Paghahatid sa RF: Mga Regulasyon, Pakikialam, at Paglipat ng Power

Ang Electromagnetic Spectrum
Alamin ang tungkol sa kung paano ilipat ang maximum na lakas mula sa iyong amplifier sa iyong antena, at kung paano matantya ang kapangyarihang ito gamit ang isang oscilloscope.

Ang isang mahalagang katangian ng teknolohiya ng RF ay ang sumusunod: medyo madali para sa isang tao na hadlangan, o kahit na lubusan na masira, ang komunikasyon sa ibang tao. Ang mga alon ng radyo ay bumibiyahe sa himpapawid at magagamit ng lahat, kasama na ang mga — sinasadya o hindi sinasadya — ay naghahatid ng mga senyas na maaaring mailarawan bilang panghihimasok.

Una, mahalagang maunawaan na hindi mo maaaring "sirain" o "pinsala" mga signal ng radyo na naipadala na. Gayunpaman, ang epekto ng panghihimasok ay maaaring maging katumbas sa pagsira ng isang orihinal na senyas dahil sa ito ay nakompromiso ang kakayahan ng tatanggap na kunin ang mahalagang impormasyon na nilalaman sa senyas na ito. Sa madaling salita, ang impormasyon ay naroroon pa rin, ngunit may paggalang sa isang partikular na tatanggap na ito, sa pagsasagawa, ay tumigil na umiiral.

Ang pagkagambala ay isang palaging hamon sa disenyo ng RF, at ang paglaganap ng mga wireless na aparato ay hindi ginagawang mas simple ang sitwasyon. Mayroong iba't ibang mga paraan ng paggawa ng isang sistema na lumalaban sa pagkagambala, at ang mga ito ay tatalakayin mamaya sa aklat-aralin. Karamihan sa mga pagkagambala na ito ay dahil lamang sa ang katunayan na ang mga aparatong hindi nakikipag-usap ay madalas na gumagamit ng mga katulad na dalas ng carrier.

Gayunpaman, mayroon ding isang bagay tulad ng sinasadyang panghihimasok. Ito ay tinatawag na jamming; ang layunin ay mag-broadcast ng isang senyas na sa isang paraan o sa isa pang pumipigil sa iba pang mga wireless system mula sa pagpapanatili ng matagumpay na komunikasyon. Ang jamming ay isang mahalagang taktika sa modernong digma, at sa pang-araw-araw na buhay ito ay nakakainis (o mas masahol) at ganap na ilegal.

 

Mga regulasyon
Ito ay maaaring tila kakaiba na ang pamahalaan ay mag-regulate ng mga wireless na pagpapadala - maaari ba talaga nating ipataw ang mga batas sa isang bagay na hindi nababago ng electromagnetic radiation? Ngunit ang halimbawa ng jamming ay malinaw na ang kawalan ng mga regulasyon ay hahantong sa mga malubhang problema. Kinakailangan ang mahigpit na samahan upang matiyak na ang kaharian ng EMR ay hindi lumala sa isang magulong sangkawan ng nakakasagabal na mga signal.

Sa Estados Unidos, ang gawain ng pagpapanatili ng kaayusan sa mundo ng wireless na komunikasyon ay nahuhulog sa Federal Communications Commission (FCC). Ang pribado at pampublikong mga organisasyon na nais na gumamit ng isang bahagi ng electromagnetic spectrum ay dapat makakuha ng pahintulot mula sa FCC; ang pahintulot na ito ay tinukoy bilang isang lisensya. Mayroong mga pagbubukod para sa mga system na limitado sa saklaw at sa gayon ay hindi malamang na magdulot ng isang malaking kaguluhan.

Max Power
Kung interesado ka sa (ligal) na paghahatid ng walang-lisensya sa radyo, kailangan mong malaman ang iyong kapangyarihan ng pagpapadala. Kahit na ang mga opisyal na regulasyon ay ipinakita sa mga tuntunin ng mabisang saklaw o iba pang sukatan, dapat mong matukoy ang kapangyarihan ng pagpapadala na karaniwang itinuturing na katanggap-tanggap sa mga sitwasyong ito - at ang pagtatantya ng kapangyarihan ay mas madali kaysa sa pagsubok na tumpak na masukat ang saklaw ng system o ang lakas ng bukid sa isang tiyak na distansya mula sa antena.

Ang plot na ito ay nagbibigay ng mga limitasyon sa lakas ng larangan (para sa isang tiyak na hanay ng mga dalas) batay sa mga patakaran ng "Bahagi 15" ng FCC. Ang larawan ay inangkop mula sa Digi-Key
 
Sa RF at lahat ng iba pang mga uri ng mga electric circuit, ang lakas na natapon ng isang sangkap ay katumbas ng boltahe sa buong sangkap na pinarami ng kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng sangkap. Maaari mong isipin ang isang antena bilang simpleng conductor at samakatuwid bilang isang bagay na may napakakaunting pagtutol. 

Totoo na ang isang conductor ay maaaring magkaroon ng napakababang pagtutol sa DC, ngunit sa mas mataas na mga frequency ng antena ay may makabuluhang halaga ng impedance ng input. Kami ay interesado sa impedance ng antena sa mga tiyak na frequency na ginagamit namin upang maihatid ang aming RF signal; kakailanganin namin ang impormasyong ito upang matantya ang dami ng kapangyarihan na naihatid sa antena.

Paglipat ng Boltahe kumpara sa Power Transfer
Sa isang tipikal na digital o analog circuit, hindi namin nais ang isang wire o bakas ng PCB na magkaroon ng isang pagtutol ng 50 Ω. Tila tulad ng isang napakalaking pagtutol sa isang bagay na inilarawan bilang isang conductor. 

Ngunit dapat nating tandaan na sa mga low-frequency circuit ay karaniwang interesado kami sa paglipat ng boltahe, ibig sabihin, nais naming matiyak na ang boltahe sa isang pin ng input ay mas malapit hangga't maaari sa boltahe sa nauna nang output pin. Upang makamit ang mahusay na paglipat ng boltahe, kailangan namin ng mababang output impedance, mababang conducted impedance, at mataas na input impedance.

Gayunpaman, sa yugto ng output ng isang RF transmitter (o ng isang audio amplifier), ang layunin ay ang paglilipat ng kuryente. Hindi lang namin nais na ilipat ang boltahe mula sa isang aparato patungo sa isa pa; nais namin ang makabuluhang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng antena, upang mayroon itong maraming elektrikal na enerhiya na maaaring ma-convert sa radiated electromagnetic energy.

Ang maximum na paglilipat ng kuryente ay nangyayari kapag ang laki ng impedance ng pag-load ay katumbas ng laki ng impedance ng pinagmulan.

Tulad ng nakikita mo, ang lakas ng pag-load (PL) ay maximum kapag RL = RS. Gayunman, paunawa, ang kahusayan na (η) ay patuloy na tataas pa sa puntong ito. Ang maximum na paglipat ng kuryente ay hindi tumutugma sa maximum na kahusayan.
 
Sa RF circuitry, ang yugto ng output ng amplifier (at ang linya ng paghahatid na nag-uugnay sa amplifier sa antena) ay madalas na magkaroon ng impedance na 50 Ω, at sa gayon ang impenance ng antena ay dapat ding 50 Ω upang matiyak ang maximum na paglilipat ng kuryente. (Ang isa pang mahalagang paksa dito ay "pagtutugma ng mga network," na ginagamit upang mapagbuti ang pagtutugma ng impedance sa pagitan ng isang amplifier at isang antena; tatalakayin ito sa paglaon sa aklat-aralin.)

Pagtantya ng Kapangyarihan
Ang naunang talakayan ay nagpapaliwanag kung bakit maaari nating pag-aralan ang isang yugto ng output ng RF sa pamamagitan ng pagkonekta sa power amplifier sa isang 50 Ω oscilloscope input: karamihan sa mga sistema ng RF ay itinayo sa paligid ng 50 Ω impedance, at sa gayon ay kakailanganin mo ang isang 50 Ω antena impedance.

Siyempre, kung alam mo ang may-katuturang mga katangian ng boltahe at impedance ng iyong circuit, maaari mo lamang kalkulahin ang lakas na naihatid sa antena. Ang isang SPICE simulator ay magiging isa pang epektibong pamamaraan. Ngunit kung ang mga pamamaraan na ito ay hindi praktikal sa iyong mga kalagayan, o kung nais mo ang pag-verify ng empirikal, kailangan mong gumamit ng mga kagamitan sa pagsukat.

Kung mayroon kang isang spectrum analyzer, sa lahat ng paraan gamitin ito. Ito ay dinisenyo upang magbigay ng eksaktong uri ng impormasyon na ito. Kung wala kang isang spectrum analyzer, maaari kang gumamit ng isang oscilloscope. Tumingin sa boltahe ng RMS ng signal gamit ang isang input ng saklaw ng 50 Ω, at pagkatapos ay kalkulahin ang kapangyarihan bilang V2 / R, kung saan ang R = 50 Ω.

Buod

* Ang paghahatid ng electromagnetic ay maingat na kinokontrol upang mapagaan ang mga problema na nauugnay sa hindi sinasadyang panghihimasok. Ang intensyonal na panghihimasok, na kilala bilang jamming, ay ilegal sa konteksto ng buhay sibilyan.

* Sa Estados Unidos, ang pagpapadala ng mga aparato sa pangkalahatan ay dapat na lisensyado ng FCC.

* Ang operasyon na walang lisensya ay posible sa ilalim ng ilang mga kundisyon na nauugnay sa mga pinigilan na paghahatid ng kapangyarihan.

* Upang makamit ang maximum na paglilipat ng de-koryenteng kapangyarihan mula sa isang amplifier sa isang antena, ang magnitude ng impedance ng output ng amplifier ay dapat tumugma sa kadakilaan ng impedance ng antenna's input.

* Ang kapangyarihan ng paghahatid ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagsusuri sa matematika o kunwa ng SPICE. Maaari rin itong tinantyang empirically gamit ang isang spectrum analyzer o isang oscilloscope.

Mag-iwan ng mensahe 

Listahan ng Mensahe