منوی محصولات
منوی محصولات

مفاهیم پایه در مخابرات

دوشنبه ۱۱ اردیبهشت ۱۳۹۶

مفاهیم پایه در مخابرات

Image result for ‫BTS مخابرات‬‎

میتوان گفت که پدر علم مغناطیس و مبحث امواج الکترو مغناطیس ماکسول (Maxwell) میباشد که با 4 معادله خود این علم را پایه گذاری نمود.این معادلات پایه و اساس تمامی معادلات و دستگاه های الکترو مغناطیس را تشکیل میدهند . جیمز کلارک ماکسول (1879-1831) در سال 1864 در حضور انجمن سلطنتی انگلستان نطریه خود را مبنی بر اینکه نور و امواج الکترو مغتاطیس پدیده های یکسانی هستند ارائه کرد.همچنین پیش بینی کرد نور و اختلالات الکترو مغناطیس را میتوان به صورت امواج رونده دارای سرعت برابر توجیه کرد.

 

معادلات ماکسول:

 

مشخصات امواچ : 

دامنه (AMPLITUDE) : 
حداکثر اندازه موج (ولتاژ) را گویند 

فرکانس (FREQUENCE) : 
اندازه نوسان موج در ا ثانیه 

طول موج(WAVE LENGH) : 
اندازه مسافت طی شده در یک نوسان 

پریود (PERIOD) : 
مقدار زمان لازم برای یک نوسان کامل 

امواج الکترو مغتاطیس (ELECTROMAGNETIC WAVE) : 
از دو موج الکتریکی و مغناطیسی عمود بر هم تشکیل شده است که با سرعت نور بدون احتیاج به ماده منتشر میشود. 

مد انتشار: 

Transverse electromagnetic wave) TEM) :
میدانهای الکتریکی و مغناطیسی بر راستای موج عمودند. 

TM :
فقط میدانهای مغناطیسی 

TE :
فقط میدانهای الکتریکی

 

  فرستنده(TRANSMITTER)  :

 برای ارسال  امواج به کار میرود.

 گیرنده (RECEIVER) :

 برای دریافت  امواج به کار میرود.

  نویز (NOISE) :

 به هر سیگنال نا خواسته که میتواند بر روی سیگنال پیام اثر نا مطلوب بگذارد.

 تقویت کننده (AMPLIFIRE):

 برای تقویت موج قبل از ارسال برای کاهش اثرات نویز در فضا به کار میرود.

 اجزاء فرستنده:

 1-       تقویت کننده(AMPLIFIRE)

 2-       مدولاتور (MEDULATOR)

 3-       انتن(ANTENNA)

 برای فرستادن امواج مایکروویو بعد از تمام مراحل از لامپهای کلایسترون استفاده میشود.

 خطوط انتقال: (TARNSMITTER LINE)

 1- خلا:

موج به راحتی در این محیط منتفل میشود اما نویز در این محیط بسیار زیاد است.

 2- سیم مسی معمولی(CABLE)

 برای انتقال با پهنای بااند کم استفاده میشود.

 3- کابلهای هم محور(COAXIAL CABLE)

 تا 600 مگا بیت و بیشتر میتواند با نویز کم اطلاعات را منتقل کند

 4- موج بر(WAVE GUIDE)

 لوله های تو خالی برای انتقال امواح به شکل مستطیل یا دایره ذر فرکانس بیار بالایی کار میکند

 5- فیبر نوری:(FIBER OPTIC)

 موجبر عایقی است که لا استفاده از پدیده انعکاس موج در داخل عایق انشار پیدا  میکند.دارای پهنای باند بسیار بالای است و حتی امواج مغناطیسی بیرونی هم بر ان اثر نمیکند..

 6- استریپ لاین:(STRIP LINE)

 خطوط مسطح برای فرکانسهای بالا که به مدارات مچتمع به خوبی کار میکند.

  نواع انتن: 
آنتن های ساده: 

1- دو قطبی کوچک  (SMALL ELECTRICALLY) : 
آنتن دارای ابعادی کوچکتر از یک طول موج 

2- دو قطبی نیم موج 
دارای ابعاد کمی کوچکتر از نیم طول موج 

3- تک قطبیها (MONOPOLES) :
یک دو قطبی که نقطه تغذیه مرکزیش به دو نبم تقسیم شده و تغذیه اش نسبت به صفحه زمین تشکیل میشود. 

4- آنتن حلقوی کوچک (SMALL LOOP ANTENNA) : 
یک حلقه حامل جریان که حداکثز ابعادش کوچکتر از یک دهم طول موج باشد. 

5- بازتابنده گوشه ای (CORNER REFLECTOR) : 
به صورت 2 صفحه است که به صورت عمودی متصل شده اند. که زاویه این گوشه برای کاربرد های خانگی (تلویزیون) 90 درجه و برای کاربرد های نظامی کمتر است (برای جلوگیری از تشخیص توسط دشمن) 

6- آنتن های ارایه ای (ARRAYY ANTENNA): 
تشکیل شده از چند انتن در جهتی خاص بری ایجاد یک پرتو تشعشعی 

7-  آنتن های سیمی : 
از قدیمی ترین و در عین حال از متداولترین انواع انتن ها هستند.تقریبا هر شکل یا ارایه ای از سیم ها یک کاربرد مفید تشعشعی دارد. 

7-1- دو قطبی ها (DIPOLE) : 
در این قسمت آنتن های دو قطبی هر طولی میتوانند داشته باشند. 

- دو قطبی سیمی مستقیم 
- دو قطبی دو شاخ (THE VEE DIPOLE) 
- دو قطبی تا شده (FOLDED DIPOLE) 

7-2- آنتن های یاگی- یودا (YAGI-UDA) 
یک آرایه خطی شامل دو قطبی های موازی که به علت سادگی ساخت و ارزان بودن بسیار متداولند (آنتن های مورد استفاده در ایران برای تلویزیون) 

8- آنتن های پهن باند (BROADBAND ANTENNAS) : 
در این نوع آنتن ها پهنای باند بسیار بیشتر از آنتنهای مطرح شده در قبل میباشد. 

8-1- آنتنهای مارپیچی (HELICAL ANTENNA) : 
اگر یک هادی به صورت مارپیچ پیچیده شود و دارای تغذیه مناسب باشد (HELIX) 

8-2- آنتن های 2 مخروطی از دو مخروط که در ناحیه باریک به هم متصل شده و تغذیه میشوتند. 
- محدود 
- نا محدود 

8-3  آنتن دیسک و مخروط (DISK-CONE , DISCONE ANTENNA) : 
اگر یک مخروط توسط زمین یا دسک جایگزین شود. 

8-4- آنتن حلزونی (SPIRAL ANTENNA) :

8-5- آنتن های متناوب لگاریتمی (LOG-PERODIC ANTENNA) 

9- آنتنهای روزنه ای (APERTURE ANTENNA) : 
یک آنتن با یک روزنه در ساختارش که از طریق آن امواج الکترو مغتاطیس عبور میکند.

10-  آنتن بوقی (HORN ANTENA) : 

10-1- سهموی با کانون اولیه(PRME ? FOCUS PARABOLIC REFLECTOR ANTENNA) : 
این آنتن که به دیش (DISH) معروف است دارای پهنای باند بالا و تقویتی (بهره) 30db میباشد که تغذیه در کانون آن قرار میگیرد و در فرکانسهای بالا به خوبی کار میکند. 

11- آنتنهای بازتابنده (REFLECTOR ANTENA) :

11- 1- سهموی با کانون اولیه(PRME ? FOCUS PARABOLIC REFLECTOR ANTENNA) : 
این آنتن که به دیش (DISH) معروف است دارای پهنای باند بالا و تقویتی (بهره) 30db میباشد که تغذیه در کانون آن قرار میگیرد و در فرکانسهای بالا به خوبی کار میکند.

 11-2- بازتابنده کسگرین (CASSEGRAIN) : 
شامل یک بوق تغذیه بازتابنده اصلی و فرعی میباشد. 

12 - آنتن های افست 
یک سطح یا قطاع بریده شده از آنتن سهموی است که همان مشخصات را دارد اما انحنای کمتری دارد. 

13- آنتنهای میکرو استریپ: 
آنتن های فرکانس بالا و مسطح که بسیار کوچک میباشند و در وسایلی چون موبایل مشاهده میشوند. 
از صفحه های 3 لایه تشکیل شده که شکل دلخواه را بر یک سطح کنده و به تغذیه متصل میکنند. 

مدولاسیون (MEDULATION): 
فرکانس صدای انسان بین 20تا 20 کیلو هرتز میباشد که حتی دز بالاترین فرکانس نیز برای دریافت این فرکانس به انتنی با طول 5/7 کیلومتر نیاز است. 
پس اساس کار مدولاتور ها(MEDULATOR) تغییر فرکانس است .(حتی انسان ها نیز دز حال صحبت نا خواسته توسط تارهای صوتی این عمل را انجام میدهند). 

دلایل: 
1- افزایش بازده 
2- رفع محدودیت سخت افزاری 
3- کاهش نویز 
4- تخصیص فرکانس خاص 
5- مولتی پلکسینگ (MULTI PLEX) 

مدولاسیون در حالا کلی دارای 2 شکل موج حامل (CARRIER) و سیگنال پیام (DATA) میباشد. 

انواع مدولاسیون: 
1- آنالوگ (ANALOG) 
2- دیجیتال (DIGITAL) 
مبحث باند پایه برسی نمیشود. 

1- انالوگ 

1-1- مدولاسیون دامنه AMPLITUDE MEDULATION) - AM) : 
در این پروسه دامنه موج حامل در هر لحظه تابع یسگتال پیام است. 

 (DSB-(DOUBLE SIDE BAND 
 (SSB-(SINGLE SIDE BAND 
 (VSB-(VESTIGIAL SIDE BAND (تلویزیونی) 

1-2- مدولاسیون فرکانس FREQUENCY MEDULATION) ? FM ): 
در این پروسه فرکانس موج حامل در هر لحظه تابع یسگتال پیام است. 
NBFM(NARROW BAND FM) شبیه AM است. 

1-3- مدولاسیون فاز PHASE MODULATION) - PM ): 
در این پروسه فاز موج حامل در هر لحظه تابع یسگتال پیام است. 

2- دیجیتال 

2-1-  (ASK -(AMPLITUDE SHIFT KEYING : 
دامنه موج حامل بین 2 مقدار صفر و یک تغییر میکند 

FSK - (SREQUENCY SHIFT KEYNIG)  -2-2 
PSK(PHASE SHIFT KEYING) و DPSK ? QPSK 

کدینگ (CODING) : 
در ورودی مدولاتور دیجیتال استفاده میشود که اطلاعات را بۀ دنباله باینری تبدیل میکند کدینگ بهینه در صدد کم کردن پهنای باند و رساندن اطلاعات صحیح به گیرنده میباشد. 

کد های معروف:

1- شانون که اساس کذینگ وویجر است که هنوز پس از سالهای سال اطلاعات خود را از مرزهای منظومه شمسی با حداقل خطا میفرستد و در زمین بازیابی میشود. 
2- هافمن 
3- منچستر 
4- HDB3 

مولتی پلکسینگ (MULTI PLEXING) : 
برای مدولاسیون همانطور که اشاره شد احتیاج به یک کاریر داریمکه با این همه گستردگی اطلاعات احتیاج به میلیارده کاریر و آنتن میباشد که غیر ممکن ایت برای جلوگیری از این مشکل از مولتی پلکس استفاده میشود که موجهای پیام را با فرکانسهای دلخواه ماند قطاری در کنار هم قرار میدهیم و با یک فرکانس کلی مدولاسیون را انجام میدهیم 
ارسال همزمان چند سیگنال پیام روی یک کانال را مولتی پلکس میگوییم. 

 (FDM- (FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING : 
مولتی پلکس فرکانسی (در بالا توضیح داده شده است) 

 (TDM- (TIME DIVISION MULTIPLEXING  : 
مولتی پلکس زمانی برای سنکرون کردن استفاده میشود 

(PCM -(PULSE CODING MULTIPLEXING : 
در شبکه تلفن کاربرد دارد

 انواع انتن: 
آنتن های ساده: 

1- دو قطبی کوچک  (SMALL ELECTRICALLY) : 
آنتن دارای ابعادی کوچکتر از یک طول موج 

2- دو قطبی نیم موج 
دارای ابعاد کمی کوچکتر از نیم طول موج 

3- تک قطبیها (MONOPOLES) :
یک دو قطبی که نقطه تغذیه مرکزیش به دو نبم تقسیم شده و تغذیه اش نسبت به صفحه زمین تشکیل میشود. 

4- آنتن حلقوی کوچک (SMALL LOOP ANTENNA) : 
یک حلقه حامل جریان که حداکثز ابعادش کوچکتر از یک دهم طول موج باشد. 

5- بازتابنده گوشه ای (CORNER REFLECTOR) : 
به صورت 2 صفحه است که به صورت عمودی متصل شده اند. که زاویه این گوشه برای کاربرد های خانگی (تلویزیون) 90 درجه و برای کاربرد های نظامی کمتر است (برای جلوگیری از تشخیص توسط دشمن) 

6- آنتن های ارایه ای (ARRAYY ANTENNA): 
تشکیل شده از چند انتن در جهتی خاص بری ایجاد یک پرتو تشعشعی 

7-  آنتن های سیمی : 
از قدیمی ترین و در عین حال از متداولترین انواع انتن ها هستند.تقریبا هر شکل یا ارایه ای از سیم ها یک کاربرد مفید تشعشعی دارد. 

7-1- دو قطبی ها (DIPOLE) : 
در این قسمت آنتن های دو قطبی هر طولی میتوانند داشته باشند. 

- دو قطبی سیمی مستقیم 
- دو قطبی دو شاخ (THE VEE DIPOLE) 
- دو قطبی تا شده (FOLDED DIPOLE) 

7-2- آنتن های یاگی- یودا (YAGI-UDA) 
یک آرایه خطی شامل دو قطبی های موازی که به علت سادگی ساخت و ارزان بودن بسیار متداولند (آنتن های مورد استفاده در ایران برای تلویزیون) 

8- آنتن های پهن باند (BROADBAND ANTENNAS) : 
در این نوع آنتن ها پهنای باند بسیار بیشتر از آنتنهای مطرح شده در قبل میباشد. 

8-1- آنتنهای مارپیچی (HELICAL ANTENNA) : 
اگر یک هادی به صورت مارپیچ پیچیده شود و دارای تغذیه مناسب باشد (HELIX) 

8-2- آنتن های 2 مخروطی 
از دو مخروط که در ناحیه باریک به هم متصل شده و تغذیه میشوتند. 
- محدود 
- نا محدود 

8-3? آنتن دیسک و مخروط (DISK-CONE , DISCONE ANTENNA) : 
اگر یک مخروط توسط زمین یا دسک جایگزین شود. 

8-4- آنتن حلزونی (SPIRAL ANTENNA) :

8-5- آنتن های متناوب لگاریتمی (LOG-PERODIC ANTENNA) 

9- آنتنهای روزنه ای (APERTURE ANTENNA) : 
یک آنتن با یک روزنه در ساختارش که از طریق آن امواج الکترو مغتاطیس عبور میکند.

10-  آنتن بوقی (HORN ANTENA) : 

10-1- سهموی با کانون اولیه(PRME ? FOCUS PARABOLIC REFLECTOR ANTENNA) : 
این آنتن که به دیش (DISH) معروف است دارای پهنای باند بالا و تقویتی (بهره) 30db میباشد که تغذیه در کانون آن قرار میگیرد و در فرکانسهای بالا به خوبی کار میکند. 

11- آنتنهای بازتابنده (REFLECTOR ANTENA) :

11- 1- سهموی با کانون اولیه(PRME ? FOCUS PARABOLIC REFLECTOR ANTENNA) : 
این آنتن که به دیش (DISH) معروف است دارای پهنای باند بالا و تقویتی (بهره) 30db میباشد که تغذیه در کانون آن قرار میگیرد و در فرکانسهای بالا به خوبی کار میکند.

 11-2- بازتابنده کسگرین (CASSEGRAIN) : 
شامل یک بوق تغذیه بازتابنده اصلی و فرعی میباشد. 

 

 

نظرات کاربران

شما میتوانید نظر خود را در مورد این مطلب بیان کنید.

ایمیل شما منتشر نخواهد شد.
حروف بزرگ و کوچک یکسان است.