапрыкин С.Д.;
• Козлов В.Н.;
• Жуков С.А.;

Системы и сети радиосвязи и телерадиовещания (СиСРТ)

Портативная радиостанция Racio R210 UHF-диапазона. Противоударный корпус

Портативная радиостанция Racio R210 работает в диапазоне UHF (400-470 МГц), включая безлицензионные диапазоны LPD и PMR. Имеет выходную мощность до 5 Вт. Обеспечивает качественную радиосвязь на расстоянии до 10 км на открытой местности и до 5 км в лесу и городе. Данная модель – рациональный выбор в случае, когда не требуется большое количество каналов памяти и расширенная функциональность. Racio R210 обеспечивает пользователю базовые возможности радиосвязи, отличается простотой и надежностью в эксплуатации и доступной ценой.

Основные параметры Racio R210:

• выходная мощность до 5 Вт;
• 16 программируемых каналов памяти;
• блокировка работы на занятом канале;
• встроенный скремблер;
• регулируемое шумоподавление;
• голосовая активация;
• тоновое CTCSS / DCS-кодирование;
• программирование с ПК.

Радиостанция способна работать с разносом частот, что позволяет применять ее в качестве ретранслятора. Стандартные функции дополняет приемник FM-радио.

Racio R210 не имеет дисплея и клавиатуры, что повышает ее прочность и ударостойкость. Материал корпуса – усиленный ABС-пластик на алюминиевом шасси, подходящий для экстремальных условий эксплуатации. На корпусе расположен валкодер и регулятор громкости. Предусмотрена кнопка РТТ и разъем для подключения гарнитуры. Емкость аккумулятора 3000 мАч. Батарея обеспечивает качественную связь в течение целого дня.  

Программирование портативной рации Racio R210 производится с применением специального ПО. Оно позволяет настроить CTCSS/DCS шумоподавление, частоту приема и передачи, активировать или отключить голосовое управление и др. функции. Путем программирования с ПК Racio R210 настраивается на работу в безлицензионных частотах LPD и PMR.

ООО «Комплексные системы связи СЗ» занимается проектированием, установкой и обслуживанием современных систем телекоммуникации. У нас вы можете купить портативную радиостанцию Racio R210 по цене производителя. Для получения подробной информации рекомендуем обращаться к нашим консультантам.

Системы цифровой беспроводной радиосвязи — Кафедра инфокоммуникационных систем и сетей

Программа курса «Системы цифровой беспроводной радиосвязи»

1. Структура цифровой беспроводной системы связи. Модель OSI назначение уровней, особенности физического уровня. Примеры воплощения модели OSI в различных системах цифровой радиосвязи. 
2. Узкополосные сигналы. Способы модуляции. Информационный символ. Цифровые методы модуляции: BPSK, QPSK, 4/…/256QAM. OFDM: назначение, принцип действия, модуляция/демодуляция, реализация, примеры применения
3. Элементы теории сигналов, теоретические методы оценки пропускной способности радиоканала. Теоретические методы сопоставления характеристик сигнального уровня приёмопередающих систем, вероятность ошибки на бит, отношение энергии на бит к спектральной плотности шума.
4. Методы приёма сигналов Теоретические и практические схемы приёма, когерентный и некогерентный прием. Эффективность различных методов приема.
5. Метод расширения спектра DSSS. Назначение, принцип действия, модуляция/демодуляция, примеры применения.
6. Сверхширокополосные сигналы Определение сверхширокополосности, виды сверхширокополосных сигналов. Причины и особенности применения сверхширокополосных сигналов
7. Бюджет канала связи. Расчёт бюджета канала в свободном пространстве. Учет эффектов распространения радиосигнала в помещениях. 
8. Принципы построения MAC уровня. Механизмы доступа к среде, проблема скрытой и открытой точки, понятие суперфрейма, архитектура сетей связи.
9. Технология Bluetooth История и мотивация возникновения технологии Bluetooth. Физический и канальный уровень.
10. Технология Wi-Fi. Структура стандарта: 802.11 (b, a, g, n, основные различия. Физический уровень: диапазон, методы модуляции, скорости. МАС-уровень: основные кадры; разрешение коллизий.
11. Сенсорные сети. Технология ZeegBee. Физический и канальный уровни стандартов 802.15.4 и 802.15.4а, 802.15.6.
12. Цифровое телевидение Стандарты цифрового телевидения в мире. Цифровое телевидение стандарта DVB-T. Основные параметры.
13. Технология Wi-MAX, стандарт 802.16 Технология Wi-MAX, стандарт 802.16. Общие принципы: диапазоны, скорости, режимы (SC, OFDM, OFDMA). МАС-уровень: подуровни, сервисные потоки, пакеты, разрешение коллизий, кадры. Физический уровень: диапазон, методы модуляции, скорости, основные этап обработки сигнала, множественный доступ
14. Технологии сверхширокополосной связи. Технологии сверхширокополосной связи. Wireless USB, сверхширокополосные беспроводные сенсорные сети, системы малого радиуса действия для передачи мультимедийной информации. 

ЕМИСС

Единая межведомственная информационно-статистическая система (ЕМИСС) разрабатывалась в рамках реализации федеральной целевой программы «Развитие государственной статистики России в 2007-2011 годах».

Целью создания Системы является обеспечение доступа с использованием сети Интернет государственных органов, органов местного самоуправления, юридических и физических лиц к официальной статистической информации, включая метаданные, формируемой в соответствии с федеральным планом статистических работ.

ЕМИСС представляет собой государственный информационный ресурс, объединяющий официальные государственные информационные статистические ресурсы, формируемые субъектами официального статистического учета в рамках реализации федерального плана статистических работ.

Доступ к официальной статистической информации, включенной в состав статистических ресурсов, входящих в межведомственную систему, осуществляется на безвозмездной и недискриминационной основе.

Система введена в эксплуатацию совместным приказом Минкомсвязи России и Росстата от 16 ноября 2011 года
№318/461.

Координатором ЕМИСС является Федеральная служба государственной статистики.

Оператором ЕМИСС является Министерство связи и массовых коммуникаций РФ».

Контактная информация

В случае возникновения проблем при работе с системой пишите нам:
[email protected]
или звоните:

RF Распространение »Электроника

Понимание того, что такое распространение радиоволн, может быть важным инструментом для всех, кто связан с радиотехнологиями или интересуется ими.

Учебное пособие по распространению радиосигналов Включает:
Основы распространения радиоволн Потери на пути радиосигнала Распространение в свободном пространстве и потери на трассе Бюджет ссылки Отражение радиоволн Преломление радиоволн Дифракция радиоволн Многолучевое распространение Многолучевое замирание Замирание Рэлея Атмосфера и распространение радио

Радиосигналы могут распространяться на большие расстояния.Однако на радиосигналы влияет среда, в которой они передаются, и это может повлиять на распространение радиоволн или радиочастот, а также на расстояния, на которые могут распространяться сигналы. Некоторые радиосигналы могут перемещаться или распространяться по всему земному шару, тогда как другие радиосигналы могут распространяться только на гораздо более короткие расстояния.

Распространение радиоволн или способ распространения радиосигналов может быть интересной темой для изучения. Радиочастотное распространение — это особенно важная тема для любой системы радиосвязи.Распространение радиоволн будет зависеть от многих факторов, и выбор радиочастоты будет определять многие аспекты распространения радиоволн для системы радиосвязи.

Соответственно, часто необходимо хорошо понимать, что такое распространение радиоволн, его принципы и различные формы, чтобы понять, как будет работать система радиосвязи, и выбрать лучшие радиочастоты.

Определение распространения радиоволн

Распространение радиоволн — это способ распространения или распространения радиоволн, когда они передаются из одной точки в другую и зависят от среды, в которой они распространяются, и, в частности, от того, как они распространяются вокруг Земли в различных частях атмосферы.

Факторы, влияющие на распространение радиоволн

На способ распространения радиосигналов или радиоволн влияет множество факторов. Они определяются средой, через которую распространяются радиоволны, и различными объектами, которые могут появиться на пути. Свойства пути, по которому будут распространяться радиосигналы, определяют уровень и качество принимаемого сигнала.

Может возникнуть отражение, преломление и дифракция. Результирующий радиосигнал также может быть комбинацией нескольких сигналов, которые прошли разными путями.Они могут складываться или вычитаться друг из друга, и в дополнение к этому сигналы, проходящие по разным путям, могут задерживаться, вызывая искажение результирующего сигнала. Поэтому очень важно знать вероятные характеристики распространения радиоволн, которые, вероятно, будут преобладать.

Расстояния, на которых могут распространяться радиосигналы, значительно различаются. Для некоторых приложений радиосвязи может потребоваться только небольшое расстояние.Например, соединение Wi-Fi может потребоваться всего лишь на расстоянии нескольких метров. С другой стороны, коротковолновой радиовещательной станции или спутниковой связи потребуется, чтобы радиоволны распространялись на гораздо большие расстояния. Даже для этих двух последних примеров радиовещательной станции на коротких волнах и спутниковой линии характеристики распространения радиоволн будут совершенно разными, поскольку на сигналы, достигающие своих конечных пунктов назначения, очень по-разному влияли средства массовой информации, через которые проходили сигналы.

Виды распространения радиоволн

Существует ряд категорий, в которые можно отнести различные типы распространения радиочастотного сигнала. Они связаны с воздействием среды, через которую распространяются сигналы.

• Распространение в свободном пространстве: Здесь радиоволны распространяются в свободном пространстве или вдали от других объектов, влияющих на их путь. Только расстояние от источника влияет на то, как уменьшается мощность сигнала.Этот тип распространения радиоволн встречается в системах радиосвязи, включая спутники, где сигналы идут вверх к спутнику от земли и снова вниз. Обычно влияние таких элементов, как атмосфера и т. Д., Невелико. . . . . Подробнее о распространении свободного пространства .
• Распространение земной волны: Когда сигналы проходят через земную волну, они изменяются землей или местностью, по которой они распространяются.Они также имеют тенденцию повторять кривизну Земли. Сигналы, слышимые в средневолновом диапазоне в течение дня, используют этот вид радиочастотного распространения. Подробнее о распространение земной волны
• Ионосферное распространение: Здесь радиосигналы изменяются и находятся под влиянием области, расположенной высоко в земной атмосфере, известной как ионосфера. Эта форма распространения радиоволн используется системами радиосвязи, которые передают на КВ или коротких волнах.Используя эту форму распространения, станции могут быть слышны с другой стороны земного шара в зависимости от многих факторов, включая используемые радиочастоты, время суток и множество других факторов. . . . . Узнайте больше о ионосферном распространении.
• Тропосферное распространение: Здесь на сигналы влияют изменения показателя преломления в тропосфере непосредственно над земной поверхностью. Распространение тропосферного радио часто является средством, с помощью которого сигналы на ОВЧ и выше слышны на больших расстояниях. Подробнее о тропосферном распространении

Некоторые из этих других типов нишевых форм распространения радиоволн включают:

• Спорадический E: Эта форма распространения часто слышна в диапазоне VHF FM, обычно летом, и может вызвать нарушение работы служб, поскольку слышны удаленные станции. Подробнее о спорадическом распространении E.
• Meteor scatter communication: Как следует из названия, эта форма распространения радиоволн использует ионизированные следы, оставляемые метеорами при входе в атмосферу Земли. Когда данные не требуются мгновенно, это идеальная форма связи на расстояниях около 1500 км или около того для коммерческих приложений. Ею пользуются и радиолюбители, особенно во время метеорных дождей. Подробнее о сообщениях о рассеянии метеоров.
• Трансэкваториальное распространение, TEP: Трансэкваториальное распространение происходит при определенных условиях и позволяет сигналам распространяться в условиях, когда обычные пути распространения в ионосфере не ожидаются. Подробнее о трансэкваториальном распространении.
• Небесная волна ближнего вертикального падения, NVIS: Этот вид распространения запускает небесные волны под большим углом, и они возвращаются на Землю относительно близко.Он обеспечивает местное покрытие в холмистой местности. Подробнее о распространении NVIS.
• Авроральное обратное рассеяние: Северное сияние (Северное сияние) и Северное сияние (Южное сияние) являются индикаторами солнечной активности, которая может нарушить нормальное распространение ионосферы. Этот тип распространения редко используется для коммерческой связи, поскольку он непредсказуем, но радиолюбители часто пользуются им. Подробнее о распространении аврорального обратного рассеяния .
• Moonbounce EME: Когда передача высокой мощности направлена ​​на Луну, можно услышать ложные отражения, если антенны имеют достаточное усиление. Эта форма распространения может позволить радиолюбителям глобально общаться на частотах 140 МГц и выше, эффективно используя Луну в качестве гигантского спутника-рефлектора.

В дополнение к этим категориям, многие системы беспроводной или радиосвязи малого радиуса действия имеют сценарии распространения радиочастотного сигнала, которые не полностью соответствуют этим категориям.Например, можно считать, что системы Wi-Fi имеют форму распространения радиоволн в свободном пространстве, но они будут очень сильно изменены из-за множественных отражений, преломлений и дифракций. Несмотря на эти сложности, все еще можно создать приблизительные руководящие принципы и модели для этих сценариев распространения радиоволн.

Сводка радиочастотного распространения

В реальной жизни существует множество сценариев распространения радиоволн. Часто сигналы могут передаваться несколькими способами: радиоволны распространяются с использованием одного типа распространения радиоволн, взаимодействуя с другим.Однако для понимания того, как радиосигнал достигает приемника, необходимо хорошо разбираться во всех возможных методах распространения радиоволн. Понимая их, можно лучше понять взаимодействия, а также производительность любых используемых систем радиосвязи.

Еще темы об антеннах и распространении:
ЭМ-волны Распространение радио Ионосферное распространение Земная волна Рассеивание метеоров Тропосферное распространение Кубический четырехугольник Диполь Дискон Ферритовый стержень Логопериодическая антенна Параболическая рефлекторная антенна Вертикальные антенны Яги Заземление антенны Коаксиальный кабель Волновод КСВ Балуны для антенн MIMO
Вернуться в меню «Антенны и распространение».. .

Блочные радиоволны — Scientific American

Ключевые концепции
Физика
Радиоволны
Электричество
Электромагнетизм
Беспроводная связь

Введение
Вы когда-нибудь задумывались, как радио может принимать музыку и новости через эфир? Радиоприемники, а также радиоуправляемые автомобили и сотовые телефоны получают информацию с помощью невидимых волн.Некоторые из этих волн называются радиоволнами.

Радиоволны — это тип электромагнитного излучения, вид энергии, который также включает в себя видимый свет. Радиоволны не вредны, но на самом деле они чрезвычайно полезны для связи на больших расстояниях. Чтобы отправить информацию с помощью радиоволн, передающая антенна излучает радиоволны определенной частоты (которая может сказать нам размер волны), и она улавливается приемной антенной. Некоторые материалы могут блокировать радиоволны или мешать им.Вы когда-нибудь замечали, что у вас пропадает прием автомобильного радио или мобильного телефона, когда вы въезжаете в туннель или подземный гараж? Какие материалы блокируют радиоволны, а какие позволяют им легко проходить?

Фон
Передающая антенна или передатчик генерирует и излучает радиоволны благодаря определенному электрическому току. Это возможно, потому что внутри передатчиков есть провода, которые позволяют отрицательно заряженным частицам, называемым электронами, проходить через них, что создает электрический ток.Когда ток течет по проводу, он создает вокруг него электромагнитное поле. Это электромагнитное поле излучается антенной во всех направлениях, создавая невидимые радиоволны.

Когда электромагнитные радиоволны попадают на приемную антенну или приемник, например радио, они генерируют ток внутри провода в приемнике. (Процесс, обратный тому, что происходило в передатчике, когда ток в первую очередь генерировал электромагнитное поле.) Затем приемник преобразует ток обратно в передаваемую информацию, которая в случае радио позволяет вам слушать музыку или другие радиопередачи.Некоторые материалы могут блокировать радиоволны, которые генерирует передатчик, что можно проверить, посмотрев, может ли приемник обрабатывать информацию, отправляемую передатчиком, и отвечать на нее.

Материалы
• Радиоуправляемая машина и соответствующий ей пульт (оба с исправными батареями)
• Хлопок (например, одежда из хлопка)
• Алюминиевая фольга
• Пластиковая пленка
• Вощеная бумага
• Резиновая перчатка
• Гладкое, широкое открытое пространство для тест-драйва вашего радиоуправляемого автомобиля

Preparation
• Сначала проверьте радиоуправляемую машину и пульт дистанционного управления, чтобы убедиться, что в них обоих свежие батареи.Убедитесь, что машина хорошо едет по открытому пространству, которое вы будете использовать.
• Убедитесь, что у вас достаточно каждого материала, который вы хотите протестировать (хлопок, алюминиевая фольга, полиэтиленовая пленка, вощеная бумага и резиновая перчатка), чтобы полностью закрыть пульт дистанционного управления автомобиля. Каждое покрытие должно быть достаточно свободным, чтобы через него можно было управлять кнопками пульта дистанционного управления.

Процедура
• Оберните пульт дистанционного управления ватой. Убедитесь, что пульт дистанционного управления полностью и надежно закрыт, чтобы в нем не было никаких отверстий или отверстий, и что он прикрыт достаточно свободно, чтобы вы все еще могли управлять элементами управления.
• Попробуйте управлять радиоуправляемой машиной с помощью пульта дистанционного управления, покрытого ватой. Работает? Машина вообще движется?
• Удалите проверенный материал с пульта дистанционного управления. Убедитесь, что автомобиль продолжает работать, даже если он не покрыт каким-либо материалом.
• Повторите этот процесс, используя каждый материал отдельно. Для каких материалов машина все еще работает, а для каких материалов машина не работает? Как вы думаете, почему это так?
• Extra: Могут ли беспроводные сигналы, передаваемые другими устройствами, блокироваться теми же материалами, которые вы обнаружили, могут блокировать сигналы от пульта дистанционного управления в этом действии? Вы можете попробовать это действие еще раз, но с помощью других устройств дистанционного управления, таких как телевизор или стерео. Как реагируют разные беспроводные устройства? Как вы думаете, они используют похожие или разные типы волн?
• Extra: Вам нужно полностью закрыть радиоуправляемый автомобильный пульт, чтобы заблокировать его сигнал? Используя материалы, которые вы нашли для блокировки сигналов от пульта дистанционного управления к радиоуправляемому автомобилю, полностью закройте пульт дистанционного управления, как вы изначально делали в этом упражнении, а затем медленно снимите покрытие с пульта дистанционного управления, пытаясь работать. машина. Какое покрытие необходимо для блокировки сигнала? Неужели некоторые части пульта дистанционного управления важнее прикрыть, чтобы заблокировать сигнал?

Наблюдения и результаты
Не мешало ли прикрытие пульта дистанционного управления радиоуправляемой машины алюминиевой фольгой работе радиоуправляемой машины? Остановил ли автомобиль какой-либо из других протестированных материалов?

Когда вы управляете автомобилем с помощью пульта дистанционного управления, пульт излучает радиоволны на определенных частотах, которые может принимать автомобиль.Пульт дистанционного управления действует как передатчик, а автомобиль как приемник. Затем, когда автомобиль принимает радиоволны, которые являются электромагнитными волнами, волны генерируют ток в проводе в автомобиле, и это сообщает машине, в каком направлении двигаться. В зависимости от толщины и состава материала он может блокировать: или мешать — радиоволнам. Тонкие количества полиэтиленовой пленки, вощеной бумаги, хлопка и резины вряд ли будут мешать радиоволнам. Однако алюминиевая фольга и другие электропроводящие металлы, такие как медь, могут отражать и поглощать радиоволны и, следовательно, мешать их передаче.Размещение передатчика или приемника в полностью закрытом контейнере из металла с высокой проводимостью, как это было сделано в этом упражнении, является наиболее эффективным способом создания помех радиоволнам.

Больше для изучения
«Радиоволны обнаруживают воду внутри стен» из Scientific American
Научная одиссея: радиопередача из PBS Online
Блокировка радиоволн от Ньютона: спросите ученого
Что такое электромагнитные поля? от Всемирной организации здравоохранения
Блокираторы волн от Science Buddies

Это задание предоставлено вам в партнерстве с Science Buddies

Радиоволны: определение, спектр и использование — Видео и стенограмма урока

Как генерируются радиоволны?

Радиоволны существуют в природе повсюду вокруг нас, хотя мы не знали о них, пока они не были впервые обнаружены Генрихом Герцем в конце 1800-х годов.Каждый раз, когда происходит колебание электромагнитного поля, генерируются электромагнитные волны, и во многих случаях это радиоволны.

Электрические приборы постоянно генерируют радиоволны, и молнии тоже. Даже планеты и звезды постоянно излучают радиоволны. Ученые измеряют их, чтобы больше узнать о далеких небесных объектах. Это область науки, называемая радиоастрономией.

Хотя радиоволны возникают естественным образом, мы также можем производить радиоволны с очень специфическими частотами и использовать их для передачи информации.Радиоволны генерируются путем преобразования сигнала, такого как звук голоса, в серию радиоволн. Эти волны распространяются по воздуху, пока не попадают в приемник, который декодирует волновые импульсы и превращает их обратно в звук.

Использование радиоволн

Радиоволны используются для передачи всех видов информации, и разные типы информации передаются на разных частотах. Радиоволны самой низкой частоты называются очень низкочастотными (VLF), и они в основном используются для связи между подводными лодками под водой.Волны низкой частоты (НЧ) имеют частоты в диапазоне от 30 до 300 кГц, а волны средней частоты (СЧ) имеют частоты в диапазоне от 300 до 3000 кГц. Радиоволны НЧ и СЧ используются для передачи радиосигналов AM.

В диапазоне частот от 3 до 30 МГц высокочастотные (HF) радиоволны используются для AM-радио и связи между самолетами на большие расстояния. Радиоволны очень высокой частоты (VHF) и сверхвысокой частоты (UHF) имеют частоты в диапазоне от 30 до 300 МГц и от 300 до 3000 МГц, соответственно.Волны УКВ используются для FM-радио, телевещания, связи ближнего действия между самолетами и связи воздух-земля, а также для метеорологического радио. Волны УВЧ также используются для телевизионного вещания, а также в мобильных телефонах, беспроводных сетях, устройствах связи Bluetooth, спутниковом радио и системах глобального позиционирования. Это наиболее широко используемый тип радиоволн. Если вы сейчас используете беспроводную сеть или сотовый телефон, чтобы посмотреть этот урок, значит, вы используете УВЧ-волны именно в эту минуту.

Волны сверхвысокой частоты (СВЧ) с частотами от 3 до 30 ГГц используются для передачи спутникового телевидения, радио и других видов спутниковой связи, а также в радиоастрономических и радиолокационных системах, подобных тем, которые используются полицией для поймать вас на превышении скорости.

Радиоволны в верхней части частотного спектра называются волнами чрезвычайно высокой частоты (КВЧ). КВЧ-волны также обычно обнаруживаются в радиоастрономии, и они также используются в сканерах всего тела, которые вы, возможно, видели в аэропортах.

Краткое содержание урока

Напомним, радиоволн — это электромагнитные волны, что означает, что они состоят из колеблющейся модели электрических и магнитных полей, перемещающихся в пространстве. Световые волны, микроволны, гамма-лучи и многие другие также являются электромагнитными волнами, и вместе они составляют то, что мы называем электромагнитным спектром. Частота волны — это то, сколько раз она повторяется в определенном временном интервале, а частота волны обычно измеряется в герцах, а радиоволны имеют частоты в диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц.

Радиоволны классифицируются в соответствии с их частотой, как показано здесь:

Добро пожаловать в Антенны 101 | Electronic Design

Эта статья является частью TechXchange: Antenna Design 101

Загрузить статью в формате .PDF

Антенны — это гораздо больше, чем простые устройства, подключенные к каждому радио. Это преобразователи, которые преобразуют напряжение передатчика в радиосигнал.И они собирают радиосигналы из воздуха и преобразуют их в напряжение для восстановления в приемнике.

Обычно принимаемые как должное и оставляемые на последнюю минуту в конструкции, антенны, тем не менее, имеют решающее значение для установления и поддержания надежного радиосвязи. Они могут показаться сложными и загадочными для большинства инженеров, особенно для EE, впервые работающих с беспроводными приложениями, не говоря уже о том, что они бывают бесконечного разнообразия размеров и форм. Однако краткий обзор основ может помочь развеять любые дизайнерские проблемы.

Что такое радиоволна?
Радиоволна — это комбинация магнитного поля, расположенного под прямым углом к ​​электрическому полю. Оба колеблются с определенной частотой и движутся вместе в направлении, перпендикулярном обоим полям ( Рис. 1 ). Эти электромагнитные поля движутся со скоростью света (около 300 миллионов метров в секунду или около 186 400 миль в секунду) через свободное пространство. Согласно хорошо известным уравнениям Максвелла, они поддерживают и восстанавливают друг друга по пути, но ослабевают на расстоянии.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5ee007a85553df2a008b45ec» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «1. Антенна создает как электрические, так и магнитные поля, перпендикулярные друг другу, а также направлению распространения «. data-embed-src = «https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/06/Antenna_101_Fig_1.5ee007a7587e8.png?auto=format&fit=max&w=1440» data-embed-caption = «1. Антенна создает как электрические, так и магнитные поля, перпендикулярные друг другу, а также направлению распространения.»]}%

Каковы некоторые характеристики радиоволны?
Одна из ключевых особенностей — ориентация полей относительно земли. Это называется поляризацией. Антенна имеет вертикальную поляризацию, если электрическое поле вертикально по отношению к поверхности земли. Антенна имеет горизонтальную поляризацию, если она горизонтальна по отношению к поверхности земли.

Есть ли другие важные особенности радиоволны?
Обычно радиоволны имеют ближнее и дальнее поле.Ближнее поле близко к антенне, обычно в пределах нескольких длин волн (?). Дальнее поле составляет около 10 длин волн или более от антенны. Дальнее поле отделяется от антенны и становится радиосигналом.

В таких приложениях, как радиочастотная связь (RFID) и связь в ближнем поле (NFC), используется ближнее поле, которое больше похоже на магнитное поле вокруг первичной обмотки трансформатора. Но в целом дальнее поле — самая полезная радиоволна.

Как работает антенна?
Антенна передатчика генерирует радиоволны.На антенну подается напряжение желаемой частоты. Напряжение на элементах антенны и ток через них создают соответственно электрические и магнитные волны. В приемнике электромагнитная волна, проходящая через антенну, вызывает небольшое напряжение. Таким образом, антенна становится источником сигнала для входа приемника.

Будет ли одна и та же антенна работать и для передачи, и для приема?
Да. Мы называем это антенной взаимностью. Любая антенна будет работать как на передачу, так и на прием.Во многих беспроводных приложениях антенна переключается между передатчиком и приемником.

Будет ли вертикальная антенна принимать горизонтально поляризованный сигнал или наоборот?
В большинстве случаев да. Реальные антенны редко бывают идеально горизонтальными или вертикальными, поэтому некоторый сигнал принимается. Кроме того, большинство сигналов претерпевают сдвиги поляризации на пути передачи из-за отражений и других условий многолучевого распространения. Тем не менее, это несовпадение ориентации антенны вносит некоторое ослабление.

При более точном управлении поляризация может использоваться для мультиплексирования двух сигналов на одной и той же частоте. В некоторых спутниках антенна с вертикальной поляризацией может передавать один сигнал, одновременно передавая или принимая на отдельной антенне с горизонтальной поляризацией на той же частоте. Если поляризация является проблемой в приложении, круговая поляризация может предложить решение.

Что такое круговая поляризация?
Как следует из названия, поляризация непрерывно вращается во время передачи, что позволяет использовать для приема как горизонтальные, так и вертикальные антенны.Для максимального приема необходима приемная антенна с круговой поляризацией.

У вас также может быть антенна, обеспечивающая правую или левую круговую поляризацию (RHCP или LHCP). Это снова позволяет повторно использовать частоту за счет использования разных поляризаций для двух разных сигналов. Часто используется спиральная антенна из спирального проводника и рефлектора. Круговая поляризация чаще всего встречается у спутников.

Как радиосигнал распространяется от передатчика к приемнику?
Сигналы передаются от одной антенны к другой несколькими способами в зависимости от частоты радиоволн.На низких частотах (менее 3 МГц) распространяется земная волна, когда сигнал касается поверхности земли. Расстояние ограничено сотней миль или около того. Радиоволны AM являются хорошим примером распространения низких частот.

На частотах в диапазоне от 3 до 30 МГц (короткие волны) сигналы проходят от 30 до 250 миль в ионосферу, где они преломляются обратно на Землю. Это почти как излучение сигнала так, что кажется, что он отражается от проводящей поверхности. Могут быть достигнуты очень большие расстояния, поскольку сигналы могут совершать несколько скачков от Земли до ионосферы и обратно несколько раз.

Однако для большинства современных беспроводных коммуникаций диапазон сигналов составляет от 100 МГц до 10 ГГц. Эти сигналы, называемые небесными волнами, распространяются по прямой линии, как световые волны. Для установления соединения необходим прямой путь прямой видимости (LOS) от одной антенны к другой. Таким образом, очевидно, что дальность действия сигнала во многом зависит от высоты антенны.

Какая форма антенн наиболее распространена?
Диполь состоит из двух прямолинейных проводников встык с длиной полуволны (? / 2) ( Рис.2а ). Здесь одна длина волны (?) Равна 300 / f _МГц в метрах. Одна половина длины волны в футах равна 468 / f _МГц или 5616 / f _МГц в дюймах. Член f — это рабочая частота в мегагерцах.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5ee007a81bd25333008b45d1» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «Конструкция диполя состоит из двух & lambda; / 4 элементов, соединенных между собой, несколько из которых расположены в центре линии передачи (а). В резонансе антенна выглядит как резистор на 73 Ом.Горизонтальная диаграмма направленности диполя выглядит как цифра 8 сверху (b). В 3D шаблон имеет форму бублика с максимальным излучением, перпендикулярным длине антенны. «Data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020 /06/Antenna_101_Fig_2.5ee007a7563c1.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» Конструкция диполя состоит из двух сквозных λ / 4 элементов, несколько из которых расположены в центре рядом с линией передачи (a ).В резонансе антенна выглядит как 73- & Ом; резистор. Горизонтальная диаграмма направленности диполя выглядит как цифра 8 сверху (b). В 3D шаблон имеет форму бублика с максимальным излучением, перпендикулярным длине антенны. «]}%

Передатчик или приемник подключается к центру антенны, обычно с помощью линии передачи, такой как коаксиальный кабель. В этот момент антенна имеет эквивалентное резистивное сопротивление 73 Ом. Однако это будет зависеть от высоты антенны и станет сложным импедансом выше или ниже рабочей частоты.Таким образом, антенна действует как резонансный контур.

Какие другие характеристики диполя?
Обычно диполь ориентирован горизонтально по отношению к Земле, что дает ему горизонтально поляризованную волну. Кроме того, излучение от антенны неоднородно во всех направлениях. Идеальная антенна, называемая изотропным источником, излучает сферически или одинаково хорошо во всех направлениях.

В диполе диаграмма направленности имеет форму бублика. Посмотрев на антенну, вы увидите диаграмму направленности в виде цифры 8 (, рис.2б ). Наибольшее излучение или лучший прием происходит под прямым углом к ​​антенне. На диаграмму направленности сильно влияют находящиеся поблизости проводящие и непроводящие объекты.

Какие еще существуют физические формы антенн?
Популярной разновидностью диполя является заземленная антенна или антенна Маркони. Он состоит из одного элемента? / 4, который установлен вертикально и работает с землей или металлическим основанием, называемым заземляющим слоем ( Рис. 3 ). Антенна на плоскости заземления — это всего лишь половина диполя, а другой элемент диполя представлен плоскостью заземления.Поляризация вертикальная, а диаграмма направленности круговая или всенаправленная.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5ee007a85553df29008b45f1» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «3. Антенна на плоскости заземления представляет собой вертикальный элемент & lambda; / 4, который работает против плоскости заземления, большой металлической поверхности, земли или, в некоторых случаях, массива проводников, называемых радиальными. Полное сопротивление у основания составляет около 36 Ом; , а для его управления обычно используется коаксиальный кабель 50 Ом.»data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/06/Antenna_101_Fig_3.5ee007a757bd2.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed- caption = «3. Антенна на плоскости земли — это вертикальный элемент λ / 4, который работает против плоскости земли, большой металлической поверхности, земли или, в некоторых случаях, массива проводников. называется радиальными. Импеданс в базе составляет около 36 Ом, а 50 Ом. коаксиальный кабель обычно используется для его управления. «]}%

Есть ли другие распространенные формы?
Да.Патч или микрополосковая антенна распространены на микроволновых частотах (более 1 ГГц). Это квадратное или круглое пятно из проводящего материала шириной примерно в одну половину длины волны. Создать его легко, потому что он обычно реализуется на печатной плате (PCB) ( Рис. 4 ). Рамочная антенна также популярна в некоторых некритических приложениях. Это просто непрерывная петля из проводника, провода или дорожки печатной платы с окружностью 0,1? до 1.0?.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5ee007a85553df2b008b45db» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «4.Патч или микрополосковая антенна изготавливается на печатной плате. На микроволновых частотах легко создавать массивы из патчей, чтобы сформировать фазированную решетку, которая будет иметь усиление, направленность и возможность включать формирование луча и управление. «Data-embed-src =» https: //img.electronicdesign. ru / files / base / ebm / electronicdesign / image / 2020/06 / Antenna_101_Fig_4.5ee007a75633f.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» 4. Патч или микрополосковая антенна изготавливается на печатной плате. На сверхвысоких частотах легко создать массив патчей, чтобы сформировать фазированную решетку, которая будет иметь усиление, направленность и возможность включать формирование луча и управление.»]}%

Могут ли антенны показывать усиление?
Конечно. Антенна может повысить мощность сигнала так же эффективно, как если бы сигнал был усилен электронным усилителем. Он не усиливается как таковой, но усиление формируется в результате концентрации сигнала в более узком луче. Антенна становится более направленной.

Например, диполь концентрирует сигнал в двух лепестках. Следовательно, диполь имеет усиление мощности 1,64 дБ по сравнению с изотропной антенной.Это называется усилением в дБи по отношению к изотропному источнику. Но поскольку в реальной жизни не бывает изотропных источников, мы обычно относим любое усиление антенны к усилению диполя (дБд). Например, 0 дБд = 2,15 дБи.

Как выражается усиление антенны?
Обычно выражается в мощности диполя в дБ. Другим выражением является эффективная излучаемая мощность (ERP) — фактическое количество мощности, которое диполь должен излучать, чтобы произвести тот же эффект, что и усиленная антенна.Вы вычисляете ERP, умножая выходную мощность передатчика на усиление антенны, где усиление — это отношение мощностей, эквивалентное коэффициенту усиления в дБ. Иногда эталон усиления относится к изотропному излучателю, а не к диполю. В этом случае подходящим термином является эффективная изотропная излучаемая мощность (EIRP).

Какую антенну вы используете для усиления?
Есть много разных способов получения прироста. Большинство конфигураций основано на использовании нескольких антенных элементов, таких как несколько диполей или диполь плюс один или несколько паразитных элементов, на которые сигнал не подается напрямую.Знакомый пример — популярный Яги ( рис. 5, ).

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5ee007a81bd2532b008b45ed» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «5. Яги Уда, японский ученый, изобрел антенну Яги. Она состоит из центральной стрелы, прикрепленной к ведомому элементу, рефлектора и одного или нескольких направляющих (а). Чем больше количество элементов, тем больше коэффициент усиления и Диаграмма направленности наиболее сильна на конце стрелы рядом с директорами (b).Добавление дополнительных директоров сужает луч и увеличивает коэффициент усиления. «Data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/06/Antenna_101_Fig_5.5ee007a759f63.png?auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» 5. Яги Уда, японский ученый, изобрел антенну Яги. Он состоит из центральной стрелы, прикрепленной к ведомому элементу, рефлектора и одного или нескольких направляющих (а). Чем больше количество элементов, тем больше усиление и направленность. Диаграмма направленности наиболее сильна на конце стрелы рядом с директорами (b).Добавление большего количества директоров сужает луч и увеличивает усиление. «]}%

Ведомый элемент — диполь. Он используется с немного более длинным элементом, называемым рефлектором, и тремя более короткими элементами, называемыми директорами. Паразитные элементы фокусируют луч вперед с направлением излучения от директора. Такая антенна может обеспечить эффективное усиление мощности около 10 дБ.

Если добавить больше директоров, можно добиться еще большей выгоды. С семью или более директорами возможно усиление до 20 дБ.Ширина луча излучения очень мала, что может помочь минимизировать помехи от других станций поблизости.

Как работает параболическая или тарелочная антенна?
Антенна с максимальным направленным усилением, тарелка, использует дипольную или аналогичную антенну, но добавляет параболическую тарелку в качестве отражателя. Размещение антенны в фокусе параболы заставляет тарелку фокусировать входящий сигнал на антенне или сигнал, излучаемый диполем, фокусируется тарелкой в ​​очень узкий луч ( Рис.6 ).

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5ee007a8ffe8372d008b45e4» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «6. В параболической тарелке антенна размещается в фокусной точке. Это может быть диполь и рупор или любой другой тип антенны. Параболическая тарелка фокусирует сигнал в очень узкий луч, что дает огромное усиление ». data-embed-src = «https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/06/Antenna_101_Fig_6.5ee007a76273a.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» 6. В параболической тарелке антенна расположена в фокусе. Это может быть диполь и рупор или антенна любого другого типа. Параболическая антенна фокусирует сигнал в очень узкий луч, что дает огромное усиление. «]}%

Обычно ширина луча составляет менее 1 °. В зависимости от диаметра тарелки усиление может составлять более 50 дБ. Этот вид антенны отлично подходит для очень слабых сигналов, например, от спутников.

Есть ли другие распространенные направленные антенны?
Другой превосходной антенной с направленным усилением является фазированная антенная решетка, которая представляет собой группу диполей или эквивалентных антенн (патч, паз и т. Д.), Установленных в прямоугольную решетку. Типичные решетки могут быть размером четыре на четыре или 16 на 16. На антенны подаются линии передачи определенной длины для создания синфазных сигналов на антенных элементах. Добавление задержек или фазовых сдвигов создает сигналы на каждой антенне, которые могут помогать или подавлять друг друга.Это позволяет формировать, перемещать или иным образом управлять диаграммой направленности антенны.

Управляя фазами антенн, можно управлять диаграммой направленности в широком диапазоне ширины луча. С помощью специальных регулируемых фазовращателей луч антенны может быть расширен, сужен или направлен в определенном направлении. Это называется формированием луча. Фазированные решетки широко используются в военных радарах, но эти методы также применяются для сотовой радиосвязи для управления направленностью антенн сотовой связи с целью улучшения качества сигнала.

Если антенна действует как настроенная цепь, как я могу быть уверен, что у нее есть необходимая полоса пропускания?
Антенны резонансные, поэтому у них есть добротность и соответствующая ширина полосы (BW). Для большинства антенн эта полоса пропускания составляет примерно от 10% до 15% резонансной частоты. Важно, чтобы антенна имела достаточно широкий отклик, чтобы пропускать все необходимые боковые полосы, чтобы избежать искажений. Большинство антенн являются селективными, поэтому они могут избавиться от шума и некоторых гармоник, но вам не нужно обрезание боковой полосы. Если вы используете коммерческую антенну, посмотрите характеристики селективности или полосы пропускания, чтобы убедиться, что она подходит.В конструкции антенны физические размеры влияют на ширину полосы пропускания.

Делая элементы дипольной антенны очень тонкими с помощью проволоки, вы получаете очень узкую полосу пропускания. Но расширение их с помощью трубок или разветвление, скажем, в конфигурации «галстук-бабочка» значительно увеличивает пропускную способность.

Как антенна подключается к передатчику или приемнику?
Линия передачи соединяет антенну с передатчиком или приемником. Для коротких расстояний это, вероятно, будет короткая микрополосковая линия или полосковая линия на печатной плате.Коаксиальный кабель обычно используется на больших расстояниях в несколько футов и более. Импеданс линии передачи должен соответствовать импедансу антенны и передатчика / приемника, чтобы обеспечить передачу максимальной мощности.

Большинство цепей рассчитаны на импеданс 50 Ом, который хорошо сочетается с коаксиальным кабелем 50 Ом. С микрополосковой линией вы можете придать линии любой желаемый характеристический импеданс. Сложная часть — это согласование линии с антенной, сопротивление которой может составлять от нескольких Ом до нескольких тысяч Ом, в зависимости от типа и других условий.В большинстве приложений для согласования антенны с линией или линии с цепью используется некоторая форма цепи согласования импеданса LC.

Если импедансы не согласованы, будут отражения и высокий коэффициент стоячей волны (КСВ), что приведет к значительным потерям. Кроме того, старайтесь избегать использования коаксиального кабеля, потому что его затухание очень велико на микроволновых частотах. Доступен кабель с низкими потерями, но он по-прежнему сильно ослабляет сигнал. Сохраняйте максимально возможную длину и компенсируйте в передатчике или приемнике потери в кабеле с большим усилением.

Что такое КПД антенны?
Эффективность антенны похожа на эффективность в целом — отношение выходной мощности к входящей. Однако это обозначается по-разному. В большинстве случаев КПД учитывает потери I2R, потери в любом диэлектрике и потери, основанные на связи с другими устройствами. Что не может быть включено, так это любые потери, связанные с потерями рассогласования антенны и линии передачи, что приводит к отраженной мощности и более высокому КСВ.

Тем не менее, некоторые меры коэффициента полезного действия при любом изменении сопротивления излучения антенны.Большинство маленьких антенн не так эффективны. Все, что выше 50–60%, обычно хорошо, но всегда старайтесь улучшить это, если можете.

Стоит ли мне попробовать разработать свои собственные антенны?
Если вы не инженер РФ, то, наверное, нет. Конструкция антенны очень специфична и более чем сложна. Это также одна из тех ниш, где кажется, что работает черная магия. Конструкция антенны — это очень теоретический вопрос, но он в значительной степени основан на эмпирической работе и большом количестве экспериментов.

Если антенна простая, например диполь, заземляющий провод или петля, это может сработать для вас.В остальном на рынке есть тонны коммерческих антенн, способных удовлетворить практически любые потребности. В приложениях с большим объемом, вы даже можете получить специальную антенну. Для достижения наилучших результатов лучше покупать, а не строить.

Прочтите больше подобных статей на TechXchange: Antenna Design 101

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5ee007a81bd25372008b45e1» data-embed-element = «span» data -embed-size = «640w» data-embed-alt = «7. Керамические антенны Savvi от Ethertronics доступны для большинства стандартов беспроводной связи, таких как Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX и некоторых диапазонов сотовой связи.Длина варьируется от 4 мм до 14 мм. «Data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/06/Antenna_101_Fig_7.5ee007a761f27.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» 7. Керамические антенны Savvi от Ethertronics доступны для большинства стандартов беспроводной связи, таких как Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX и некоторых диапазонов сотовой связи. Длина варьируется от примерно 4 мм до примерно 14 мм. «]}%

ССЫЛКИ
American Radio Relay League, The ARRL Antenna Book , 1991

Френзель, Луис, Э., Principles of Electronic Communications Systems , 3rd edition, McGraw Hill, 2008

Волакис, Джон Л., Справочник по проектированию антенн , 4-е издание, МакГроу Хилл, 2007 г.

Осведомленность о радиочастотах

Последнее обновление: 27 октября 2020 г., 13:59:59 PDT

Узнайте об источниках и эффектах радиочастоты в Калифорнийском университете в Сан-Диего.

Определение радиочастоты (RF)

Радиочастота или электромагнитная энергия — это форма неионизирующего излучения. Когда на антенну подается высокочастотный ток, создается электромагнитное поле (ЭМП), несущее сигнал в пространстве. Испускаются электрические и магнитные волны. Это основа для беспроводного вещания (радио, телевидение) и связи (сотовые телефоны, Wi-Fi).

Диапазон РФ по электромагнитному спектру

Разные объекты работают / вещают на разных частотах. ВЧ-часть спектра находится в диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц. Диапазон этих частот используется для радио, телевидения, телекоммуникаций, Wi-Fi и спутниковой связи. Они попадают под неионизирующее излучение. OSHA классифицирует неионизирующее излучение как серию энергетических волн, состоящих из колеблющихся электрических и магнитных полей, движущихся со скоростью света. Неионизирующее излучение включает спектр ультрафиолетового (УФ), видимого света, инфракрасного (ИК), микроволнового (СВ), радиочастотного (РЧ) и чрезвычайно низких (СНЧ) диапазонов.Лазеры обычно работают в УФ, видимом и ИК диапазонах.

Характеристики радиочастотного излучения

Подобно лучу фонарика, RFR излучает невидимые волны наружу по горизонтали и прямо вперед, затухая во всех других направлениях по мере увеличения расстояния. RFR характеризуется длинной волной, низкой частотой и низкой энергией фотонов.

Возможные последствия радиочастотного воздействия

RF отличается от ионизирующего излучения (рентгеновские лучи, гамма-лучи), потому что у него недостаточно энергии для диссоциации электронов в ваших клетках (вызывая повреждение клетки / ДНК).Однако это может заставить их двигаться и вибрировать, что приводит к нагреванию клеток. Подобно нагреванию чего-либо в микроволновой печи, RF нагревает биологическую ткань. Если вы поглотите слишком много тепла, ваше тело не сможет его рассеять. Возможные эффекты аналогичны эффектам физической активности (потоотделение, повышение температуры тела) и, в конечном итоге, теплового стресса (головная боль, головокружение, тошнота). Обычно люди не сталкиваются с экстремальными уровнями, вызывающими такой нагрев. Федеральная комиссия по связи (FCC) регулирует радиопередачи для защиты людей от вреда.

Общие источники РФ по кампусу

Следующее оборудование можно найти в Калифорнийском университете в Сан-Диего, и все оборудование работает в соответствии с требованиями безопасности FCC:

• Антенны сотовой связи (вышки сотовой связи) монтируются несколькими способами, например на крыше, сбоку здания или на опоре / вышке. Перед установкой планы проверяются, чтобы убедиться, что их выбросы находятся в пределах ограничений FCC.
• Системы беспроводной локальной сети (внутренние и внешние) работают с очень низким энергопотреблением (меньше, чем у сотового телефона).Только одобренное оборудование может быть использовано для построения WLAN, управляемой университетским городком.
• Микроволновые печи широко используются в офисах кампусов и исследовательских лабораториях. Утечка в коммерческой микроволновой печи очень необычна, но неправильное использование, повреждение или сбои блокировки стали причиной утечки в духовках. Любую микроволновую печь с подозрением на протечку необходимо вывести из эксплуатации.
• Волноводы, коаксиальные кабели, генераторы, уплотнители и печи.

Наиболее важным аспектом контроля опасностей микроволнового / радиочастотного излучения является тщательный физический осмотр источника.Источники утечки обычно проявляются смещением дверей или пластин, отсутствием болтов или физическим повреждением плоских поверхностей. Источники, которые предположительно протекают, следует отремонтировать, а затем обследовать с помощью соответствующих приборов, чтобы убедиться, что утечки больше нет.

Знаки радиационные радиационные

• Общественность: читайте и следуйте указателям — не входите в неразрешенные зоны. Как я могу избежать или уменьшить воздействие радиочастотного излучения?
• Сервисные услуги: если вам нужно работать непосредственно перед антенной, используйте информационную наклейку, чтобы связаться с оператором связи и завершить работу по номеру объекта. Используйте процедуры блокировки / маркировки. Операторам следует отключить антенны перед ремонтом или обслуживанием. Сотрудники, работающие на определенных объектах, должны быть осведомлены о расположении антенн и опасностях, а также о том, как избежать их воздействия.Если вы часто работаете в районе антенн, который, по вашему мнению, может привести к превышению профессионального предела FCC, вы можете обратиться к своему руководителю или в отдел радиационной безопасности для получения дополнительных инструкций. Может быть предоставлено устройство мониторинга.

Узнать больше

беспроводных сетей сообщества | TSLAC

Руководство для библиотечных советов, преподавателей и лидеров сообщества

Версия 1.0

Глава 8. Как работает беспроводное радиочастотное соединение

RF обычно используется в индустрии беспроводной связи для описания оборудования, использующего радиоволны для передачи звуков и данных из одной точки в другую. В компьютерных сетях RF используется для описания сетевых устройств (концентраторов, мостов и т. Д.), Которые передают сигналы данных с помощью радиоволн вместо кабелей данных или телефонных линий. В этой главе описано, что требуется для включения этой беспроводной сети.

Я предполагаю, что у вас есть базовое понимание концепций, связанных с созданием глобальной или муниципальной сети (эти концепции представлены в предыдущей главе «Глобальные сети, MAN и Интернет»). Так что, если вы не уверены, просмотрите эти концепции, прежде чем продолжить. Как только вы будете готовы, продолжайте читать и окунитесь в мир беспроводных сетей.

Что такое беспроводные технологии?

«Беспроводные» продукты, от автомобилей с дистанционным управлением до сотовых телефонов, используют форму энергии, известную как электромагнитное излучение, для передачи сигналов.Сигналы могут быть образцом вибраций, обычно воспринимаемых человеческим ухом как звук. Или это могут быть резкие изменения частоты или интенсивности, используемые для кодирования сигналов данных. Как бы то ни было, электромагнитное излучение переносит их через свободное пространство. Мы подробно рассмотрим это чуть позже. Во-первых, давайте опишем четыре наиболее распространенных формы беспроводных технологий: спутниковую, микроволновую, инфракрасную и радиосвязь.

Спутниковая связь

Обычно спутниковая связь недоступна для небольших организаций для подключения к сети.Стоимость аренды транспондера непомерно высока. Однако одним жизнеспособным исключением является использование спутников для подключения конечных пользователей к Интернету. Несколько компаний в настоящее время предлагают высокоскоростной доступ в Интернет для домашних и деловых клиентов посредством установки небольшой параболической антенны ( спутниковая антенна ).

Хотя этот тип подключения обеспечивает скорость загрузки со скоростью более 400 Кбит / с, это строго односторонняя среда. Чтобы воспользоваться этими услугами, конечные пользователи также должны поддерживать наземное физическое подключение (более низкую скорость) к Интернету.В этом сценарии запросы отправляются на веб-сайты через наземное соединение и принимаются через спутниковое соединение. Это обеспечивает быстрое время отклика из Интернета, но не подходит для подключения к сети сообщества.

С другой стороны, исследуются новые спутниковые технологии. Спутники на низкой околоземной орбите (НОО) развертываются во время написания настоящего руководства. С появлением сотен таких спутников в ближайшие несколько лет стоимость передачи и приема спутниковых технологий может снизиться.Такие проекты, как Iridium (http: //www.iridium.com/) и Teledesic (http://www.teledesic.com), ждут внимания в ближайшие несколько лет. Иридиум развертывается как альтернатива беспроводной телефонной связи. Teledesic, известный под названием «Интернет-в-небе», призван предоставлять услуги беспроводного Интернета для предприятий, школ и конечных пользователей.

СВЧ-связь

Полный электромагнитный спектр включает множество типов длин волн, с которыми мы хорошо знакомы, по крайней мере, на словах.Первым среди них является видимый свет. Два других типа длин волн, расположенных на обоих концах видимого спектра, — это инфракрасный и ультрафиолетовый свет. Это длины волн, которые приносят нам технологию «ночного видения» и кабинки для загара соответственно. Другая часть электромагнитного спектра, с которой мы становимся знакомыми, — это частоты, называемые микроволнами . Они существуют ниже инфракрасных частот, но выше обычных радиочастот.

Многие из услуг передачи данных, предлагаемых крупными телекоммуникационными компаниями, поддерживаются микроволновыми технологиями.Хотя это жизнеспособная альтернатива даже для частных сообщений, у нее есть два недостатка. Во-первых, микроволновая связь требует лицензирования FCC. Во-вторых, стоимость внедрения микроволновой технологии (инфраструктура башни / тарелки) выше, чем у других вариантов. С другой стороны, микроволновая связь чрезвычайно устойчива к помехам. Но из-за своей стоимости это не будет адекватной альтернативой для многих сетей сельских сообществ.

Инфракрасная связь

Компьютерные технологии, использующие инфракрасный спектр, становятся все более распространенными.Например, беспроводные клавиатуры и приемники обычно распространяются с компьютерами, которые служат основой для домашних развлекательных систем. Ресивер подключается к разъему клавиатуры на задней стороне корпуса компьютера. Инфракрасный передатчик, работающий на собственной частоте (каждый производитель беспроводной клавиатуры обычно использует другую частоту), преобразует кодировку нажатия клавиш в инфракрасный сигнал и отправляет его на приемник. Кроме того, некоторые компьютеры теперь оснащены инфракрасным портом, который позволяет передавать информацию с портативного или карманного компьютера на настольный компьютер.

Существуют также сетевые мосты / маршрутизаторы, которые используют инфракрасные частоты для передачи данных. (В данном руководстве инфракрасная связь включает лазерную технологию, используемую для передачи данных.) Как и микроволновая технология, инфракрасная связь обеспечивает высокоскоростное соединение. Но решения для инфракрасной связи дороги в реализации.

В большинстве случаев с общественной инфраструктурой радио и микроволновое оборудование предлагают наиболее эффективную форму беспроводной связи. Из-за проблем с лицензированием и стоимостью мы решили сосредоточиться на беспроводной радиочастоте.В оставшейся части этой главы мы простым языком обсудим основные аспекты использования радиочастот для передачи компьютерных данных.

Обычное использование РФ

Несмотря на то, что фраза «беспроводная радиосеть» может показаться загадочной, лежащая в основе технология очень распространена. Он использует радиоволны, тот же тип энергии, который используется для передачи радио- и телепередач. Двусторонняя радиосвязь и рации также используют эту технологию.

Космическая программа использует радиоволны для управления компьютерами на борту космических капсул и зондов, а также для приема сигналов от других устройств.Помните видеотрансляции с поверхности Луны? Цветные фотографии поверхности Марса? Все это было преобразовано в радиоволны и передано на Землю с помощью радиотехники.

Думая о радио и телевидении, вы, вероятно, уже можете определить некоторые компоненты, необходимые для работы беспроводной сети RF: радиопередатчик, радиоприемник, антенну и кабель от антенны к приемнику или передатчику. Добавьте пару других компонентов для защиты оборудования, таких как грозовые разрядники и шумовые фильтры, и вы уже в значительной степени перечислили, что вам нужно.

Вы думали, что это будет сложно, не так ли? В следующих нескольких разделах мы опишем, что участвует в передаче данных по радиочастоте и как можно надежно установить беспроводное сетевое соединение.

Радиоволны

Когда радиоволны описываются как технология, используемая для трансляции радио- и телепрограмм, некоторые люди предполагают, что радиоволны чем-то похожи на звуковые. Отсюда и термин «радиоволны». Звук издается, когда что-то заставляет воздух вибрировать.Эта вибрация передается на наши барабанные перепонки, когда приходит звуковая волна. Затем вибрация преобразуется в сигнал, передаваемый в наш мозг, где мы воспринимаем звук. Но радиостанции транслируют свои сигналы по воздуху, так почему бы нам не слышать их без радиоприемника?

Это вопрос с подвохом. Радиоволны на самом деле совсем не похожи на звуковые. Они не создают вибрации в наших ушах. Они не полагаются на колебания воздуха; фактически, им не нужен воздух для передачи.Вместо того чтобы быть вибрацией, они представляют собой форму энергии. Они являются частью так называемого электромагнитного спектра . Этот энергетический спектр включает весь спектр излучения, создаваемого взаимодействием электронов и магнитных полей. Как мы упоминали во врезке «Радиоволны», эти типы излучения включают радиоволны, микроволны, инфракрасный свет, видимый свет, ультрафиолетовый свет и рентгеновские лучи.

Хорошо, не будем слишком углубляться в физику. Скажем так, радиоволны сродни световым волнам.Они также похожи на микроволновые печи и рентгеновские лучи. Все это формы излучения, созданные свойствами электромагнитных полей. Например, радиоволны создаются, когда электроны проходят через проводник, такой как электрический провод. Ток создает магнитное поле. Колебания тока вызывают изменения магнитного поля, создавая волн электромагнитной энергии или излучения. Другие формы электромагнитного излучения производятся другими атомными процессами (мы обязательно пропустим курс атомной физики!).

Эти изменения в магнитном поле называются волнами, потому что энергия колеблется, — интенсивность повышается до пика, спадает до минимума, а затем снова поднимается до своего пикового уровня. Расстояние между двумя последовательными пиками или впадинами называется длиной волны энергии .

Все эти формы энергии движутся с одинаковой скоростью — скоростью света. Единственная разница между ними — длина волны. Радиоволны самые длинные. Гамма-лучи самые короткие.Поскольку гамма-лучи короче и движутся с той же скоростью, что и радиоволны, большее их количество может пройти заданную точку за одну секунду. Количество волн, проходящих через точку за одну секунду, называется частотой энергии . Гамма-лучи имеют гораздо более высокие частоты, чем радиоволны.

Частота измеряется в единице, называемой герц , в честь Генриха Герца, одного из первых экспериментаторов радиоволн (первоначально радиоволны назывались волнами Герца). Гц обычно определяется как один цикл в секунду или одна волна в секунду. Итак, спектр электромагнитных волн описывается в герцах, обычно сокращенно Гц .

Как и скорости передачи данных, частоты могут быть очень большими, поэтому для их обозначения используются стандартные большие единицы: кило (K), мега (M) и гига (G). Радиоволны имеют частоты от 150 кГц (килогерц) до 300 ГГц (гигагерцы). Напротив, световые волны намного короче и имеют гораздо более высокие частоты.Частоты световых волн находятся в области около 100 триллионов герц или 100 ТГц (терагерц).

Радиодиапазоны

Чтобы люди в Соединенных Штатах не мешали друг другу использовать радиосигналы, Федеральная комиссия по связи (FCC) отвечает за выделение небольших участков радиочастот для конкретных целей. Это лицензионных частот . Чтобы транслировать радиосигналы на этих частотах, вы должны подать заявку в Федеральную комиссию связи США за лицензией.

Однако, чтобы разрешить использование некоторого радиоспектра для небольших приложений, для которых не требуется лицензия, FCC выделила три отдельных диапазона радиочастот как общедоступных диапазонов. Для использования оборудования, передающего на этих частотах, лицензия не требуется. Они называются диапазонами ISM , сокращенно от промышленных, научных и медицинских диапазонов. В таблице 10 показаны частоты, зарезервированные для этих диапазонов.

Обратите внимание, что доступная полоса пропускания увеличивается в более высоких частотных диапазонах. Эти более высокие частоты будут поддерживать более высокие скорости передачи данных. Поэтому многие продаваемые сегодня беспроводные мосты работают в частотах 2,4 и 5,7 ГГц. По мере увеличения пропускной способности компьютерные сети становятся все более реальной возможностью.А поскольку все больше компаний производят продукты для радиочастотных беспроводных сетей, цены продолжают падать, что делает беспроводные сети жизнеспособной альтернативой наземным линиям связи во многих регионах.

С другой стороны, всякий раз, когда становится доступной нелицензионная технология, рано или поздно наступает момент, когда один пользователь мешает другому использовать ту же технологию. Помните помешательство на радио CB 1970-х годов? ОС также работали на общественных радиочастотах. Поскольку они не лицензировались и не регулировались и были очень недорогими, многие люди пытались их использовать.Даже когда стали доступны 40-канальные радиостанции, слишком много людей все еще пытались использовать слишком мало каналов связи. Их популярность пошла на убыль.

Что удерживает нелицензированные диапазоны ISM от чрезмерного использования? Есть два основных различия в том, как реализована радиочастотная беспроводная сеть, которая минимизирует помехи и конкуренцию за использование доступной полосы пропускания. Первый относится к способу передачи сигнала данных по радиоволнам. Второй относится к типу антенн, используемых для излучения и приема радиосигналов.Давайте сначала рассмотрим технологию передачи.

Технология распространения спектра

Большинство технологий связи, с которыми мы знакомы — радио, телевидение, двусторонняя радиосвязь — используют так называемую узкополосную связь . Каждая станция или канал работает в очень узком диапазоне радиочастотного спектра. Поскольку станции назначается этот конкретный диапазон, а FCC гарантирует, что никакие другие радиовещательные компании в данной местности не используют этот же диапазон посредством лицензирования, нет никаких помех.Радиус действия каждой станции ограничен, поэтому одну и ту же частоту можно повторно использовать на большом расстоянии без помех.

Поскольку многие устройства могут использовать диапазоны ISM в локальной области, требуется дополнительная технология, чтобы различные сигналы не мешали друг другу. К счастью, за последние пятьдесят лет была разработана технология, которая позволяет такое «совместное использование» полосы пропускания. Эта технология позволяет распространять радиосигнал по широкому «спектру» радиочастот, сводя к минимуму влияние узкополосных помех.В большинстве случаев только небольшие части передачи искажаются какими-либо помехами, а методы кодирования позволяют повторно захватить эти данные. Эта технология теперь широко известна как расширенный спектр .

В настоящее время используются два разных метода разбрасывания. Оба используют закодированный образец общения. Приемное устройство синхронизируется для использования того же шаблона и успешного приема передачи. Любой другой радиоблок воспринимает сигнал как шум, потому что он не запрограммирован соответствующим кодированием.Эти два метода называются расширенным спектром со скачкообразной перестройкой частоты и расширенным спектром прямой последовательности . Я подробно расскажу о каждом, но хочу начать со скачкообразной перестройки частоты. Он был задуман первым, и за ним стоит замечательная история.

Расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) . Военные США разработали радиотехнологию под названием с расширенным спектром в 1950-х и 1960-х годах. Очевидно, первой проблемой было обеспечение того, чтобы радиопередачи не перехватывались.Вторая забота заключалась в том, чтобы средства связи управляемых ракет не были заглушены радиопередачами противника.

Хотя эта проблема была разработана и реализована военными США, она была впервые решена Хеди Ламарр, известной актрисой австрийского происхождения в 1930-х и 1940-х годах. Она и композитор Джордж Антейл запатентовали эту идею в 1940 году. Она настолько опередила свое время в концептуализации идеи, что так и не получила денежного вознаграждения за свой патент. Срок действия патентной лицензии истек до того, как государственная и коммерческая реализация концепций произошла.Вы можете прочитать эту историю более подробно, посетив веб-сайт «техники секретных коммуникаций» по следующему адресу.

http://www.ncafe.com/chris/pat2/index.html

Вот как работает идея. Сигнал связи (голос или данные) разбивается на отдельные части. Вместо того, чтобы передавать сигнал непрерывно в одной узкой полосе частот, несколько частей передаются отдельно в широком спектре радиочастот. Используется определенный, но случайно появляющийся шаблон непоследовательных полос, при этом последовательные части передаются в следующем частотном диапазоне в шаблоне.С другой стороны, приемник настроен на прием сигналов по той же схеме. Затем радиоприемник собирает детали в исходный сигнал. Поскольку может быть разработано много различных шаблонов, можно иметь несколько радиостанций, передающих одновременно, но никогда в одно и то же время на одной и той же частоте.

Процесс быстрого перехода с одной частоты на другую называется скачкообразной перестройкой частоты . И, следовательно, метод называется расширенным спектром со скачкообразной перестройкой частоты .

Скачкообразная перестройка частоты имеет два преимущества. Электрический шум — случайные электромагнитные сигналы, которые не являются частью какого-либо сигнала связи — будут влиять только на небольшую часть сигнала. Также будет сведено к минимуму влияние любых других форм радиосвязи, работающих в узких полосах спектра. Любая такая интерференция приведет лишь к незначительному снижению качества передачи голоса или небольшой потере данных. Поскольку сети передачи данных подтверждают успешное получение данных, любые недостающие части инициируют запрос на передачу потерянных данных.

Распространенный спектр прямой последовательности (DSSS). Расширение прямой последовательности сильно отличается от скачкообразной перестройки частоты. Вместо разделения сигнала данных на части, прямое упорядочение кодирует каждый бит данных в более длинную битовую строку, называемую микросхемой . Обычно для микросхемы используется от 11 до 20 бит, в зависимости от приложения. Поскольку военные требуют гораздо более высокой степени безопасности, они обычно используют гораздо более длинные микросхемы — даже длиной от 1000 до 10 000 бит! Одиннадцатибитовый чип показан ниже.

0 = 10010010110

1 = 01101101001

Обратите внимание, что двоичная строка, кодирующая 0, имеет форму, противоположную строке, кодирующей 1 — где «1» используется в одном чипе, а ноль используется в другом.

Затем микросхема используется для модуляции (изменения) сигнала, генерируемого радиопередатчиком, распространяя сигнал по широкой полосе частот. Приемник использует тот же код и, таким образом, прослушивает уникальную сигнатуру по всему частотному спектру. Затем он декодирует сигнал обратно в исходные данные.

Это упрощенное объяснение очень технического предмета, но, надеюсь, оно даст вам представление о том, как работает расширенный спектр. Суть в том, что технология расширенного спектра позволяет нескольким радиосигналам работать в открытом, нелицензируемом диапазоне с минимальными помехами. Это также обеспечивает безопасность передачи.

Радиосигналы как среда передачи данных

Теперь, когда вы немного ближе познакомились с тем, что такое радиосигналы и как их можно использовать в общедоступном диапазоне частот, не создавая общего хаоса, давайте посмотрим, как эти радиосигналы используются для создания сетевой среды передачи. .

Компьютерные сети используют вариации электрического тока для передачи данных от одного компьютера к другому. Несмотря на то, что каждый тип кабеля (коаксиальный, тонкий коаксиальный и неэкранированная витая пара) имеет свои собственные электрические свойства, существует сходство в том, как электрические сигналы передаются от одной сетевой карты к другой с использованием этих носителей. Использование телефонной «линии», аналоговой или цифровой, немного усложняет процесс, но ненамного. Однако при использовании оптоволоконного кабеля, в котором в качестве среды используются световые волны, и радиосигналов, в которых в качестве среды используются радиоволны, процесс несколько сложнее.(Оптоволоконная передача заслуживает отдельной работы, поэтому я пропущу ее здесь.)

Чтобы увидеть, как электрические сигналы превращаются в радиосигналы, давайте рассмотрим два радиокомпонента беспроводного соединения для передачи данных: радиоприемопередатчик и антенну.

Радиоприемопередатчики

Чтобы создать соединение с компьютерной сетью по радиоволнам, необходимы две части головоломки. Во-первых, необходимо сетевое устройство, такое как мост или маршрутизатор. Сетевой мост / маршрутизатор обрабатывает трафик данных.Он направляет соответствующие сигналы данных, связанные с компьютерной сетью в одном здании, в сеть на другом конце радиосвязи. Во-вторых, требуется радиопередатчик и приемник, обычно называемый приемопередатчиком . Радиоприемопередатчик управляет передачей радиосигнала между местоположениями.

Интересная часть этого брака технологий заключается в том, что радиоприемники всегда имеют дело с электрическими сигналами. Радиопередатчик модулирует или изменяет электрический сигнал, так что его частота повышается до частоты, соответствующей радиосвязи.Затем сигнал передается на радиоантенну. Подробнее о работе антенн мы поговорим в разделе «Как работают антенны».

На другом конце передачи приемная часть радиоприемопередатчика принимает радиосигнал и демодулирует его обратно до нормальной частоты. Затем полученный электрический сигнал передается на сторону моста / маршрутизатора для обработки в сети. Хотя фактический процесс модуляции / демодуляции является техническим, концепция радиопередачи очень проста.

Аналогичным образом, когда ответ отправляется обратно исходному узлу, радиоприемопередатчик «переключается» из режима приема в режим передачи. Радиоприемопередатчики на каждом конце имеют эту характеристику. Передача-прием, передача-прием. Они меняют режимы тысячи раз в секунду. Эта характеристика приводит к задержке связи, называемой задержкой . Это специфично для радиосвязи и отрицательно влияет на пропускную способность. См. Раздел «Пропускная способность vs.Скорость передачи данных »ниже для получения дополнительной информации.

Как работают антенны

В середине процесса радиопередачи / приема находятся две антенны: одна у здания, из которого передается сигнал, а другая — у здания, принимающего сигнал. Конечно, можно иметь одно центральное место и несколько удаленных мест, подключенных к сети. Однако для обсуждения давайте представим процесс связи как прямую линию от одной антенны к другой.

Для передачи модулированного радиосигнала через антенну проходит электрический ток, создавая магнитное поле, которое колеблется с заданной частотой. Колебания тока вызывают небольшие колебания радиочастоты. Эти радиоволны излучаются наружу от антенны в виде «луча» в соответствии с конструкцией антенны.

С другой стороны, когда радиостанция находится в режиме приема, антенна пассивна. Электромагнитное излучение исходящей антенны проходит через приемную антенну.Это создает магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует электрический ток через антенну. Ток проходит через радиоприемник и снова демодулируется в электрический сигнал той же формы, что и исходный электрический сигнал от первого сетевого моста / маршрутизатора. Этот электрический сигнал проходит к мосту / маршрутизатору принимающего устройства как обычный сигнал данных.

Как по волшебству, сигнал данных передается от одного сетевого моста / маршрутизатора к другому без необходимости использования соединительного провода или за его счет.Более подробная информация о различных антеннах, используемых в беспроводной сети, представлена ​​в следующем разделе.

Типы антенн

Поскольку радиооборудование, используемое в беспроводных сетях, по закону должно быть очень маломощным, чтобы минимизировать помехи другим устройствам, требуемые антенны гораздо более сфокусированы, чем те, которые используются в радио или телевизионных приложениях. Степень фокусировки, которую они используют при передаче сигнала, и соответствующая им способность «выделять» определенные радиосигналы называется усилением .Коэффициент усиления измеряется в децибелах , сокращенно дБ .

Есть две основные категории антенн: направленные и всенаправленные. Направленные антенны фокусируют свою энергию в узких узких лучах. При приеме сигналов направленные антенны не «видят» сигналы, поступающие из-за пределов «луча», на который они сфокусированы. Это устраняет значительную часть потенциальных помех от других радиоисточников и способствует сосуществованию нескольких систем беспроводной связи с минимальными помехами.

Всенаправленные антенны передают свою энергию по полному кругу. Распространение радиосигнала на такую ​​большую площадь снижает энергию сигнала. Это сильно ограничивает расстояние, на котором сигнал может быть эффективно передан и принят. Следовательно, передачи через всенаправленную антенну не проходят так далеко до ухудшения качества, как передачи от направленных антенн. (Однако для обоих типов антенн доступны усилители для увеличения дальности передачи.)

Эти характеристики делают каждый тип антенны оптимальным в различных ситуациях.Для сетей, включающих более двух зданий, называемых многоточечными соединениями , всенаправленная антенна на центральном узле будет наиболее рентабельной. На каждом удаленном узле устанавливается направленная антенна, направленная назад на всенаправленную антенну центрального узла. Поскольку всенаправленная антенна передает во всех направлениях, каждая удаленная антенна может принимать свой сигнал и передавать обратно.

С другой стороны, некоторые сетевые соединения включают только два отдельных здания.Они называются двухточечными соединениями . В этих ситуациях на каждом сайте используется направленная антенна, направленная одна на другую.

Доступны оба типа антенн с различными уровнями усиления. В таблице 4 показаны некоторые распространенные типы антенн, их усиление, максимальное расстояние, на котором они эффективны, и их приблизительная стоимость.

Другие компоненты беспроводных подключений

Помимо беспроводного моста и антенны, есть еще несколько элементов, необходимых для создания функционального беспроводного сетевого подключения.В процессе определения системы некоторые легко упустить из виду.

Наборы функций . Некоторые производители продают свои беспроводные мосты отдельными блоками. В таких случаях физический блок радио / моста имеет базовую стоимость. Программные функции, такие как маршрутизация и шифрование отдельных протоколов, продаются как отдельные модули. Однако они могут потребоваться в вашей реализации. Обязательно полностью сообщите свои потребности торговому посреднику / интегратору / установщику, который устанавливает ваше беспроводное соединение.

Внешние кабели . Для всех беспроводных установок должен быть кабель, который соединяет антенну с радио в беспроводном мосту. Поскольку он выходит за пределы здания, он называется внешним кабелем. При покупке всех компонентов в комплекте внешний кабель прилагается. В зависимости от того, где находится беспроводной мост внутри вашего здания, и где установлена ​​антенна, может потребоваться дополнительная длина кабеля.

Чтобы поддерживать беспроводную систему в соответствии со спецификациями, важно минимизировать длину кабеля.При необходимости можно разместить беспроводной мост в одном месте в здании и проложить сетевой кабель от него к сетевому соединению в другом месте здания. Обязательно физически закрепите мост, если он расположен в общественном месте.

Грозовой разрядник . Поскольку задействованы внешние антенны, угроза удара молнии может быть очень реальной. Убедитесь, что приняты надлежащие меры для сведения к минимуму риска ударов молнии. Большинство производителей беспроводных мостов продают дополнительное устройство, называемое грозовым разрядником.Обычно он устанавливается между антенной и мостом. Также убедитесь, что антенна правильно заземлена.

Фильтр выхлопных газов . Некоторые производители предоставляют еще один дополнительный компонент, известный как фильтр выбросов. Это снижает уровень посторонних шумов, которые могут мешать электрическому сигналу на пути от антенны к беспроводному мосту. Он также устанавливается между антенной и мостом.

Мачта или башня . Когда невозможно получить прямую видимость между двумя антеннами, участвующими в беспроводном соединении, мачта или радиомачта могут обеспечить дополнительную высоту для антенны, устраняя препятствия, такие как деревья или здания, которые находятся на пути радиосигнал.(См. Главу 3 для получения дополнительной информации о проблемах прямой видимости.) Мачты обычно устанавливаются на крыше и могут достигать 10-50 футов в высоту. Если в вашей реализации используется мачта, убедитесь, что она правильно закреплена, чтобы минимизировать риск повреждения ветром.

Радиомачты обычно представляют собой независимые конструкции, возводимые для поднятия антенн, когда требуется увеличение расстояния. Они также могут потребоваться, когда высокие здания (более трех этажей) или топографические объекты находятся прямо на пути радиосигнала между двумя антеннами.Башни можно возводить на высоте от 50 футов и выше. Очевидно, что в зависимости от области применения стоимость возведения высоких башен может быть непомерно высокой.

Кабель передачи данных . Сетевой кабель для передачи данных необходим для подключения беспроводного моста к внутренней сети (к концентратору, коммутатору или повторителю). За этот кабель, как правило, отвечает отдельное лицо. Если беспроводной мост находится на значительном расстоянии от сетевого оборудования, для установки этого кабеля может потребоваться установщик кабеля.В этом случае обязательно обсудите прокладку кабеля со своим установщиком беспроводной сети при выборе системы.

Пропускная способность и скорость передачи данных

Последнее слово о беспроводном подключении уместно. В таблице 9 я перечислил теоретическое время загрузки романа Тома Клэнси с использованием различных типов подключения. Они являются теоретическими, поскольку реальная сетевая передача включает в себя некоторые «накладные расходы» или дополнительную информацию, отправляемую для помощи в доставке фактических данных.

В сети данные разделяются на части и упаковываются для передачи по сети.Эти блоки, получившие название пакетов , содержат дополнительную информацию. Думайте о прикрепленной информации как о «адресной метке» для пакета. Как минимум, «метка» имеет адрес своего получателя в сети и адрес отправляющего компьютера. Он также имеет порядковый номер, чтобы пакеты можно было собрать в правильном порядке. (Есть и другие предметы, но они подходят для наших целей.)

Из-за этой дополнительной информации скорость передачи данных, связанная с любым носителем, относится к максимальному общему объему данных, передаваемых за секунду, включая «адресные метки».»Фактический передаваемый контент меньше.

В беспроводной сети накладные расходы даже больше, чем при кабельной связи. Поскольку используется радио, для переключения из режима передачи в режим приема используется небольшой промежуток времени. Другие внутренние функции, необходимые для приема сигналов данных от моста и их изменения для работы по радиосвязи, занимают больше времени. Поскольку потерянное время равно потере пропускной способности, радиосвязь обычно не так эффективна, как прямое кабельное соединение.

Для беспроводных мостов обычно предусмотрены две спецификации. Термин скорость передачи данных обычно используется для определения теоретической скорости передачи битов для конкретной реализации радиочастотной передачи. Пропускная способность указывает максимальный объем данных, который может быть передан по ссылке. Некоторые технологии распределения более эффективны, чем другие, поэтому их производительность может быть разной.

Как правило, вы можете разделить скорость передачи данных пополам, чтобы получить оценку фактической пропускной способности.При оценке пропускной способности в таблице 2 я включил диапазон пропускной способности для каждого уровня производительности беспроводного моста: нижний предел соответствует правилу половинной скорости передачи данных, а верхний предел — это среднее значение пропускной способности, заявленное поставщиком.

Сводка

В этой главе мы обсудили технические аспекты беспроводного подключения к радиочастотной сети. Вот некоторые из наших замечаний:

• Радиоволны подобны световым волнам — это электромагнитная энергия, движущаяся со скоростью света.
• Частота равна количеству волн, которые проходят определенную точку за одну секунду. Мера частоты герц .
• Есть три безлицензионных диапазона радиочастот, используемых в радиочастотных беспроводных сетях. Они называются диапазонами ISM (промышленные, научные и медицинские).
• Расширенный спектр передачи позволяет осуществлять множественную беспроводную передачу в одних и тех же частотных диапазонах без помех.
• Два метода расширения спектра называются расширенным спектром со скачкообразной перестройкой частоты и расширенным спектром прямой последовательности .
• Есть несколько компонентов, необходимых для реализации канала беспроводной сети RF:
  • Беспроводные мосты
  • Дополнительные наборы функций программного обеспечения
  • Антенны, направленные и всенаправленные (для многоточечных соединений)
  • Внешние кабели
  • Грозовой разрядник
  • Мачты или башни
  • Кабель передачи данных (от моста к сетевому концентратору)

НАЗАД | СОДЕРЖАНИЕ | СЛЕДУЮЩИЙ

Основы RF: распространение радио | EE Times

По Брюс А. Фетте 12.10.2007 0