עיצוב אנטנות כיוונית לתקשורת מיקרוגל נקודה לנקודה

מערכות תקשורת מיקרוגל של Point-to-point הן עמוד השדרה של תשתיות התקשורת המודרניות, המאפשרות העברת נתונים בעוצמה גבוהה על פני מרחקים ארוכים. בלב המערכות הללו הן אנאנטנות כיווןיות, אשר מתמקדות בתדירות רדיו לתוך קרן צר כדי למקסם את עוצמת האות ולמזער את ההפרעות.עיצוב אנאנטנות כאלה דורש הבנה מתוחכמת של תיאוריה אלקטרומגנטית, מדע חומרי, ומגבלות תפעוליות של ממש.

יסודות של אנטנות כיוונים עבור קישורים מיקרוגל

אנאנטנות כיוון חיוניות בתקשורת מיקרוגל נקודה לנקודה-נקודתית מכיוון שהן מתרכזות בכוח קורנן בכיוון מסוים, הגדלת הטווח היעיל וצמצום הסבירות של התערבות ממערכות אחרות.בניגוד לאנטנות אטומיות שמקרינה באותה מידה בכל המטוסים האופקיים, אנאנטנות כיוון משיגות רווח גבוה יותר על ידי צמצום הקשר המנומנטלי הזה הוא קוונטי על ידי דפוס הקרינה של האנטנה, אשר מתאר את המרחק בין תריסר ק"מפוטנציה בעלת יכולת קבועה של קו קו קו קו קו אנטנות יציב עם יכולת פעולה עם יכולת יציבה.

(ב) שלושה סוגים עיקריים של אנאנטנות כיוון שולטות בנוף נקודת המיקרוגל לנקודה (FLT:0Parabolic אנטנות של חלקיקים אנטנות (FLT:1) להשתמש משטח רפלקטיבי מקרני מזון, ומייצרת רווח גבוה מאוד (בדרך כלל 20-40 dBi) ו- beamwidths (כמה מעלות)

פרדוקס עיצוב קריטי ומסחר

העיצוב של אנטנה כיווןית עבור קישורים מיקרוגל נקודה לנקודה-לנקודת נקודה מונח על כמה פרמטרים משולבים. מהנדסים חייבים לאזן פרמטרים אלה כדי לעמוד בדרישות ספציפיות של תקציב קישורים, מגבלות רגולטוריות וסביבות תפעוליות.התת הבאה מפרטת את הפרמטרים הקריטיים ביותר.

קבל ו Beamwidth

רווח אנטנה הוא מדד של יעילות האנטנה מתמקדת כוח תדר רדיו בכיוון מסוים ביחס לרדיום איזוטרופי.זה קשור ישירות לגודל הצמצם ויעילות חשמלית.עבור מנות פרבוליות, רווח (מאושר על ידי FLT:0G = (4 ⁇ A) / λ2FLT:1, שבו A eff הוא יעיל מגובה ו- λ מקבל ביעילות עלות חום 1Bid בדרך כלל.

החזית-לחזור Ratio

יחס החזית-ל-back (F/B) משווה את הדיכוי של קרינה בכיוון ההפוך ללוב הראשי, המובע ב decibels. יחס גבוה F/B (בדרך כלל >30 dB עבור מנות ביצועים גבוהים) הוא חיוני בסביבות ספקטרום מכוסות כדי למזער את ההתערבות לקישורים משותפים או סמוכים.

פולש וצלב-פולריזציה

היערכות בין העברת וקבלת אנטנה היא חובה להעברה יעילה של כוח.בקישורים מיקרוגל נקודה לנקודה, קיטוב ליניארי (horizontal או אנכי) הוא נפוץ, אם כי קוטב מעגלי יכול להיות מועיל בגשם מסוים או תנאי קרח.פליה חוצה קוטבית (XPD) מודדת יכולת אנטנה קוטבית של לחץ דם ליניארי לדחות את Highization אוthogonalization.

עקבו אחרי VSWR

האנטנה חייבת להציג תנופה יציבה של קלט (בדרך כלל 50 ⁇ ) על רוחב הפס התפעולי שלה; אחרת, כוח משתקף להפחית את היעילות ויכול לפגוע יחס גל המעבר (VSWR) לכמת את המשחק - VSWR של 1.5:1 או נמוך יותר אופייני עבור אנטנה פרמיות. Achieving נמוך VSWR דורש עיצוב זהיר של המבנה, התאמה, ושינויים רחבים (כגון להקות רחבות).

גורמי איכות הסביבה והמתקנים

אפילו האנטנה המושלמת ביותר מבחינה חשמלית לא תכשל אם היא לא חזקה לסביבה הפריסה.הגורמים הבאים הם מרכזיים לביצועים בעולם האמיתי.

טרה וקו-של-שייט

קישורים מיקרוגל נקודה לנקודה תלוי קו ראייה לא מאולץ (LOS) בין אנאנטנות. Terrain תכונות כגון גבעות, מבנים, צמחייה יכול לגרום הפסדים של פיזור ועיוות רב-אופטימי. כדי להבטיח הפעלה אמינה, מהנדסים מבצעים נתיב profiling באמצעות מודלים של עלייה דיגיטלית וניתוח אזורי Fresnel הראשון - אזור Fresnel - ellipsoid סביב קו אופטי - להיות לפחות 60% מכשולים משמעותיים על ידי קירור על פני השטח.

השפעות אטמוספיריות וגשם נדה

בתדרי מיקרוגל גבוהים יותר (במיוחד מעל 10 GHz), גשם ואווירפריים גורמים להפחתה משמעותית.ITU-R מספק מודלים לגשם דועך estimation בהתבסס על סטטיסטיקות של קצב הגשמי האזורי. עיצוב אנטנה חייב לקחת בחשבון את ההפסדים האלה בתקציב הקישור, לעתים קרובות דורש רווח גבוה יותר או אמפרכות גדולות יותר כדי לשמור על שולי דעיכה.

Wind Loading and מכני Stability

רוחות גבוהות יכולות למקם אנטנה צר-באם, וכתוצאה מכך אובדן של היערכות וקישור החוצה.מבנה האנטנה חייב להיות נוקשה מספיק כדי לשמור על beam מצביע בתוך חלק קטן של beamwidth תחת תנאי רוח הגרועים ביותר.זה דורש ניתוח מבני זה של האינטגרציה, המגדל, ואנטנה לאחור. עבור מנות פרבוליות, את הצורה parabolic של רפלקטור חייב להיות נשמר תחת לחץ רוח גבוה; לפעמים מנטרולטיביים מורכבים של מתקנים מורכבים או כוללים תיקונים מורכבים.

סובלנות

עבור אנאנטנות עם beamwidths של 1- 2, היערכות מכנית חייבת להיות מדויקת מאוד - באופן חד-משמעי בתוך 0.1 מעלות ל- 0.5 מעלות בהתאם לרווח.זה דורש שימוש בהיקף הראייה, אינפינימונים דיגיטליים, או אפילו כלי מעקב מבוסס GPS.יציבות לטווח ארוך היא קריטית: הרחבה תרמית של המגדל יכול לשנות את האנטנה על ידי מספר עשיריות של מחזורים על פני טמפרטורה.

בחירה חומרית ובניה

החומרים שנבחרו עבור אנטנה כיוון משפיעים ישירות על הביצועים האלקטרומגנטיים שלה, עמידות, ועלות. לכל סוג של אנטנה יש דרישות נפרדות.

Parabolic Dish Antennas

המשקף הוא הרכיב הקריטי ביותר.זה חייב להיות פרבולאיד מדויק עם גסות פני השטח בדרך כלל פחות מ 1 / 16 של אורך הגל התפעולי - ב 18 GHz, זה אומר סטיית משטח תחת 1 מ"מ חומרים נפוצים כוללים אלומיניום ספירה (משקל, דיוק משטח טוב), סיבים עם ציפוי מולי התנהגות (עלויות נמוכות, עמידות לקורוזיון), וסיבים פחמן מורכבים (בדרך כלל גבוה וקלוש נמוך), כמו חומצה פוליגרמה נמוכה, או קל משקל, או קל משקל, יש צורך בטמפרטורה נמוכה יותר, או קלוש (בדרך כלל) עם דיוק דחוסה נמוכה יותר, או מרובע, או מרובע, או מרובע, כמו חומר ניקוי נמוך יותר, או מרובע, או מרובע, או מרובע, או מרובע, כמו ציפוי פחמן דחוס, 000 דחוס עם דיוק נמוך יותר, או קוגניבה נמוכה, או מרובע, או מרובע, 000).

יאגי-אודה אנטנות

מערך Yagi עבור תדרי מיקרוגל (למשל, 2.4-6 GHz) בדרך כלל להשתמש אלומיניום או נחושת עבור אלמנטים.האלמנטים המונעים הוא dipole מקופל או משחק gamma עבור שליטה במניעה, בעוד אלמנטים parasitic (reflector ורקטורים) הם בדיוק חללים ומוגנים.

ראשי התיבות של Array Antennas

אנאנטנות אלה להשתמש בלוח מעגלים מודפס (PCB) טכנולוגיה עבור כתמים קורנים ורשתות האכלה. substrates כמו רוג'רס 4350B או פולימר גביש נוזלי (LCP) מציעים אובדן נמוך ורישיות יציבה על פני טמפרטורה. מערךים שלבד דורשים הרבה משמרות בשלב ומגבר, אשר חייב להיות בדיוק calibrated.

בדיקה, מחיקה ותחזוקה

לאחר עיצוב וייצור, בדיקות יסודיות מבטיחות האנטנה עונה על מפרטים.בדיקות שדה ואז מאמתות ביצועים של קישורים בתנאים אמיתיים.

בדיקות מעבדה

(FLT:0) Near-field ו-Port-field טווח בדיקות קרינת מדדים, רווח, beamwidth, יחס F / B, ו-Colization. בתא אנכומי, האנטנה רכוב על מיקום והארת על ידי בדיקה פאסבית; נתונים מעובדים כדי לחלץ תבניות שדה מרוחקות.VR נמדדת עם מנתח רשת וקטורלי מבוצעים אלה על פני התדירות של 10.

סודיות ואופטימיזציה של קישורים

במהלך ההתקנה, מנתח שדה ומרגל כוח משמשים כדי לאמת את עוצמת האות המתקבלת.העיוות זמני מתוקן על ידי כוונון עדין את האנטנה azimuth וגובה תוך ניטור רמת המתקבל או מעט שגיאות.מערכות מודרניות רבות משתמשות בקרת חשמל אוטומטית (ATPC) כדי להתאים ל fading, אבל זה לא תחליף היערכות נאותה.לאחר היערכות, בדיקה אחרונה קישור כולל ביצועים של 24 שעותיים לכל מחזורי הרוח או מחזורי נשימה.

תחזוקה תקופתית

עם הזמן, ביצועי אנטנה יכולים לגרוע בשל קורוזיה, הצטברות של עפר או קרח, רופפת של חומרה, או מצמרר בצורת רפלקטור. לוח זמנים תחזוקה צריך לכלול בדיקה חזותית, ניקוי של המשקף ורדומה, retoring של ברגים, ובדיקה מחדש של היערכות עם היקף ראייה.

עיצוב אנטנה

כביקוש לשיעורי נתונים גבוהים יותר גדל, קישורים מיקרוגל נקודה לנקודה נעים לתדרים גלי מילימטר (למשל, 60 GHz, 70 /80 GHz E-band) באורכי גל אלה, סובלנות אנטנה הופכת מאוד מחמירה, וקליטת אטמוספרית היא חמורה.

מסקנה

תכנון אנאנטנות כיוון עבור תקשורת מיקרוגל נקודה לנקודה היא אתגר הנדסי רב פנים כי גשרים תיאוריה אלקטרומגנטית, חומרים מדע, ומגבלות פריסה מעשית. על ידי איזון בזהירות רווח, beamwidth, יחס לפני-חזרה, קיטוב, והתאמה אימפולסיבית מתאימים - בעוד גם חשבונאות עבור גורמים סביבתיים כגון שטח, דוע, גשום, עומס רוח וסובלנות - אנטנות יכול ליצור אנטנות גבוהה יותר של מערכות הפעלה יעילה יותר של עיצוב מתקדמות, אבל בטוח יותר, אבל פעולות מתקדמות יותר, אבל ייצוב, אבל קיבולת תכנון יעיל יותר, אבל ייצוב, מערכות מתקדמות יותר, אבל ייצוב, מערכות הפעלה יעילה יותר, ייצוב, ייצוב, עדיין לא יעילה יותר, ייצוב, עדיין בטוח יותר, ייצוב, ייצוב, ייצוב, ייצוב, עדיין בטוח יותר, אבל אנטנות גבוהה יותר, אבל ייצוב של מערכות הפעלה יעילה יותר, מערכות הפעלה יעילה יותר, מערכות הפעלה יעילה יותר, אבל חסכונית מערכות הפעלה יעילה יותר, אבל ייצוב, אבל ייצוב, מערכות הפעלה יעילה יותר של מערכות הפעלה יעילה יותר, עדיין, עדיין, לחץ יעיל יותר, מערכות הפעלה יעילה יותר, מערכות הפעלה יעילה יותר, מערכות הפעלה יעילה יותר, מערכות הפעלה יעילה יותר, לחץ יעיל יותר, אבל אנט