الهندسةهندسة الاتصالات

أساسيات جهاز توزيع الترددات الراديوية والميكرويف والمعزل

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو موزع الترددات اللاسلكية - RF Splitter؟
  • ما هو راديو الميكروويف؟

تشير إشارة التردد اللاسلكي (RF) إلى إشارة لاسلكية كهرومغناطيسية تستخدم كشكل من أشكال الاتصال، وإذا كان المرء يناقش الإلكترونيات اللاسلكية، وموجات الراديو هي شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي مع ترددات راديو محددة تتراوح من (3 كيلو هرتز إلى 300 جيجا هرتز).

ما هو موزع الترددات اللاسلكية – RF Splitter؟

موزع الترددات اللاسلكية (RF Splitter): هو جهازاً سلبياً يقبل إشارة إدخال ويقدم إشارات نواتج متعددة بخصائص طور وإنتاج محددة.

العلاقة بين إشارات النواتج في موزع الترددات اللاسلكية:

  • سعة متساوية.

  • علاقة طور 0 درجة بين أي من إشارات الناتجة.

  • عزل عالي بين كل إشارة ناتجة.

  • فقدان الإدراج يعتمد على عدد منافذ الإنتاج.

المعلومات الرئيسية لاختيار موزع الترددات اللاسلكية:

  1. العزلة بين منافذ الناتجة.

  2. المرحلة بين منافذ النواتج.

  3. عودة فقدان النواتج ومنفذ الإدخال.

  4. تصنيف الطاقة للمكون.

  5. نطاق تردد التشغيل.

تُستخدم مقسمات أو فواصل طاقة الترددات اللاسلكية والمجمعات لتقسيم خط (RF) واحد إلى أكثر من سطر واحد وتقسيم الطاقة، وبالمثل تُستخدم المجمعات لدمج أكثر من خط تغذية في خط واحد حيث يمكن استخدام نفس الدوائر لتجميع طاقة التردد اللاسلكي وتقسيمها والفرق الوحيد هو أنّ طاقة التردد اللاسلكي يتم تطبيقها على منفذ واحد واستخراجها من الآخر في حالة موزع التردد اللاسلكي، وبالنسبة لمجمع الترددات الراديوية يتم تطبيق الطاقة في الاتجاه المعاكس.

أنواع مقسم طاقة الترددات اللاسلكية ومجمعها:

1. مقسمات القوة المقاومة:

تستخدم مقسمات الطاقة هذه في المجمعات المقاومات، في حين أنّها قادرة على الحفاظ على الممانعة المميزة للنظام حيث إنّ استخدام المقاومات يقدم خسارة أعلى من الحد الأدنى الذي تسبب في أي إجراء تقسيم، وإنّها رخيصة وسهلة الصنع.

2. مقسمات الطاقة الهجينة:

تستخدم مقسمات الطاقة الهجينة محولات وهي قادرة على توفير مستويات منخفضة من الخسارة، وعلى الرغم من وجود بعض الخسائر المادية في المحول، فإنّ الخسارة الرئيسية هي تلك الناتجة عن عملية التقسيم حيث يتم مشاركة نفس الإشارة بين عدد من المخرجات.

ما هو راديو الميكروويف؟

يسمح راديو الميكروويف بنقل الرسائل اللاسلكية بين نقطتين ثابتتين حيث تنتشر موجات الراديو في خطوط مستقيمة في نطاقات التردد المستخدمة، وهذا هو السبب في أنّ الموقعين يجب أن يكونا في خط رؤية كل منهما حيث تعمل الهوائيات الاتجاهية على تركيز البيانات القابلة للنقل إلى حد كبير، وهذا هو السبب في أنّه يمكن ربط مسافات كبيرة بقدرة إرسال قليلة جداً حيث يمكن تحقيق مسافات أكبر بدون خط رؤية مباشر باستخدام محطات الترحيل.

لماذا يستخدم راديو الميكروويف؟

يمكن تشغيل وصلات راديو الميكروويف بسرعة كبيرة بحيث يمكنك استخدام الرابط بعد ستة أسابيع تقريباً من خلال التخطيط الجيد للمشروع والتركيب والاستثمار في أجهزة راديو الميكروويف يبرر ويدفع عن نفسه بسرعة حيث لا توجد تكاليف تشغيل عالية مثل الخطوط المؤجرة، كما يزيد توافر التوصيلات الراديوية في الوصلات اللاسلكية بالموجات الدقيقة المخطط لها بشكل احترافي عن (99.99%) مع عدم وجود خسائر مرتبطة بالطقس تقريباً.

ما هي حلول راديو الميكروويف التي تمتلكها شركة Kapsch Business Com؟

تقدم (Kapsch Business Com) مجموعة واسعة من أنظمة راديو الميكروويف بمعدلات بيانات تتراوح من (2 إلى 2000 ميجابت / ثانية) حيث تتوفر منافذ (Ethernet وEthernet السريعة وGigabit Ethernet) بالإضافة إلى منافذ (E1 وE3 وSTM-1) كواجهات حيث إنّها مناسبة للعديد من التطبيقات ويمكن أيضاً دمجها في بعض الحالات حيث ستساعدك نظرة عامة على راديو الميكروويف في تحديد النظام المثالي لتطبيقك.

1. توفر وصلة راديو ميكروويف:

يتم تحديد توفر وصلة راديو ميكروويف كنسبة مئوية ويصف نسبة الوقت التي يمكن خلالها إرسال الإشارة المرغوبة وبالتالي فإنّ التوافر بنسبة (99.99%) يعني متوسط ​​وقت تعطل يبلغ حوالي ساعة واحدة في السنة، كما يجب أخذ عنصرين رئيسيين في الاعتبار عند حساب توفر وصلة راديو تعمل بالموجات الدقيقة:

  • توافر الأجهزة.

  • توافر الارتباط اللاسلكي.


    يمكن زيادة التوافر إلى المستوى المطلوب عن طريق التدابير المناسبة حيث يمكن أن تزيد المكونات الزائدة من توفر الأجهزة، كما تتم معالجة التوهين الناجم عن المطر عن طريق اختيار هوائيات مناسبة إذا لزم الأمر حيث يمكن تعويض الاضطرابات الناجمة عن الانتشار متعدد المسيرات بالتنوع.

2. مفاهيم التكرار:

يمكن استخدام المكونات المكررة لزيادة الإتاحة عبر ارتباط الإرسال بالكامل واعتراض أعطال الأجهزة دون مقاطعة تدفق البيانات حيث يظهر نوع التكرار في الترميز (n + m)، حيث n هو عدد روابط الإرسال وm هو عدد أنظمة التكرار، أمّا الأنظمة الأكثر شيوعاً هي:

1. التوهين بالمطر:

تتأثر إشارات الراديو بوجود الماء في الغلاف الجوي حيث يرتبط التوهين هنا بتردد الإشارة من جهة وحجم قطرات الماء من جهة أخرى.

2. الانتشار متعدد المسارات:

يمكن أن تنتقل إشارة الراديو من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال باستخدام مسارات مختلفة، ومع أنظمة راديو الميكروويف تحدث هذه الانعكاسات على الأسطح الصلبة أي الأرض وطبقات الغلاف الجوي حيث تعني الأطوال المختلفة لمسارات الإرسال أنّ إشارة الراديو يمكن أن تصل إلى جهاز استقبال أكثر من مرة وفي أوقات مختلفة، كما يمكن أن يكون لهذا آثار سلبية على وصلة النقل، ومع ذلك عند الترددات فوق (13 جيجاهرتز) تلعب هذه التأثيرات دوراً ثانوياً مقارنة بالتوهين الناجم عن المطر.

3. تنوع في الوصلات:

يشير التنوع إلى تنويع مسارات الإرسال أي إشارة يتم توجيهها إلى وجهتها عبر مسارات مختلفة، كما يمكن زيادة توفر الارتباط باستخدام خيار التقييم الفردي لهذه الإشارات أو دمجها.

4. تنوع الفضاء:

يُعتبر استخدام هوائي استقبال إضافي مركب أعلى أو أدنى تدبيراً فعالاً للغاية لتقليل الآثار التي يسببها الانتشار متعدد المسيرات حيث يسمى تنوع الفضاء، ونظراً لأنّ درجة التداخل الناجم عن الانتشار متعدد المسيرات تعتمد على الاختلاف في الطول بين المسير الرئيسي ومسار الانعكاس، كما يمكن تقليل ذلك إلى أدنى حد بمسافة مناسبة بين الهوائيين.

ينتج عن هذا إشارة قابلة للاستخدام من واحد على الأقل من الهوائيات، لأنّ الاختلاف في الطول غير متطابق لكلا هوائيي الاستقبال حيث يمكن تحسين الارتباط من خلال التقييم المستمر لكلتا الإشارتين المستقبلتين.

5. تنوع التردد:

إذا لم يكن بالإمكان تركيب هوائي ثانٍ فيمكن أيضاً استخدام تنوع التردد لتحقيق تحسين في جودة الإرسال، كما يجب تحديد ترددين متباعدين قدر الإمكان لهذا الغرض، والمقرنات الاتجاهية للترددات الراديوية: هي أجهزة سلبية تربط الطاقة التي تنتقل عبر الجهاز بمنفذ آخر، ممّا يتيح استخدام الإشارة في دائرة أخرى.

المقرنات الاتجاهية للترددات اللاسلكية: عبارة عن عناصر إلكترونية تربط كمية محددة من الطاقة الكهرومغناطيسية في خط نقل بمنفذ يتيح استخدام الإشارة في دائرة أخرى.

إحدى السمات الرئيسية للمقارنات الاتجاهية هي أنّها تجمع بين تدفق الطاقة في اتجاه واحد فقط، وبهذه الطريقة تقترن الطاقة التي تدخل منفذ الخرج بالمنفذ المعزول ولكن ليس بالمنفذ المزدوج حيث يمكن تنفيذ المقرنات الاتجاهية للترددات الراديوية باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات بما في ذلك خط مستقيم ومغذي متحد المحور وعناصر مجمعة أو منفصلة.

قد يتم تضمينها أيضاً في مجموعة متنوعة من الحزم من الكتل ذات موصلات (RF) أو دبابيس اللحام أو قد تكون موجودة على حامل ركيزة أو يمكن إنشاؤها كجزء من وحدة أكبر تحتوي على وظائف أخرى.

أساسيات مقرنة اتجاه التردد اللاسلكي:

يحتوي المقرن الاتجاهي (RF) على أربعة منافذ ويتم تعريفها عادةً على النحو الوارد في القائمة أدناه:

  • الإدخال (المنفذ 1، الحادث).

  • تم الإرسال (المنفذ 2، النواتج).

  • مقترن (المنفذ 3، منفذ مقترن إلى الأمام).

  • معزول (المنفذ 4، منفذ مزدوج مزدوج).

عادةً ما يكون الخط الرئيسي هو الخط الموجود بين المنفذين (1 و2) وعادةً ما يكون هذا أكثر ملاءمة لحمل مستويات طاقة عالية وقد تحتوي على موصلات (RF أكبر) وإذا كانت وحدة بها موصلات (RF)، وعادةً ما تكون المنافذ الأخرى الموجودة على قارنة التوصيل الاتجاهي أكثر ملاءمة للقوى المنخفضة حيث أنّها مخصصة فقط لحمل نسبة صغيرة من طاقة الخط الرئيسي، وقد يكون للمنفذين (3 و4) موصلات أصغر لتمييزها عن منافذ الخط الرئيسية لمقرن التردد اللاسلكي، ويتم إنهاء المنفذ المعزول بحمل مطابق داخلي أو خارجي والذي سيكون عادةً (50 أوم).

بينما يتم إعطاء ملصقات معينة لمنافذ معينة على الجهاز، فإنّ هذا عادةً ما يكون أكثر من قيد مادي حيث سيتم تصنيع بعض المنافذ لتحمل قوى أعلى من غيرها، وفي الواقع يمكن أن يكون أي منفذ هو المدخل وهذا سيؤدي إلى أن يكون المنفذ المتصل مباشرة هو المنفذ المرسل والمنفذ المجاور هو المنفذ المقترن والمنفذ القطري هو المنفذ المعزول.

مواصفات مقرنة اتجاهية التردد اللاسلكي:

  1. خسارة مقاومة الخط الرئيسي وذلك بسبب التسخين أي منفصلة عن خسارة التوصيل حيث تضاف هذه القيمة إلى التخفيض النظري في الطاقة التي يتم نقلها إلى المنافذ المزدوجة والمعزولة (خسارة اقتران).

  2. خسارة الاقتران: هو مقدار الطاقة المفقودة في المنفذ المزدوج والمنفذ المعزول، وبافتراض وجود اتجاهية معقولة، فإنّ الطاقة المنقولة عن غير قصد إلى المنفذ المعزول ستكون ضئيلة مقارنة بتلك المنقولة عن قصد إلى المنفذ المقترن.

  3. عزل فرق مستوى الطاقة يكون بين المنفذ 1 والمنفذ 4 (المتعلق بالاتجاهية).

  4. الاتجاهية: هو فرق مستوى القدرة الاتجاهية بين المنفذ 3 والمنفذ 4 (المتعلق بالعزل)، وهذا مقياس لمدى استقلال الموانئ المزدوجة والمعزولة، ونظراً لأنّه من المستحيل بناء مقرن مثالي سيكون هناك دائماً قدر من الاقتران غير المقصود بين جميع مسارات الإشارة.

لا يتم استخدام المقرنات على نطاق واسع مثل بعض مكونات التردد اللاسلكي مثل المخففات والخلاطات وما شابه، ولكن في المناطق القريبة من الهوائي حيث قد تحتاج إلى أخذ عينات من الطاقة حيث يتم استخدامها على نطاق واسع، فعلى سبيل المثال يمكن استخدام مقرن اتجاهي داخل جهاز قياس للكشف عن نسبة الموجة الواقفة، ولكن لها أيضاً العديد من التطبيقات الأخرى.

المصدر
What are RF Splitters and Combiners ?RF directional coupler basics tutorialMicrowave Radio Basics1: Introduction to Microwave

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى