historie
en mikrobølgeforbindelse er et kommunikationssystem, der bruger en stråle af radiobølger i mikrobølgefrekvensområdet til at transmittere information mellem to faste steder på jorden. De er afgørende for mange former for kommunikation og påvirker en bred vifte af brancher. Broadcasters bruger mikrobølgelinks til at sende programmer fra studiet til senderens placering, hvilket kan være miles væk. Mikrobølgeforbindelser bærer mobiltelefonopkald mellem cellesteder. Udbydere af trådløse internettjenester bruger mikrobølgelinks til at give deres kunder højhastighedsinternetadgang uden behov for kabelforbindelser. Telefonselskaber transmitterer opkald mellem skiftecentre over mikrobølgeforbindelser, skønt de for nylig i vid udstrækning er blevet erstattet af fiberoptiske kabler. Virksomheder og offentlige myndigheder bruger dem til at levere kommunikationsnetværk mellem nærliggende faciliteter i en organisation, såsom et firma med flere bygninger i en by.
en af grundene til, at mikrobølgeforbindelser er så tilpasningsdygtige, er, at de er bredbånd. Det betyder, at de kan flytte store mængder information ved høje hastigheder. En anden vigtig kvalitet af mikrobølgeforbindelser er, at de ikke kræver noget udstyr eller faciliteter mellem de to terminalpunkter, så installation af en mikrobølgeforbindelse er ofte hurtigere og billigere end en kabelforbindelse. Endelig kan de bruges næsten overalt, så længe afstanden, der skal spændes, ligger inden for udstyrets driftsområde, og der er en klar sti (dvs.ingen solide forhindringer) mellem placeringerne. Mikrobølger er også i stand til at trænge igennem regn, tåge og sne, hvilket betyder, at dårligt vejr ikke forstyrrer transmissionen.
en enkel envejs mikrobølgeforbindelse indeholder fire hovedelementer: en sender, en modtager, transmissionslinjer og antenner. Disse grundlæggende komponenter findes i alle radiokommunikationssystemer, herunder mobiltelefoner, tovejsradioer, trådløse netværk og kommerciel udsendelse. Men teknologien, der anvendes i mikrobølgeforbindelser, adskiller sig markant fra den, der anvendes ved de lavere frekvenser (længere bølgelængder) i radiospektret. Teknikker og komponenter, der fungerer godt ved lave frekvenser, kan ikke bruges ved de højere frekvenser (kortere bølgelængder), der bruges i mikrobølgeforbindelser. For eksempel fungerer almindelige ledninger og kabler dårligt som ledere af mikrobølgesignaler. På den anden side tillader mikrobølgefrekvenser ingeniører at drage fordel af visse principper, der er upraktiske at anvende ved lavere frekvenser. Et eksempel er brugen af en parabolsk eller “parabol” antenne til at fokusere en mikrobølge radiostråle. Sådanne antenner kan designes til at fungere ved meget lavere frekvenser, men de ville være for store til at være økonomiske til de fleste formål.
i en mikrobølgeforbindelse producerer senderen et mikrobølgesignal, der bærer de oplysninger, der skal kommunikeres. Disse oplysninger-input-kan være alt, hvad der kan sendes elektronisk, såsom et telefonopkald, tv-eller radioprogrammer, tekst, bevægelige eller stillbilleder, hjemmesider eller en kombination af disse medier.
senderen har to grundlæggende opgaver: generering af mikrobølgeenergi ved den krævede frekvens og effektniveau og modulering af den med indgangssignalet, så den formidler meningsfuld information. Modulering opnås ved at variere nogle karakteristika for energien som reaktion på senderens input. Blinkende et lys for at sende en besked i Morse-kode er et eksempel på modulering. De forskellige længder af blinkene (prikker og bindestreger) og mørkets intervaller mellem dem formidler informationen—i dette tilfælde en tekstbesked.
den anden integrerede del af en mikrobølgeforbindelse er en transmissionsledning. Denne linje bærer signalet fra senderen til antennen og i den modtagende ende af linket fra antennen til modtageren. I elektroteknik er en transmissionslinje alt, hvad der leder strøm fra et punkt til et andet. Lampekabel, strømledninger, telefonledninger og højttalerkabel er almindelige transmissionsledninger. Men ved mikrobølgefrekvenser svækker disse medier signalet for meget. I deres sted bruger ingeniører koaksialkabler og især hule rør kaldet bølgeledere.
den tredje del af mikrobølgesystemet er antennerne. På den transmitterende ende udsender antennen mikrobølgesignalet fra transmissionsledningen til ledig plads. “Fri plads” er den elektriske ingeniørs betegnelse for tomhed eller tomrum mellem transmitterende og modtagende antenner. Det er ikke det samme som “atmosfæren”, fordi luft ikke er nødvendig for nogen form for radiotransmission (derfor fungerer radio i det ydre rums vakuum). På modtagerstedet samler en antenne, der peger mod sendestationen, signalenergien og fører den ind i transmissionsledningen til behandling af modtageren.
antenner, der bruges i mikrobølgeforbindelser, er meget retningsbestemte, hvilket betyder, at de fokuserer den transmitterede energi tæt og modtager energi hovedsageligt fra en bestemt retning. Dette står i kontrast til antenner, der bruges i mange andre kommunikationssystemer, såsom udsendelse. Ved at rette senderens energi, hvor det er nødvendigt—mod modtageren—og ved at koncentrere det modtagne signal tillader denne egenskab ved mikrobølgeantenner kommunikation over lange afstande ved hjælp af små mængder strøm.
mellem linkets antenner ligger et andet vigtigt element i mikrobølgeforbindelsen—stien taget af signalet gennem Jordens atmosfære. En klar vej er afgørende for mikrobølgelinkets succes. Da mikrobølger bevæger sig i stort set lige linjer, skal menneskeskabte forhindringer (inklusive mulig fremtidig konstruktion), der kan blokere signalet, enten overvindes af høje antennestrukturer eller undgås helt. Naturlige forhindringer findes også. Fladt terræn kan skabe uønskede refleksioner, Nedbør kan absorbere eller sprede noget af mikrobølgeenergien, og fremkomsten af løv om foråret kan svække et marginalt stærkt signal, som havde været tilstrækkeligt, når træerne var nøgne om vinteren. Ingeniører skal tage alle de eksisterende og potentielle problemer i betragtning, når de designer en mikrobølgeforbindelse.
i slutningen af linket er den endelige komponent, modtageren. Her udvindes information fra mikrobølgesignalet og stilles til rådighed i sin oprindelige form. For at opnå dette skal modtageren demodulere signalet for at adskille informationen fra den mikrobølgeenergi, der bærer den. Modtageren skal være i stand til at registrere meget små mængder mikrobølgeenergi, fordi signalet mister meget af sin styrke på sin rejse.
hele denne proces finder sted tæt på lysets hastighed, så transmission er næsten øjeblikkelig selv over lange afstande. Med alle deres fordele er mikrobølgeforbindelser helt sikkert vigtige byggesten i verdens kommunikationsinfrastruktur i de kommende år.
Link blok Diagram
dette diagram er fra en NEC 500 serie mikrobølge link system (circa 1983) og viser en udstyr blok sti. “Returretning” – blokken er det modsatte af det, der er beskrevet i hoveddiagrammet.
regulering og licensering
hvert land har et varierende krav til licensering af mikrobølgeradioforbindelser. I de fleste tilfælde adresserer denne licens kun senderen, men i samme tilfælde tilbyder den lovgivningsmæssig beskyttelse af enhver inteference, der kan påvirke mikrobølgemodtageren.
licensomkostninger er normalt forbundet med størrelsen på det spektrum, der besættes af sendersignalet – og påvirkes ofte direkte af nogle af de spektrumlejeomkostninger, der realiseres af den lokale regulator, f.eks.
Mikrobølgestrålingssikkerhed
et sikkerhedsaspekt ved EMR-stråling fra mikrobølgeradio defineres også af standarder og retningslinjer, og der findes ofte områder med ‘udelukkelse’ af mennesker omkring fronten af mikrobølgeantenner, horn og dielektriske antenner. Personalesikkerhed skal også overvejes omkring åbne bølgelederender og bølgelederkontakter med ikke-terminerede porte. Se andet materiale på GHN om EMR-sikkerhed.
behandling af mikrobølgestrålingssikkerhed på en konservativ måde er altid forsigtig, Se aldrig ned åben bølgeleder, stå aldrig foran en mikrobølgeantenne.
Frekvensplanlægning
i de ældre frekvensdelingsmultipleks (FDM) mikrobølgeradioforbindelsessystemer blev kun et enkelt par frekvenser tildelt hele linknetværket med et skiftevis polarisationsisoleringsarrangement fra fjernere stationer i netværket. Dette betød, at link-sendere på en enkelt mikrobølgerepeaterstation fungerer på samme frekvens, men med antenner peget i forskellige retninger og med modsat antennepolarisering.
den samme frekvensplanlægningslogik gælder stadig for moderne digitale mikrobølgeradioforbindelser med et nøje øje med ’emissions’ båndbredde / designator. Frekvensplanlægning kan også have begrænsninger fra regulatoren (FCC / ACMA / Ofcom / PTT ‘ er), så der kræves omfattende konsultation, før der kan indgås forpligtelser.
mikrobølge Radio Link planlægning
design og konstruktion af et mikrobølge radio link netværk er baseret på en række faktorer. Disse omfatter:
- afstand mellem mikrobølgeradioterminaler;
- terrænegenskaber, f.eks. vandområder, klipper, skove, sne;
- driftsfrekvens, ofte styret af licensomkostninger, frekvenstilgængelighed, planlagte afstande og endda modtagelighed for regnfading;
- Interferensstyring til mikrobølgelinkmodtageren. Generelt forvaltes ved tildeling af en klar frekvenspar af regulatoren, men for frekvensbånd ‘solgt på auktion’ eller med delegation, f. eks forsvar kommunikation og store luftfartsselskaber, dette bliver ledelsesansvar bandet licenstager / ejer;
- Fading, dispersion og flervejsforvrængning;
- antennernes størrelse, fødelinjeegenskaber, behov for Tårne og master og for antenner med høj forstærkning – selv stabiliteten (både vippe-og vridningsegenskaber) af den understøttende mast skal konstrueres for at undgå, at antennestrålen bliver forkert rettet på grund af vind eller is på strukturen;
- styring af fugt inde i eksterne bølgeledere;
- styring af udstyr, strøm-og sikkerhedsalarmer, fjernbetjeningskobling og ordrekabelsystemer.
- råd, lokale myndigheder, FAA, CASA og samfundsudviklingstilladelser, der regulerer visuelle og kontrollerede luftrumsindtrængninger;
- omkostninger til udstyr og cost benefit-analyse inklusive vedligeholdelse af udstyr;
- Satellitkommunikationsforbindelser klassificeres også som mikrobølgeradioforbindelser, men i betragtning af deres minimale eksponering for atmosfæriske forhold kan denne type mikrobølgeforbindelser fungere med minimale fade-marginer, dvs. have minimal beredskab i niveauet for modtagne signalstyrker, der er forbundet med;
- tilgængelighed af udstyr, reservedele, vedligeholdelse, testudstyr og faglært personale;
- Soltransitter til mikrobølgeforbindelsesmodtagere, der vender mod den østlige eller vestlige horisont. Spørgsmålet her er, at” solstøj ” ofte vil overvælde bredbåndsmikrobølgemodtagere og generere det, der kaldes en ‘soltransitafbrydelse’. Samme aftale for satellitkommunikationsforbindelser også.
producenter af mikrobølge Link udstyr
i ingen specifik rækkefølge, disse omfatter:
- – NEC
- – Ericsson
- – Nokia
- – Marelli
- – Marconi
- – GT&E
- – ge
- – Phillips
- – Rohde & schvarts
- – Kuhne
- – Codan
- – Alcatel
- – Fujitsu
- – Siemens
- – ATI
- – Hughes