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.