आरएफ ट्रांसमिशन: विनियम, हस्तक्षेप और पावर ट्रांसफर

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम
अपने एम्पलीफायर से अपने एंटीना में अधिकतम शक्ति को कैसे स्थानांतरित करना है, और एक आस्टसीलस्कप का उपयोग करके इस शक्ति का अनुमान कैसे करें, इसके बारे में जानें।

आरएफ प्रौद्योगिकी की एक महत्वपूर्ण विशेषता निम्नलिखित है: एक व्यक्ति को किसी अन्य व्यक्ति के वायरलेस संचार को बाधित करना, या यहां तक ​​कि अच्छी तरह से बर्बाद करना अपेक्षाकृत आसान है। रेडियो तरंगें हवा के माध्यम से यात्रा करती हैं और हर किसी के लिए उपलब्ध हैं, जिनमें जानबूझकर या दुर्घटनावश-ऐसे संकेत संचारित होते हैं जिन्हें हस्तक्षेप के बाद वर्णित किया जा सकता है।

सबसे पहले, यह समझना महत्वपूर्ण है कि आप पहले से प्रसारित किए गए रेडियो संकेतों को "नष्ट" या "नुकसान" नहीं कर सकते। बहरहाल, हस्तक्षेप का प्रभाव एक मूल संकेत को नष्ट करने के बराबर हो सकता है क्योंकि यह इस संकेत में निहित महत्वपूर्ण जानकारी को निकालने के लिए रिसीवर की क्षमता से समझौता करता है। दूसरे शब्दों में, जानकारी अभी भी मौजूद है, लेकिन एक विशेष रिसीवर के संबंध में, व्यवहार में, मौजूद नहीं है।

आरएफ डिजाइन में हस्तक्षेप एक निरंतर चुनौती है, और वायरलेस उपकरणों का प्रसार स्थिति को कोई सरल नहीं बना रहा है। एक प्रणाली को हस्तक्षेप के लिए प्रतिरोधी बनाने के विभिन्न तरीके हैं, और इन पर बाद में पाठ्यपुस्तक में चर्चा की जाएगी। इस हस्तक्षेप में से अधिकांश बस इस तथ्य के कारण है कि गैर-संचार उपकरणों को अक्सर समान वाहक आवृत्तियों का उपयोग करना चाहिए।

हालाँकि, इसमें जानबूझकर हस्तक्षेप करने जैसी बात भी है। इसे जैमिंग कहा जाता है; लक्ष्य एक संकेत प्रसारित करना है जो एक या दूसरे तरीके से अन्य वायरलेस सिस्टम को सफल संचार बनाए रखने से रोकता है। जैमिंग आधुनिक युद्ध में एक महत्वपूर्ण रणनीति है, और दैनिक जीवन में यह एक उपद्रव (या बदतर) है और पूरी तरह से अवैध है।

 

नियामक
यह शुरू में अजीब लग सकता है कि सरकार वायरलेस प्रसारण को विनियमित करेगी - क्या हम वास्तव में किसी चीज पर वैद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में अमूर्त के रूप में कानून लागू कर सकते हैं? लेकिन ठेला उदाहरण से यह स्पष्ट होता है कि नियमों के अभाव से गंभीर समस्याएँ पैदा होंगी। यह सुनिश्चित करने के लिए सख्त संगठन की आवश्यकता है कि ईएमआर के दायरे में हस्तक्षेप करने वाले संकेतों की अराजक भीड़ में गिरावट न हो।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, बेतार संचार की दुनिया में व्यवस्था बनाए रखने का कार्य संघीय संचार आयोग (FCC) पर पड़ता है। निजी और सार्वजनिक संगठन जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के एक हिस्से का उपयोग करना चाहते हैं, उन्हें एफसीसी से अनुमति लेनी होगी; इस अनुमति को लाइसेंस के रूप में संदर्भित किया जाता है। ऐसी प्रणालियों के अपवाद हैं जो सीमा में सीमित हैं और इस प्रकार एक बड़ी गड़बड़ी की संभावना नहीं है।

अधिकतम शक्ति
यदि आप (कानूनी) लाइसेंस-मुक्त रेडियो प्रसारण में रुचि रखते हैं, तो आपको अपनी संचारित शक्ति को जानना होगा। यहां तक ​​कि अगर आधिकारिक नियमों को प्रभावी सीमा या कुछ अन्य मीट्रिक के संदर्भ में प्रस्तुत किया जाता है, तो आपको संचारित शक्ति का निर्धारण करने में सक्षम होना चाहिए जो आमतौर पर इन स्थितियों में स्वीकार्य मानी जाती है - और सिस्टम की सीमा को सही ढंग से मापने की कोशिश करने की तुलना में शक्ति का आकलन करना आसान है। एंटीना से एक निश्चित दूरी पर क्षेत्र की ताकत।

यह भूखंड FCC के "भाग 15" नियमों के आधार पर क्षेत्र-शक्ति सीमाएँ (आवृत्तियों की एक विशिष्ट श्रेणी के लिए) देता है। डिजी-की से अनुकूलित छवि
 
RF और अन्य सभी प्रकार के विद्युत परिपथों में, एक घटक द्वारा छितरी गई शक्ति उस घटक के वोल्टेज के बराबर होती है जो घटक के माध्यम से बहने वाली धारा से गुणा होती है। आप बस एक कंडक्टर के रूप में एंटीना के बारे में सोच सकते हैं और इसलिए बहुत कम प्रतिरोध के साथ कुछ के रूप में। 

यह सच है कि एक कंडक्टर का डीसी में बहुत कम प्रतिरोध हो सकता है, लेकिन उच्च आवृत्तियों पर एक एंटीना में महत्वपूर्ण मात्रा में इनपुट प्रतिबाधा होती है। हम विशिष्ट आवृत्तियों पर एंटीना के प्रतिबाधा में रुचि रखते हैं जो हम अपने आरएफ सिग्नल को प्रसारित करने के लिए उपयोग कर रहे हैं; एंटीना को दी जाने वाली बिजली की मात्रा का अनुमान लगाने के लिए हमें इस जानकारी की आवश्यकता होगी।

वोल्टेज ट्रांसफर बनाम पावर ट्रांसफर
एक विशिष्ट डिजिटल या एनालॉग सर्किट में, हम 50 Ω के प्रतिरोध के लिए तार या पीसीबी ट्रेस नहीं चाहेंगे। यह एक कंडक्टर के रूप में वर्णित कुछ के लिए एक भयानक उच्च प्रतिरोध की तरह लगता है। 

लेकिन हमें याद रखना होगा कि कम-आवृत्ति वाले सर्किट में हम आमतौर पर वोल्टेज ट्रांसफर में रुचि रखते हैं, अर्थात, हम यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि इनपुट पिन पर वोल्टेज पूर्ववर्ती आउटपुट पिन पर वोल्टेज के जितना करीब हो सके। अच्छा वोल्टेज हस्तांतरण प्राप्त करने के लिए, हमें कम आउटपुट प्रतिबाधा, कम कंडक्टर प्रतिबाधा और उच्च इनपुट प्रतिबाधा की आवश्यकता होती है।

हालांकि, एक आरएफ ट्रांसमीटर (या एक ऑडियो एम्पलीफायर) के आउटपुट चरण में, लक्ष्य पावर ट्रांसफर है। हम केवल वोल्टेज को एक डिवाइस से दूसरे डिवाइस में स्थानांतरित नहीं करना चाहते हैं; हम एंटीना के माध्यम से बहने वाले महत्वपूर्ण वर्तमान चाहते हैं, ताकि इसमें बहुत सारी विद्युत ऊर्जा हो जो कि विकिरणित विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा में परिवर्तित हो सके।

अधिकतम बिजली हस्तांतरण तब होता है जब लोड प्रतिबाधा का परिमाण स्रोत प्रतिबाधा के परिमाण के बराबर होता है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, आरएल = आरएस होने पर लोड पावर (पीएल) अधिकतम है। ध्यान दें, हालांकि, इस बिंदु से परे दक्षता (η) जारी है। अधिकतम शक्ति हस्तांतरण अधिकतम दक्षता के अनुरूप नहीं है।
 
आरएफ सर्किटरी में, एम्पलीफायर का आउटपुट चरण (और ट्रांसमिशन लाइन जो एम्पलीफायर को एंटीना से जोड़ता है) में अक्सर 50 ance की प्रतिबाधा होगी, और इस प्रकार अधिकतम बिजली हस्तांतरण सुनिश्चित करने के लिए एंटीना प्रतिबाधा भी 50 the होनी चाहिए। (यहां एक अन्य महत्वपूर्ण विषय "मिलान नेटवर्क" है, जिसका उपयोग एम्पलीफायर और एक एंटीना के बीच प्रतिबाधा मिलान में सुधार के लिए किया जाता है। इस पर बाद में पाठ्यपुस्तक में चर्चा की जाएगी।)

अनुमान लगाने की शक्ति
पूर्ववर्ती चर्चा बताती है कि हम पावर एम्पलीफायर को 50 50 ऑसिलोस्कोप इनपुट से जोड़कर आरएफ आउटपुट स्टेज का विश्लेषण क्यों कर सकते हैं: अधिकांश आरएफ सिस्टम लगभग 50 ed प्रतिबाधा से निर्मित होते हैं, और इस प्रकार आपको आमतौर पर XNUMX imp एंटीना प्रतिबाधा की आवश्यकता होती है।

बेशक, यदि आप अपने सर्किट की प्रासंगिक वोल्टेज और प्रतिबाधा विशेषताओं को जानते हैं, तो आप बस ऐन्टेना को दी गई शक्ति की गणना कर सकते हैं। एक स्पाइस सिम्युलेटर एक और प्रभावी दृष्टिकोण होगा। लेकिन अगर ये तकनीक आपकी परिस्थितियों में व्यावहारिक नहीं हैं, या यदि आप अनुभवजन्य सत्यापन चाहते हैं, तो आपको माप उपकरण का उपयोग करने की आवश्यकता है।

यदि आपके पास एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक है, तो हर तरह से इसका उपयोग करें। यह इस तरह की जानकारी प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यदि आपके पास स्पेक्ट्रम विश्लेषक नहीं है, तो आप एक आस्टसीलस्कप का उपयोग कर सकते हैं। 50, स्कोप इनपुट का उपयोग करके सिग्नल के आरएमएस वोल्टेज को देखें, और फिर वी 2 / आर के रूप में शक्ति की गणना करें, जहां आर = 50 voltage।

सारांश

* विद्युत चुम्बकीय संचरण को अनायास हस्तक्षेप से जुड़ी समस्याओं को कम करने के लिए सावधानीपूर्वक विनियमित किया जाता है। जानबूझकर हस्तक्षेप, जिसे ठेला के रूप में जाना जाता है, नागरिक जीवन के संदर्भ में अवैध है।

* संयुक्त राज्य अमेरिका में, संचारण उपकरणों को आम तौर पर एफसीसी द्वारा लाइसेंस प्राप्त होना चाहिए।

* प्रतिबंधित संचार शक्ति से जुड़ी कुछ शर्तों के तहत लाइसेंस-मुक्त ऑपरेशन संभव है।

* एक एम्पलीफायर से एक एंटीना तक विद्युत शक्ति के अधिकतम हस्तांतरण को प्राप्त करने के लिए, एम्पलीफायर के आउटपुट प्रतिबाधा का परिमाण एंटीना के इनपुट प्रतिबाधा के परिमाण से मेल खाना चाहिए।

* संचरण शक्ति गणितीय विश्लेषण या स्पाइस सिमुलेशन के माध्यम से निर्धारित की जा सकती है। यह एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक या एक आस्टसीलस्कप का उपयोग करके अनुभवजन्य रूप से अनुमानित किया जा सकता है।

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