Teoria dell'antenna - Spettro e trasmissione
Nell'atmosfera terrestre, la propagazione dell'onda dipende non solo dalle proprietà dell'onda, ma anche dagli effetti ambientali e dagli strati dell'atmosfera terrestre. Tutti questi devono essere studiati per farsi un'idea di come un'onda si propaga nell'ambiente.
Diamo un'occhiata al file frequency spectrumsu cui avviene la trasmissione o la ricezione del segnale. Vengono prodotti diversi tipi di antenne a seconda della gamma di frequenze in cui vengono utilizzate.
Spettro elettromagnetico
La comunicazione wireless si basa sul principio della trasmissione e della ricezione delle onde elettromagnetiche. Queste onde possono essere caratterizzate dalla loro frequenza (f) e dalla loro lunghezza d'onda (λ) lambda.
Nella figura seguente è riportata una rappresentazione pittorica dello spettro elettromagnetico.
Bande a bassa frequenza
Le bande a bassa frequenza comprendono le porzioni radio, microonde, infrarossi e visibile dello spettro. Possono essere utilizzati per la trasmissione di informazioni modulando l'ampiezza, la frequenza o la fase delle onde.
Bande ad alta frequenza
Le bande ad alta frequenza comprendono i raggi X e i raggi gamma. Teoricamente, queste onde sono migliori per la propagazione delle informazioni. Tuttavia, queste onde non vengono utilizzate praticamente a causa della difficoltà di modulazione e le onde sono dannose per gli esseri viventi. Inoltre, le onde ad alta frequenza non si propagano bene negli edifici.
Bande di frequenza e loro usi
La tabella seguente descrive le bande di frequenza e i suoi usi:
Nome della band | Frequenza | Lunghezza d'onda | Applicazioni |
---|---|---|---|
Frequenza estremamente bassa (ELF) | Da 30 Hz a 300 Hz | Da 10.000 a 1.000 KM | Frequenze della linea elettrica |
Frequenza vocale (VF) | Da 300 Hz a 3 KHz | Da 1.000 a 100 KM | Comunicazioni telefoniche |
Frequenza molto bassa (VLF) | Da 3 KHz a 30 KHz | Da 100 a 10 KM | Marine Communications |
Bassa frequenza (LF) | Da 30 KHz a 300 KHz | Da 10 a 1 KM | Marine Communications |
Media frequenza (MF) | Da 300 KHz a 3 MHz | Da 1000 a 100 m | Trasmissione AM |
Alta frequenza (HF) | Da 3 MHz a 30 MHz | Da 100 a 10 m | Comunicazioni aeronautiche / navali a lunga distanza |
Frequenza molto alta (VHF) | Da 30 MHz a 300 MHz | Da 10 a 1 m | Trasmissione FM |
Frequenza ultraelevata (UHF) | Da 300 MHz a 3 GHz | Da 100 a 10 cm | Telefono cellulare |
Super alta frequenza (SHF) | Da 3 GHz a 30 GHz | Da 10 a 1 cm | Comunicazioni satellitari, collegamenti a microonde |
Frequenza estremamente alta (EHF) | Da 30 GHz a 300 GHz | Da 10 a 1 mm | Circuito locale wireless |
Infrarossi | Da 300 GHz a 400 THz | Da 1 mm a 770 nm | Elettronica di consumo |
Luce visibile | Da 400 THz a 900 THz | Da 770 nm a 330 nm | Comunicazioni ottiche |
Allocazione dello spettro
Poiché lo spettro elettromagnetico è una risorsa comune, accessibile a chiunque, sono stati stipulati diversi accordi nazionali e internazionali sull'utilizzo delle diverse bande di frequenza all'interno dello spettro. I singoli governi nazionali assegnano lo spettro per applicazioni come la trasmissione radio AM / FM, la trasmissione televisiva, la telefonia mobile, le comunicazioni militari e l'utilizzo da parte del governo.
Worldwide, un'agenzia della comunicazione radio dell'Unione internazionale delle telecomunicazioni (ITU-R) L'ufficio ha chiamato la Conferenza radiofonica amministrativa mondiale (WARC) cerca di coordinare l'assegnazione dello spettro da parte dei vari governi nazionali, in modo che possano essere prodotti dispositivi di comunicazione che possono funzionare in più paesi.
Limitazioni di trasmissione
Quattro tipi di limitazioni che influenzano le trasmissioni di onde elettromagnetiche sono:
Attenuazione
Secondo la definizione standard, "La diminuzione della qualità e dell'intensità del segnale è nota come attenuation. "
La forza di un segnale diminuisce con la distanza sul mezzo di trasmissione. L'entità dell'attenuazione è una funzione della distanza, del mezzo di trasmissione e della frequenza della trasmissione sottostante. Anche nello spazio libero, senza altre limitazioni, il segnale trasmesso si attenua a distanza, semplicemente perché il segnale viene diffuso su un'area sempre più ampia.
Distorsione
Secondo la definizione standard, "Qualsiasi cambiamento che altera la relazione di base tra le componenti di frequenza di un segnale o i livelli di ampiezza di un segnale è noto come distortion. "
La distorsione di un segnale è il processo che causa disturbo alle proprietà del segnale, aggiungendo alcune componenti indesiderate, che influiscono sulla qualità del segnale. Questo di solito è nel ricevitore FM, dove il segnale ricevuto, a volte viene completamente disturbato dando un ronzio come uscita.
Dispersione
Secondo la definizione standard, "Dispersion è il fenomeno in cui la velocità di propagazione di un'onda elettromagnetica dipende dalla lunghezza d'onda. "
Dispersionè il fenomeno di propagazione di una scarica di energia elettromagnetica durante la propagazione. È particolarmente diffuso nelle trasmissioni cablate come una fibra ottica. I burst di dati inviati in rapida successione tendono a fondersi a causa della dispersione. Maggiore è la lunghezza del filo, più grave è l'effetto di dispersione. L'effetto della dispersione è limitare il prodotto di R e L. Dove‘R’ è il data rate e ‘L’ è distance.
Rumore
Secondo la definizione standard, "Qualsiasi forma indesiderata di energia che tende a interferire con la corretta e facile ricezione e riproduzione dei segnali desiderati è nota come rumore".
La forma più pervasiva di rumore è thermal noise. Viene spesso modellato utilizzando un modello gaussiano additivo. Il rumore termico è dovuto all'agitazione termica degli elettroni ed è distribuito uniformemente nello spettro di frequenze.
Altre forme di rumore includono:
Inter modulation noise - Causato da segnali prodotti a frequenze che sono somme o differenze di frequenze portanti.
Crosstalk - Interferenza tra due segnali.
Impulse noise- Impulsi irregolari di alta energia causati da disturbi elettromagnetici esterni. Un rumore impulsivo potrebbe non avere un impatto significativo sui dati analogici. Tuttavia, ha un effetto notevole sui dati digitali, causando errori di burst.