istoric
o legătură cu microunde este un sistem de comunicații care utilizează un fascicul de unde radio în gama de frecvențe cu microunde pentru a transmite informații între două locații fixe de pe pământ. Acestea sunt cruciale pentru multe forme de comunicare și au impact asupra unei game largi de industrii. Radiodifuzorii folosesc link-uri cu microunde pentru a trimite programe de la studio la locația emițătorului, care ar putea fi la kilometri distanță. Legăturile cu microunde transportă apeluri telefonice celulare între site-urile celulare. Furnizorii de servicii de internet Wireless folosesc link-uri cu microunde pentru a oferi clienților lor acces la Internet de mare viteză fără a fi nevoie de conexiuni prin cablu. Companiile de telefonie transmit apeluri între centrele de comutare prin legături cu microunde, deși destul de recent au fost în mare parte înlocuite de cabluri cu fibră optică. Companiile și agențiile guvernamentale le folosesc pentru a furniza rețele de comunicații între facilitățile din apropiere din cadrul unei organizații, cum ar fi o companie cu mai multe clădiri dintr-un oraș.
unul dintre motivele pentru care legăturile cu microunde sunt atât de adaptabile este că sunt în bandă largă. Asta înseamnă că pot muta cantități mari de informații la viteze mari. O altă calitate importantă a legăturilor cu microunde este că nu necesită echipamente sau facilități între cele două puncte terminale, astfel încât instalarea unei legături cu microunde este adesea mai rapidă și mai puțin costisitoare decât o conexiune prin cablu. În cele din urmă, acestea pot fi utilizate aproape oriunde, atâta timp cât distanța care trebuie parcursă se încadrează în domeniul de funcționare al echipamentului și există o cale clară (adică fără obstacole solide) între locații. Microundele sunt, de asemenea, capabile să pătrundă în ploaie, ceață și zăpadă, ceea ce înseamnă că vremea rea nu întrerupe transmisia.
o legătură simplă cu microunde unidirecțională include patru elemente majore: un emițător, un receptor, linii de transmisie și antene. Aceste componente de bază există în fiecare sistem de comunicații radio, inclusiv telefoane celulare, radiouri bidirecționale, Rețele fără fir și difuzare comercială. Dar tehnologia utilizată în legăturile cu microunde diferă semnificativ de cea utilizată la frecvențele inferioare (lungimi de undă mai lungi) din spectrul radio. Tehnicile și componentele care funcționează bine la frecvențe joase nu pot fi utilizate la frecvențe mai mari (lungimi de undă mai scurte) utilizate în legăturile cu microunde. De exemplu, firele și cablurile obișnuite funcționează prost ca conductori ai semnalelor cu microunde. Pe de altă parte, frecvențele cu microunde permit inginerilor să profite de anumite principii care nu sunt practice de aplicat la frecvențe mai mici. Un exemplu este utilizarea unei antene parabolice sau” antena ” pentru a focaliza un fascicul radio cu microunde. Astfel de antene pot fi proiectate să funcționeze la frecvențe mult mai mici, dar ar fi prea mari pentru a fi economice în majoritatea scopurilor.
într-o legătură cu microunde emițătorul produce un semnal cu microunde care transportă informațiile care trebuie comunicate. Aceste informații – intrarea-pot fi orice poate fi trimis prin mijloace electronice, cum ar fi un apel telefonic, programe de televiziune sau radio, text, imagini în mișcare sau statice, pagini web sau o combinație a acestor suporturi.
transmițătorul are două sarcini fundamentale: generarea energiei cu microunde la nivelul de frecvență și putere necesar și modularea acesteia cu semnalul de intrare, astfel încât să transmită informații semnificative. Modularea se realizează prin modificarea unor caracteristici ale energiei ca răspuns la intrarea emițătorului. Intermitent o lumină pentru a transmite un mesaj în codul Morse este un exemplu de modulare. Lungimile diferite ale flash-urilor (punctele și liniuțele) și intervalele de întuneric dintre ele transmit informațiile—în acest caz un mesaj text.
a doua parte integrantă a unei legături cu microunde este o linie de transmisie. Această linie transportă semnalul de la emițător la antenă și, la capătul de recepție al legăturii, de la antenă la receptor. În inginerie electrică, o linie de transmisie este ceva care conduce curent de la un punct la altul. Cablul lămpii, liniile electrice, firele telefonice și cablul difuzorului sunt linii de transmisie comune. Dar la frecvențele microundelor, acele medii slăbesc excesiv semnalul. În locul lor, inginerii folosesc cabluri coaxiale și, în special, țevi goale numite ghiduri de undă.
a treia parte a sistemului cu microunde este antenele. La capătul de transmisie, antena emite semnalul cu microunde de la linia de transmisie în spațiu liber. „Spațiu liber” este termenul inginerului electric pentru golul sau golul dintre antenele de transmisie și recepție. Nu este același lucru cu „atmosfera”, deoarece aerul nu este necesar pentru niciun tip de transmisie radio (motiv pentru care radioul funcționează în vidul spațiului cosmic). La locul receptorului, o antenă îndreptată spre stația de transmisie colectează energia semnalului și o alimentează în linia de transmisie pentru procesare de către receptor.
antenele utilizate în legăturile cu microunde sunt foarte direcționale, ceea ce înseamnă că focalizează strâns energia transmisă și primesc energie în principal dintr-o direcție specifică. Acest lucru contrastează cu antenele utilizate în multe alte sisteme de comunicații, cum ar fi difuzarea. Prin direcționarea energiei emițătorului acolo unde este nevoie—către receptor—și prin concentrarea semnalului recepționat, această caracteristică a antenelor cu microunde permite comunicarea pe distanțe lungi folosind cantități mici de energie.
între antenele legăturii se află un alt element vital al legăturii cu microunde—calea luată de semnal prin atmosfera pământului. O cale clară este esențială pentru succesul legăturii cu microunde. Deoarece microundele călătoresc în linii esențial drepte, obstacolele create de om (inclusiv posibila construcție viitoare) care ar putea bloca semnalul trebuie fie depășite de structurile înalte ale antenei, fie evitate cu totul. Există și obstacole naturale. Terenul plat poate crea reflexii nedorite, precipitațiile pot absorbi sau împrăștia o parte din energia microundelor, iar apariția frunzelor în primăvară poate slăbi un semnal marginal puternic, care fusese adecvat atunci când copacii erau goi iarna. Inginerii trebuie să ia în considerare toate problemele existente și potențiale atunci când proiectează o legătură cu microunde.
la sfârșitul legăturii este componenta finală, receptorul. Aici, informațiile din semnalul cu microunde sunt extrase și puse la dispoziție în forma sa originală. Pentru a realiza acest lucru, receptorul trebuie să demoduleze semnalul pentru a separa informațiile de energia cu microunde care o transportă. Receptorul trebuie să fie capabil să detecteze cantități foarte mici de energie cu microunde, deoarece semnalul își pierde o mare parte din puterea sa în călătoria sa.
întregul proces are loc aproape de viteza luminii, astfel încât transmisia este practic instantanee chiar și pe distanțe lungi. Cu toate avantajele lor, legăturile cu microunde sunt sigur că vor fi blocuri importante ale infrastructurii de comunicații din lume pentru anii următori.
Diagrama bloc de legătură
această diagramă provine dintr-un sistem de legătură cu microunde din seria NEC 500 (circa 1983) și prezintă o cale de blocare a echipamentului. Blocul „direcție de întoarcere” este inversul celui detaliat în diagrama principală.
reglementare și licențiere
fiecare țară are o cerință diferită pentru licențierea legăturilor radio cu microunde. În cele mai multe cazuri, această licență se adresează numai emițătorului, dar în același caz, oferă protecție de reglementare oricărei inteferențe care poate afecta receptorul cu microunde.
costurile licenței sunt de obicei legate de dimensiunea spectrului ocupat de semnalul emițătorului – și sunt adesea influențate direct de unele dintre costurile de închiriere a spectrului realizate de Autoritatea de reglementare locală, de exemplu FCC, ACMA, PTT etc.
siguranța radiației cu microunde
un aspect de siguranță al radiației EMR radio cu microunde este, de asemenea, definit de standarde și orientări și, adesea, există zone de excludere a expunerii umane în jurul antenelor antenei cu microunde, a coarnelor și a antenelor dielectrice. Siguranța personalului trebuie, de asemenea, luată în considerare în jurul capetelor de ghid de undă deschise și a comutatoarelor de ghid de undă cu porturi neterminate. Consultați alte materiale de la GHN privind siguranța EMR.
tratarea siguranței radiațiilor cu microunde într-o manieră conservatoare este întotdeauna prudentă, nu priviți niciodată în jos ghid de undă deschis, nu stați niciodată în fața unei antene cu microunde.
planificarea frecvenței
în cele mai vechi Divizia de frecvență Multiplex (FDM) sisteme de legătură radio cu microunde, doar o singură pereche de frecvențe au fost alocate întregii rețele de legătură, cu un aranjament alternativ de izolare a polarizării de la stații mai îndepărtate din rețea. Acest lucru a însemnat că la o singură stație de repetor cu microunde, emițătoarele de legătură funcționează pe aceeași frecvență, dar cu antene îndreptate în direcții diferite și cu polarizarea antenei opuse.
aceeași logică de planificare a frecvenței se aplică în continuare legăturilor radio digitale moderne cu microunde, cu un ochi atent asupra lățimii de bandă / indicatorului de emisie. Planificarea frecvenței poate avea, de asemenea, restricții din partea autorității de reglementare (FCC / ACMA / Ofcom / PTT), astfel încât este necesară o consultare extinsă înainte de a se putea face orice angajament.
planificarea legăturilor radio cu microunde
proiectarea și construcția unei rețele de legături radio cu microunde se bazează pe o serie de factori. Acestea includ:
- distanța dintre terminalele radio cu microunde;
- proprietăți ale terenului, de exemplu corpuri de apă, stânci, păduri, zăpadă;
- frecvența de funcționare, adesea guvernată de costurile de licențiere, disponibilitatea frecvenței, distanțele planificate și chiar susceptibilitatea la decolorarea ploii;
- gestionarea interferențelor la receptorul de legătură cu microunde. În general, gestionat prin alocarea unei perechi de frecvențe clare de către Autoritatea de reglementare, dar pentru benzile de frecvență ‘vândute la licitație’ sau cu delegare, de exemplu comunicații de apărare și transportatori mari, aceasta devine responsabilitatea de gestionare a licențiatului/proprietarului benzii;
- decolorare, dispersie și distorsiune multipath;
- dimensiunea antenelor, proprietățile liniei de alimentare, necesitatea turnurilor și catargelor și a antenelor cu câștig mare – chiar și stabilitatea (atât proprietățile de înclinare, cât și cele de torsiune) ale catargului de susținere trebuie proiectate pentru a evita direcționarea greșită a fasciculului Antenei din cauza vântului sau a gheții pe structură;
- gestionarea umidității în interiorul ghidurilor de undă externe;
- echipamente, alarme de putere și de securitate, comutarea telecomenzii și sisteme de comandă a cablurilor.
- Consiliul, administrația locală, FAA, CASA și permisiunile de dezvoltare comunitară care reglementează intruziunile vizuale și controlate ale spațiului aerian;
- costul echipamentelor și analiza cost-beneficiu, inclusiv întreținerea echipamentelor;
- legăturile de comunicații prin satelit sunt, de asemenea, clasificate ca legături radio cu microunde, dar având în vedere expunerea lor minimă la condițiile atmosferice, aceste tipuri de legături cu microunde pot funcționa la marje minime de estompare, adică având o contingență minimă în nivelul;
- disponibilitatea echipamentelor, a pieselor de schimb, a întreținerii, a echipamentelor de testare și a personalului calificat;
- tranzitele solare pentru receptoarele de legătură cu microunde orientate spre orizonturile estice sau vestice. Problema aici este că „zgomotul soarelui” va copleși adesea receptoarele cu microunde în bandă largă, generând ceea ce se numește o „întrerupere a tranzitului soarelui”. Aceeași afacere și pentru legăturile de comunicații prin satelit.
producătorii de echipamente de legătură cu microunde
în nici o ordine specifică, acestea includ:
- – NEC
- – Ericsson
- – Nokia
- – Marelli
- – Marconi
- – GT&e
- – GE
- – Phillips
- – Rohde & Schwartz
- – Kuhne
- – Codan
- – Alcatel
- – Fujitsu
- – Siemens
- – ati
- – Hughes