Trosglwyddo RF: Rheoliadau, Ymyrraeth, a Throsglwyddo Pwer

Y Sbectrwm Electromagnetig
Dysgwch am sut i drosglwyddo'r pŵer mwyaf o'ch mwyhadur i'ch antena, a sut i amcangyfrif y pŵer hwn gan ddefnyddio osgilosgop.

Nodwedd bwysig o dechnoleg RF yw'r canlynol: mae'n gymharol hawdd i un person rwystro, neu ddifetha'n drylwyr, gyfathrebu diwifr person arall. Mae tonnau radio yn teithio trwy'r awyr ac ar gael i bawb, gan gynnwys y rhai sydd - yn fwriadol neu'n ddamweiniol - yn trosglwyddo signalau y gellid eu disgrifio fel ymyrraeth.

Yn gyntaf, mae'n bwysig deall na allwch “ddinistrio” na “difrodi” signalau radio sydd eisoes wedi'u trosglwyddo. Serch hynny, gall effaith ymyrraeth fod yn gyfwerth â dinistrio signal gwreiddiol oherwydd ei fod yn peryglu gallu'r derbynnydd i echdynnu'r wybodaeth bwysig sydd wedi'i chynnwys yn y signal hwn. Hynny yw, mae'r wybodaeth yn dal i fod yn bresennol, ond mewn perthynas â derbynnydd penodol mae wedi peidio â bodoli, yn ymarferol.

Mae ymyrraeth yn her gyson mewn dylunio RF, ac nid yw amlder dyfeisiau diwifr yn gwneud y sefyllfa'n symlach. Mae yna nifer o ffyrdd o wneud system yn gwrthsefyll ymyrraeth, a bydd y rhain yn cael eu trafod yn nes ymlaen yn y llyfr testun. Mae'r rhan fwyaf o'r ymyrraeth hon yn syml oherwydd y ffaith bod yn rhaid i ddyfeisiau nad ydynt yn cyfathrebu ddefnyddio amleddau cludwyr tebyg yn aml.

Fodd bynnag, mae yna'r fath beth ag ymyrraeth fwriadol. Gelwir hyn yn jamio; y nod yw darlledu signal sydd mewn un ffordd neu'r llall yn atal systemau diwifr eraill rhag cynnal cyfathrebu llwyddiannus. Mae jamio yn dacteg bwysig mewn rhyfela modern, ac ym mywyd beunyddiol mae'n niwsans (neu'n waeth) ac mae'n gwbl anghyfreithlon.

 

Rheoliadau
Efallai y bydd yn ymddangos yn rhyfedd i ddechrau y byddai'r llywodraeth yn rheoleiddio trosglwyddiadau diwifr - a allwn ni osod deddfau ar rywbeth mor anghyffyrddadwy ag ymbelydredd electromagnetig? Ond mae'r enghraifft jamio yn ei gwneud hi'n glir y byddai absenoldeb rheoliadau yn arwain at broblemau difrifol. Mae angen trefniant caeth i sicrhau nad yw parth EMR yn dirywio i fod yn erchyll anhrefnus o signalau sy'n ymyrryd.

Yn yr Unol Daleithiau, y Comisiwn Cyfathrebu Ffederal (FCC) sy'n gyfrifol am gynnal trefn ym myd cyfathrebu diwifr. Rhaid i sefydliadau preifat a chyhoeddus sydd am ddefnyddio cyfran o'r sbectrwm electromagnetig gael caniatâd yr FCC; cyfeirir at y caniatâd hwn fel trwydded. Mae yna eithriadau ar gyfer systemau sy'n gyfyngedig o ran ystod ac felly'n annhebygol o achosi aflonyddwch mawr.

Max Power
Os oes gennych ddiddordeb mewn darllediadau radio di-drwydded (cyfreithiol), mae angen i chi wybod eich pŵer trosglwyddo. Hyd yn oed os cyflwynir y rheoliadau swyddogol yn nhermau ystod effeithiol neu ryw fetrig arall, dylech allu pennu'r pŵer trosglwyddo a ystyrir yn gyffredinol yn dderbyniol yn y sefyllfaoedd hyn - ac mae amcangyfrif pŵer yn haws na cheisio mesur ystod y system neu'r cryfder cae ar bellter penodol o'r antena.

Mae'r plot hwn yn rhoi terfynau cryfder maes (ar gyfer ystod benodol o amleddau) yn seiliedig ar reolau “Rhan 15” yr FCC. Delwedd wedi'i haddasu o Digi-Key
 
Yn RF a phob math arall o gylchedau trydan, mae'r pŵer sy'n cael ei afradloni gan gydran yn hafal i'r foltedd ar draws y gydran honno wedi'i luosi â'r cerrynt sy'n llifo trwy'r gydran. Efallai y byddwch chi'n meddwl am antena fel dargludydd yn unig ac felly fel rhywbeth heb fawr o wrthwynebiad. 

Mae'n wir y gall dargludydd fod ag ymwrthedd isel iawn yn DC, ond ar amleddau uwch mae gan antena lawer o rwystriant mewnbwn. Mae gennym ddiddordeb yn rhwystriant yr antena ar yr amleddau penodol yr ydym yn eu defnyddio i drosglwyddo ein signal RF; bydd angen y wybodaeth hon arnom i amcangyfrif faint o bŵer a ddanfonir i'r antena.

Trosglwyddo Foltedd yn erbyn Trosglwyddo Pwer
Mewn cylched ddigidol neu analog nodweddiadol, ni fyddem am i wifren neu olrhain PCB fod â gwrthiant o 50 Ω. Mae hyn yn ymddangos fel gwrthiant ofnadwy o uchel i rywbeth a ddisgrifir fel arweinydd. 

Ond mae'n rhaid i ni gofio bod gennym ni mewn cylchedau amledd isel ddiddordeb fel rheol mewn trosglwyddo foltedd, hy, rydyn ni am sicrhau bod y foltedd mewn pin mewnbwn mor agos â phosib i'r foltedd wrth y pin allbwn blaenorol. Er mwyn sicrhau trosglwyddiad foltedd da, mae angen rhwystriant allbwn isel, rhwystriant dargludydd isel, a rhwystriant mewnbwn uchel.

Fodd bynnag, yng nghyfnod allbwn trosglwyddydd RF (neu fwyhadur sain), y nod yw trosglwyddo pŵer. Nid ydym am symud foltedd o un ddyfais i'r llall yn unig; rydym am i gerrynt sylweddol lifo trwy'r antena, fel bod ganddo ddigon o egni trydanol y gellir ei drawsnewid yn egni electromagnetig pelydredig.

Mae'r trosglwyddiad pŵer uchaf yn digwydd pan fydd maint y rhwystriant llwyth yn hafal i faint y rhwystriant ffynhonnell.

Fel y gallwch weld, mae'r pŵer llwyth (PL) ar ei uchaf pan fydd RL = RS. Sylwch, serch hynny, bod effeithlonrwydd (η) yn parhau i gynyddu y tu hwnt i'r pwynt hwn. Nid yw'r trosglwyddiad pŵer uchaf yn cyfateb i'r effeithlonrwydd mwyaf.
 
Mewn cylchedwaith RF, bydd cam allbwn y mwyhadur (a'r llinell drosglwyddo sy'n cysylltu'r mwyhadur â'r antena) yn aml â rhwystriant o 50 Ω, ac felly mae'n rhaid i'r rhwystriant antena hefyd fod yn 50 Ω i sicrhau'r trosglwyddiad pŵer mwyaf posibl. (Pwnc pwysig arall yma yw “rhwydweithiau paru,” a ddefnyddir i wella paru rhwystriant rhwng mwyhadur ac antena; trafodir hyn yn nes ymlaen yn y llyfr testun.)

amcangyfrif Power
Mae'r drafodaeth flaenorol yn esbonio pam y gall yn ddadansoddi cam allbwn RF trwy gysylltu'r mwyhadur pŵer i mewnbwn osgilosgop 50 Ω: rhan fwyaf o systemau RF yn cael eu hadeiladu tua 50 Ω impedances, ac felly yn gyffredinol angen i chi gael 50 Ω antena impedance.

Wrth gwrs, os ydych yn gwybod nodweddion foltedd a rhwystriant perthnasol o'ch cylched, gallwch yn syml gyfrifo'r pŵer gyflwyno i'r antena. Byddai efelychydd SPICE yn ddull arall effeithiol. Ond os nad yw'r technegau hyn yn ymarferol o dan eich amgylchiadau, neu os ydych chi eisiau dilysu empirig, mae angen i chi ddefnyddio offer mesur.

Os oes gennych ddadansoddwr sbectrwm, defnyddiwch ef ar bob cyfrif. Mae wedi ei gynllunio i ddarparu union y math hwn o wybodaeth. Os nad oes gennych dadansoddwr sbectrwm, gallwch ddefnyddio osgilosgop. Edrychwch ar foltedd RMS y signal gan ddefnyddio mewnbwn cwmpas 50 Ω, ac yna cyfrifwch bŵer fel V2 / R, lle mae R = 50 Ω.

Crynodeb

* Trosglwyddo electromagnetig yn cael ei reoleiddio yn ofalus i broblemau lliniaru sy'n gysylltiedig ag ymyrraeth anfwriadol. ymyrraeth bwriadol, a elwir yn jamio, yn anghyfreithlon yng nghyd-destun bywyd sifil.

* Yn yr Unol Daleithiau, dyfeisiau drosglwyddo y cyfan mae'n rhaid eu trwyddedu gan yr Cyngor Sir y Fflint.

* Mae gweithrediad di-drwydded yn bosibl o dan rai amodau sy'n gysylltiedig â phŵer trosglwyddo cyfyngedig.

* Er mwyn sicrhau'r trosglwyddiad mwyaf o bŵer trydanol o fwyhadur i antena, rhaid i faint rhwystriant allbwn y mwyhadur gyd-fynd â maint rhwystriant mewnbwn yr antena.

* Gellir pennu pŵer trosglwyddo trwy ddadansoddiad mathemategol neu efelychiad SPICE. Gellir ei amcangyfrif empirig hefyd ddefnyddio dadansoddwr sbectrwm neu osgilosgop.

Gadewch neges 

Rhestr negeseuon