بررسی و تحلیل نحوه عملکرد ترانک تترا TETRA در سیستم ( ارتباط زمینی غیر رهگیری) در علومِ مخابرات

نویسنده: افشین رشید

تترا چیست؟ (امواج ارتباطی اضطراری )

اصولا" انتقال صوت وداده نیازمند تجهیزات متفاوتی از یکدیگر می‌باشند‌، همچنین از سیگنال‌های رادیویی متفاوتی بهره می‌گیرند‌، این د‌ر حالی‌ست که یک رادیوی تترا شامل ترکیبی از یک رادیوی متحرک‌، یک تلفن سلولی (تلفن همراه)‌، یک پایانه‌ی تبادل داده و یک پیجر در قالب دستگاهی کوچک است . برای مثال یک تماس رادیویی می‌تواند بوسیله‌ی یک رادیوی تترا در کمتر از یک ثانیه برقرار شود چه شخص به شخص و چه شخص به گروه، حتی در میان تماس‌ قادر به اتصال به شبکه‌های پایگاه داده از جمله اینترنت خواهد بود و نیز توانایی برقراری ارتباط با شبکه‌ی تلفن شهری بوسیله‌ی شماره‌گیری همانند یک تلفن همراه را خواهد داشت.

امکانات عمومی :

مکالمه

اولویت بندی ترافیک

ورود به مکالمه

انتظار مکالمه

کنفرانس

نگهداشت خط

رؤیت هویت مکالمه کننده در کنفرانس

محاسبه صورت حساب

امکان استفاده به صورت واکی تاکی

آگاهی دادن جهت ورود با تاخیر افراد غایب

محدودیت برای تماس با داخل یا خارج شبکه

ارسال دیتای کوتاه SDS

مکالمه صوتی کانال باز

ایجاد شبکه مجازی IPN

کدگذاری و رمزگذاری در حالت مد مستقیم

اتصال به شبکه داخلی و استفاده از کلیه خدمات

اتصال به شبکه تلفن شهری

...

مزایای سیستم‌های Tetra نسبت به سیستم‌های رادیویی مرسوم :

استفاده بیشتر و مؤثرتر از باند فرکانسی

بهره‌برداری مؤثر و کامل از کانال‌های رادیویی

ارتباط با شبکه تلفن سوئیچینگ شهری و مرکز تلفن داخلی

دارای تمام مشخصات اساسی یک سیستم رادیویی خصوصی،همراه با محرمانه ماندن پیام‌های هر مشترک

امکان گسترش منطقه پوشش، متناسب با نیاز مشترک

سرویس‌های متنوع قابل ارائه برای تعداد زیادی از مشترکین: پیام خصوصی ـ گروهی کنفرانس ـ گروهی پخش، امکان تغییر آدرس پیام، پیام اولویت دار، پیام اضطراری، پیام وضعیتی، پیام کوتاه عددی و حرفی، انتقال دیتای طولانی و...

برقراری سریع ارتباطات و امکان قرار گرفتن در صف پیام‌ها به علت اشغال کانال‌ها

امکان افزایش و تغییرات سرویس‌های عملیاتی به علت کنترل نرم‌افزار سیستم ترانک

امکان شناسایی کاربرهای غیرمجاز و ممانعت از دسترسی آنها به شبکه (ترانک تترا)

امکان طراحی و به کارگیری رمزکننده دیجیتالی با ضریب امنیت بالا و پیچیدگی رمز (تترا)

‌ امکان افزایش سطح پوشش رادیویی با استفاده از سرویس (Gateway/Repeater) (ترانک تترا)

امکان بکارگیری بی‌سیم‌ها در خارج فرکانس شبکه در مد مستقیم (ترانک تترا)

امکان ارسال صدا و دیتا به طور همزمان توسط یک بی‌سیم به دو نقطه

ساختار مبتنی بر IP

• برقراری ارتباط مبتنی بر IP بین المان های شبکه و امکان استفاده از ساختارهای موجود، سبب ایجاد لینک های اضافی و در عین حال کاهش هزینه می گردد.
• برقراری ارتباط صوتی با کیفیت

امن و قابلیت اطمینان بالا

• کیفیت بالای ارتباطات صوتی در نتیجه استفاده از تکنولوژی تترا
• پشتیبانی از الگوریتم های رمزنگاری (E2EE و AIE) و مکانیزم های احراز هویت
• قابلیت اطمینان بالا در اثر استفاده از تکنیک های هوشمندانه افزونگی المان ها (redundancy)

طراحی انعطاف پذیر شبکه

• استفاده از توپولوژی متمرکز و یا توزیع شده
• سفارشی سازی توزیع درگاه ها و المان ها در شبکه غیر متمرکز
• قابلیت ACCESSNET‑T در رفع نیازهای کاربران از شبکه های تک سلولی تا شبکه های گسترده سرتاسری

• معماری سیستم

  طراحی منحصر به فرد و ماژولار سیستم ACCESSNET-T بر اساس استاندارد TETRA، با به کار گیری در دو نوع شبکه متمرکز و توزیع شده، تمام نیازمندی های کاربران را پاسخ می دهد.

  در سیستم های متمرکز انتقال صوت و داده به شبکه هایی نظیر PABX/PSTNدر مرکز سیستم صورت خواهد پذیرفت. معماری سوییچینگ مرکزی، یک مدل کلاسیک برای سوییچینگ در سیستم های رادیویی محسوب می گردد.

  در مدل توزیع شده، انعطاف پذیری بیشتری در طراحی شبکه بر اساس امکان پیاده سازی سوییچ ها و درگاه ها در هر نقطه دلخواه شبکه وجود خواهد داشت. علاوه بر انعطاف پذیری بالا در شبکه های غیر متمرکز، این شبکه ها در مقابل از کار افتادگی بخشی از سیستم، مقاومت بیشتری دارند.

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه سی ام آبان ۱۴۰۳

بررسی کاربرد (مخابرات _سونار) در اقیانوس و دریا

نویسنده : افشین رشید

نکته: یکی از اولین چیزهایی که اکثر مردم در مورد (الکترونیک _ امواج ارتباطی ) دریایی فکر میکنند، VHF است.

سیستم مخابراتی باند VHF و (SSBـHF / MF) همچنین باید اولین موردی باشد که درهنگام نصب یا ارتقای سامانه های مخابراتی الکترونیکی در هر کشتی، و سیستم مخابراتی ناوبری به کار گرفته شود . با این حال، برای بسیاری از دریانوردان، نیازهای مخابرات دریایی خود را فراتر از محدوده VHF گسترش میدهند. برای این افراد، باید یک باند متوسط / بسامد متوسط (SSBـHF / MF) مورد توجه قرار گیرد.رادیوهای دریایی VHF را برروی بیشتر از همه کشتیها در سراسر جهان پیدا خواهید کرد. از سوپرکانتینربرها تا قایق های ماهیگیری، بدون شک VHF دریایی توانمندترین سامانه ارتباطات دریایی است .استفاده های معمول از محدوده VHF شامل ارتباطات دفاعی و ایمنی، مشاوره های ناوبری دریایی،گزارشهای آب و هوایی پیش بینی شده، تماس با کشتیهای دیگر، اتصال به سیستم تلفن برای تماسهای تلفنی میباشد. با این حال مهمترین جنبه استفاده از VHF این است که تمام VHFهای دریایی برای استفاده از بسامدهای خاص و بدون در نظر گرفتن تولید کننده مطابق شرایط مورد توافق بین المللی طراحی و ساخته شده اند. این سامانه مخابراتی برای تمام دریانوردان در هرجای دنیا بسامدهای مشترکی فراهم آورده است تا بتوانند به راحتی ارتباط برقرار کنند.درحال حاضر تعداد 3 مجموعه بسامدهای بسامد VHF درحال استفاده در جهان امروز وجود دارد. اکثرVHFها امروزه دارای سوئیچ اختصاصی )ساده ترین راه( و یا یک آیتم منو میباشند، که اجازه میدهد بین این مجموعه کانالها تعویض انجام شود. خوشبختانه بسامدهای اصلی شرایط اضطراری و ایمنی کانالهای (6،13 ،16 ،67 و 70 )در هرسه استاندارد برای ارتباطات، بدون درنظر گرفتن تنظیمات رادیویی سیستم ناوبری استاندارد میباشند. با این وجود، اگر کاربر مخابرات انتظار دارد که به طور مؤثر ارتباط برقرار کند، باید از اینکه کدام بسامد در منطقه مورد استفاده قرار میگیرد، آگاه باشد.

رادیوهای دریایی ممکن است به عنوان قطعه اولیه تجهیزات ایمنی در کشتی محسوب شوند. استفاده ازخاصیت تخصیص بسامد مشترک و روش های مناسب ارتباطات دریایی این ایمنی را افزایش میدهد.رادیوهای دریایی VHF را برروی بیشتر از همه کشتیها در سراسر جهان پیدا خواهید کرد. از سوپر کانتینربرها تا قایق های ماهیگیری، بدون شک VHF دریایی توانمندترین سامانه ارتباطات دریایی است.استفادههای معمول از محدوده VHF شامل ارتباطات دفاعی و ایمنی، مشاوره های ناوبری دریایی،گزارشهای آب و هوایی پیش بینی شده، تماس با کشتیهای دیگر، اتصال به سیستم تلفن برای تماسهای تلفنی میباشد. با این حال مهمترین جنبه استفاده از VHF این است که تمام VHFهای دریایی برای استفاده از بسامدهای خاص و بدون در نظر گرفتن تولید کننده مطابق شرایط مورد توافق بین المللی طراحی و ساخته شده اند. این سامانه مخابراتی برای تمام دریانوردان در هرجای دنیا بسامدهای مشترکی فراهم آورده است تا بتوانند به راحتی ارتباط برقرار کنند.درحال حاضر تعداد 3 مجموعه بسامدهای بسامد VHF درحال استفاده در جهان امروز وجود دارد. اکثرVHFها امروزه دارای سوئیچ اختصاصی )ساده ترین راه( و یا یک آیتم منو میباشند، که اجازه میدهد بین این مجموعه کانالها تعویض انجام شود. خوشبختانه بسامدهای اصلی شرایط اضطراری و ایمنی کانالهای (6،13 ،16 ،67 و 70 )در هرسه استاندارد برای ارتباطات، بدون درنظر گرفتن تنظیمات رادیویی شما استاندارد میباشند. با این وجود، اگر کاربر مخابرات انتظار دارد که به طور مؤثر ارتباط برقرار کند، باید از اینکه کدام بسامد در منطقه مورد استفاده قرار میگیرد، آگاه باشد.رادیوهای دریایی ممکن است به عنوان قطعه اولیه تجهیزات ایمنی در کشتی محسوب شوند. استفاده از خاصیت تخصیص بسامد مشترک و روش های مناسب ارتباطات دریایی این ایمنی را افزایش میدهد.

اساساً 4 دسته ارتباطات دریایی وجود دارد:

شرایط اضطراری

شرایط فوری

شرایط ایمنی

شرایط عادی (معمولی)

در داخل این دسته ها از 3 سیگنال اضطراری شناخته شده بین المللی برای ارتباطات صوتی استفاده میشود:

MAYDAY با تلفظ DAYـMAY :این سیگنال شرایط اضطراری است و تنها نشان میدهد که کشتی در شرایط خطرناک قرار گرفته و نیاز به کمک فوری دارد.

PANـPAN :این سیگنال شرایط فوری است و زمانی استفاده میشود که ایمنی کشتی یا فرد در معرض خطر باشد.

SECURITE با تلفظ ”TAY – A – CURE – SAY :”این سیگنال شرایط ایمنی است و برای مشاوره دادن به دیگران در مورد ناوبری مهم یا هشدارهای آب و هوایی که ممکن است ایمنی دیگر کشتیها را تحت تأثیر قرار دهد مورد استفاده قرار میگیرد. وضعیت اضطراری در داخل سه دسته تقسیم شده است، به این معنی که هرکدام از این تماس ها باید در کانال 16 ایجاد شود، زیرا بسیاری دیگر ایستگاه های ساحلی در بسامد 7.24 به گوش هستند.

اولویت این سیگنال ها به ترتیب زیر میباشد:

ایمنی (SECURITE )بالاتر از هر ارتباطی عادی (معمولی) است.

ارتباطات فوری (PANـPAN )مقدمه ای بر ارتباطات ایمنی میشود.

ارتباط اضطراری (MAYDAY )بالاتر از همه دسته های دیگر ارتباطات است. دسته ارتباطات دریایی وجود دارد.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه یکم تیر ۱۴۰۳

بررسی سیستم سوئیچ دیجیتالی مخابرات (نحوه عملکرد و کاربرد )

نویسنده : افشین رشید

۱ـ تشریح ساختار سیستم سوئیچ دیجیتالی

زیر سیستم کاربردی سیستم مخابراتی: هدف یک سیستم مخابراتی انتقال خبر از نقطه ای به نقطه دیگر است یا به عبارتی دیگر یک سیستم مخابراتی بایستی پیام را به هر شکلی که در مبداء دارد در مقصد به صورت قابل قبولی بازسازی نماید. پیام ارسالی در مخابرات به دو صورت زیر می تواند باشد:

۱ـ پیام آنالوگ: پیام آنالوگ کمیتی است فیزیکی که معمولاً به صورت پیوسته و نامحدود با گذشت زمان تغییر می کند.

۲ـ پیام دیجیتال: پیام دیجیتال توالی منظم از نمادهائی است که در حوزه زمان بصورت گسسته و محدود تغییر می کند. یک سیستم مخابراتی را به صورت زیر می توان ترسیم کرد:

فرستنده:

سیگنال ورودی را به جریان می اندازد تا سیگنال ارسالی مناسبی با مشخصات مطلوب تولید کند و شامل تقویت کننده, فیلتر, مدولاتور, منبع تغذیه و… می باشد.

گیرنده:

سیگنال دریافتی از محیط انتقال را اخذ نموده و سیگنال مناسب برای مبدل خروجی را به وجود می آورد و معمولاً شامل تقویت کننده, فیلتر, دمولاتور, دیکدر و…. می باشد. محیط انتقال: همانند پلی بین مبدا و مقصد عمل می کند و می تواند از جنس خلا, سیم هادی و … باشد. اعوجاج: تغییر شکل سیگنال به خاطر پاسخ ناقص سیستم به سیگنال مورد نظر می باشد که هنگام قطع نمودن سیگنال ناپدید می شود. نویز: سیگنالهای الکتریکی تصادفی و غیرقابل پیش بینی است که توسط فرآیندهای طبیعی داخل یا خارج سیستم تولید می شود که با فیلتر کردن قسمتی از این نویز از بین می رود. مانند نویز خورشیدی , نویز حرارتی و یا نویز ناشی از منابع انسانی و…

تداخل:

تاثیر ناخواسته سیگنالهای بیگانه از منابع مختلف است که با فیلتر کردن می توان مقداری از آنرا کاهش داد و یا آنرا حذف نمود. سیگنال: ولتاژ و یا جریانی است که حاوی اطلاعات باشد. طیف: نمودار سیگنال در حوزه فرکانس را طیف گویند.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه یکم خرداد ۱۴۰۳

بررسی سیمپلکس و داپلکس در سیستم های مخابراتی

نویسنده: افشین رشید

نکته : هدف کلی سیستم های مخابراتی - مانند سیستمهای قدرت - انتقال انرژی، از نقطه ای به نقطه دیگر است و با این تفاوت که در سیستمهای قدرت، مقدار انرژی دریافتی در طرف مصرف کننده بسیار زیاد (توان های در حد کیلو وات تا گیگا وات)، و فرکانس سیگنال پائین (معمولاً تا 400 هرتز) و انتقال انرژی توسط سیم انجام می شود.

در سیستم های مخابراتی، انرژی دریافتی در طرف گیرنده بسیار کم (توانهای در حد پیکو وات تا میلی وات) و فرکانس سیگنال بالاست (فرکانس به بیش از چند صد ترا هرتز نیز میرسد). انرژی در (فیبر نوری) مخابرات توسط سیم و موج بر‌ (بدون واسطه، حتی در خلأ) منتقل یا بصورت امواج رادیویی توزیع می شود.

یک سیستم مخابراتی معمولاً از سه جزء اصلی تشکیل مـی شـود: (فرسـتنده _ کانال _ گیرنده) ؛ برای مثال در ساده ترین حالت، فرستنده می تواند یک میکروفن؛ کانال، دو رشته سیم و گیرنده یک گوشی باشد. یا یک ایستگاه رادیویی بعنوان فرستنده، یک دستگاه رادیو (یا تلویزیون) بعنوان گیرنده و فضای بین این دو به عنوان کانال ارتباطی محسوب می شود. در این موارد که مسیر انتقال اطلاعات از یک نقطه به نقطه دیگر و به عبارت دیگر جهت انتقال اطلاعات ثابت است، سیستم مخابراتی جهت انتقال اطلاعات یک سیستم یک جهته یا سیمپلکس در کانال دو طرفه باشد، یعنی مسیر سیگنال هم از نقطه A به سمت نقطه B باشد و هم از نقطه B به سمت A گویند. اگر مانند تلفن، انتقال اطلاعات همزمان، در هر دو طرف باشد، سیستم تمام 2 نقطه A ؛ به آن دوپلکس و در صورتی که مانند بی سیم های دستی در هر زمان اطلاعات فقط در یک جهت گفته میشود. ارسال شوند به آن سیستم نیمه دوپلکس میباشد. اگر ابعاد عناصر به کار رفته و سیم های رابط در مداری قابل مقایسه با طول موج سیگنال باشند. انرژی از مدار - بصورت انرژی (امواج ثابت) تشعشعی (امواج الکترومغناطیس) - منتشر میشود . میزان انرژی تشعشعی هنگامی ماکزیمم است که طول سیم های رابط مضرب فردی ازطول موج باشند، در این رابطه: f ، فرکانس؛ λ ، طول موج؛ V ،سرعت انتشار موج در ماده؛ C ،سرعتε ، ضریب دی الکتریک ماده است.

چون در اکثر مواقع ابعاد عناصر به کار رفته و طول سیمهای رابط، خیلی کوچکتر از طول موج سیگنال می باشد، یک قطعه سیم را بعنوان آنتن در خروجی مدار قرار میدهند، بطوری که طول این سیم حدوداً λ باشد. بنابراین آنتن بعنوان یک مبدل انرژی الکتریکی به انرژی الکترومغناطیسی( در مقابل و بلعکس ) محسوب میشود. بنابراین فرستنده میتواند یک نوسان ساز، بعبارت دیگر یک مولد سیگنال به اضافه یک قطعه سیم به طول 4 باشد. هنگامی که یک سیم به طول مضارب فردی از λ در میدان الکترومغناطیسی قرار گیرد، λ جریانی با همان فرکانس از سیم می گذرد، که میتوان با به کار گیری یک مدار تشدید، ولتاژی تولید نمود.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه سی ام اردیبهشت ۱۴۰۳

بررسی باند فرکانسی زِتا هرتز zettahertz (عملکرد و کاربردها)

نویسنده : افشین رشید

زِتاهرتز ، واحد فرکانس با نماد "ZHz"میباشد. این فرکانس مخلوطی از پیشوند متریک "zetta" و واحد مشتق شده SI از فرکانس "هرتز" است.

( زِتا هرتز ) برابر است با تعداد چرخه در ثانیه. فراوانی هر پدیده با تغییرات دوره ای منظم می تواند در هرتز بیان شود ، اما این اصطلاح بیشتر در ارتباط با جریان های الکتریکی متناوب ، امواج الکترومغناطیسی (نور ، رادار و غیره) و صدا استفاده میشود . این بخشی از سیستم واحد های فرکانسی (SI) است که مبتنی بر سیستم متریک است و امروزه مورد استفاده گسترده قرار می گیرد ، اگرچه در علوم مخابرات اصطلاح "چرخه در ثانیه" را به طور کامل جایگزین نشده است.

واحدهای دیگر برای اندازه گیری فرکانس نیز وجود دارد، از قبیل : دور بر دقیقه (rpm) و نیز سیکل بر ثانیه میباشد. (زِتا هرتز ) از انواع باند فرکانسی و امواج رادیویی متزلزل و قابل نوسان می باشند و این بدان معناست که مکررا افزایش می یابند و به نقطه ارتعاش و نوسان می رسند که در اصطلاح به آن " پیک " می گوئیم و دوباره به حداقل و پائین ترین حد خود می رسند که در اصطلاح فیزیک آن را " فید " یا " کاهش فرکانس " می نامیم؛ پس به طور مکرر این افزایش و کاهش فرکانس در این امواج پدید می آیند.

باند فرکانسی زِتا هرتز zettahertz در سیستم های فرکانس های بالا HF

به طور کلی فرکانس های بالا در سرتاسر جهان از فرکانسی در حدود 15.567 – 13.553 مگاهرتز استفاده می کنند و موج های 13.56 تقریبا طولی معادل 22 متر می باشند. این تگ ها بسیار کم هزینه تر از تگ های با فرکانس پائین می باشند و تکنولوژی مرتبط با آنها پویا و کاملا تکامل یافته است. در فرکانس های بالا ، برای سیستم های ردیاب بیشتر از تبادل محیط مغناطیسی امواج رادیویی استفاده می شود. سیستم های فرکانس بالا بیشتر در کارت های هوشمند، سیستم های کنترلی تردد، کتابخانه ها و... مورد استفاده قرار می گیرند.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه بیست و سوم اردیبهشت ۱۴۰۳

(نانو مخابرات) ترکیب نانو آنتن های نوری در کنار سیستم یکسوساز Rectenna

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: ترکیب آنتن های نوری در کنار سیستم یِکسوساز مناسب که به اختصار Rectenna نامیده می شود. و از آن در نانو ارتباطات و انتقال توان در باند مایکروویو استفاده میگردد. و در تولید انرژی الکتریکی نانو نیز کاربرد دارد.

این ترکیب در جهت تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی معرفی شده و به سرعت در حال توسعه و تحقیق می باشد. در حالی که راندمان سلو لهای خورشیدی رایج در بازار در بهترین حالت حدود 30 درصد است، راندمان دو الی سه برابر این مقدار برای Recten ها قابل حصول می نماید. لازم به ذکر است رکتنا در سالهای اخیر خصوصا در موضوع انتقال توان در باند مایکروویو مورد استفاده قرار گرفته است. برای نمونه در حالت تئوری برای تک فرکانس 9.2 GHz ، بیش ار 10 درصد راندمان پیش بینی شده است. البته این در حالی است که راندمان عملی ساخت این ادواد ممکن است کمی متفاوت باشد و توان انتقال نانو فرکانس تراهرتز باید در عمل مشخص گردد.

یک آنتن دیپل با پالریزاسیون خطی و طول 2/λ که پهنای باند نسبی 11 %دارد، قادر به جمع آوری حدود pW 75.2 خواهد بود.برای همین مشخصات در صورت استفاده از آنتن با پالریزاسیون دوبل،توان pW 5.5 حاصل خواهد گردید. با توجه به پایین بودن توان دریافتی هر آنتن مستقل،استفاده از آرایه های آنتی در این سلول مرسوم می باشد که قوانین و روشهای خاص خود را نیز دارد.آنتن وسیله ای است که میتواند موج الکترومغناطیسی موجود در فضا رادریافت کند .جهت دریافت موج الکترومغناطیسی خورشیدی توسط آنتن باید ابعاد آنتن در مرتبه ای از اندازه طول موج ورودی به سطح آن باشد، لذاجهت دریافت تابش های خورشیدی که طول موج های ناحیه فروسرخ،مرئی و فرابنفش را شامل میشوند به آنتنی با ابعاد نانومتر نیاز است .از آنجایی که استفاده از نانوآنتن های نوری برای جمع آوری انرژی خورشیدی ارائه دهنده یک را ه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری های فتوولتاییک رایج مثل پنل های خورشیدی است، منجر به توسعه سریع در صنعت نانو و مواد نوری شده است.

جریان سازی به روش نانو Rectenna

هنگامی که موج الکترومغناطیسی خورشیدی به سطح نانوآنتن برخورد میکند یک جریان متغیر با زمان روی سطح نانوآنتن ایجاد شده و در نتیجه ولتاژی در محل شکاف تغذیه آن تولید می شود .از این رو با جایگذاری یکسوسازی یا Rectifying Antenna مناسب در محل شکاف تغذیه نانو آنتن، توان DC مطلوب تولید می گردد .در سیستم رکتنا خورشیدی میلیون ها عدد نانو آنتن به همراه یکسو ساز مناسب در کنار یکدیگر قرار میگیرند و هر یک به صورت جداگانه به تولید انرژی الکتریکی با استفاده از نور خورشید می پردازند.تبدیل انرژی نورانی خورشید که توسط آنتن جذب گردیده است، توسط یکسوساز مناسب صورت می گیرد. دیود های مناسب این رنج فرکانسی 12 MIM ها می باشند.

از آنجایی که نانو آنتن ها توانایی جذب زاویه ای وسیعی دارند، حتی در صورت تابش مایل خورشیدی به سطح صفحه خورشیدی میزان بازده آنها تاحد قابل توجهی حفظ می شود. این سیستم همچنین میتواند انرژیتابیده شده از طرف زمین یا همان تشعشعات زمینی که ناشی از تابشه ای روزانه خورشید به سطح زمین هستند و در طو ل مو جهای 10 میکرومتر،یعنی فرکانس های حدود 90 تراهرتز رخ می دهند را جذب کند، به همین دلیل نانوآنتن های سیستم رکتن خورشیدی با جمع آوری این تشعشعات درطی شب و یا در شرایط آب و هوایی بد نیز می توانند به تولید انرژی الکتریکی بپردازند.

نتیجه گیری :

ترکیب آنتن های نوری در کنار سیستم یِکسوساز مناسب که به اختصار Rectenna نامیده می شود. و از آن در نانو ارتباطات و انتقال توان در باند مایکروویو استفاده میگردد. و در تولید انرژی الکتریکی نانو نیز کاربرد دارد.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه نهم آذر ۱۴۰۲

(علومِ مخابرات ) خطوط انتقال و انواع آن (Transmission Lines) و نمودار اسمیت یک منحنی ترسیمی

نکته: خطوطی که فرستنده و آنتن را به هم متصل می کند "خطوط انتقال" نامیده می شود و هدف آن حمل توان از نقطه ای به نقطه دیگر در حد مطلوب است.

متقابلا در دریافت کننده ،آنتن عهده دار ردیابی هر سیگنال رادیویی در هوا و هدایت آن به دریافت کننده با حداقل اعوجاج می باشد به طوری که رادیو حداکثـر شانس را برای رمزگشایی سیگنال داشته باشد. پس در سیستم های رادیویی حفظ تمامیت سیگنال چه در فرستنده و چه در دریافت کننده بسیار مهم می باشد که این نقش اساسی را کابل های بازی می کنند.

نکته : خطوط انتقال به دو دسته تقسیم می شوند: "کابل ها" و " موج برها

موجبر ساختاری است که امواجی چون امواج الکترو مغناطیسی و امواج صوتی را هدایت می کند. برای هر نوع موج انواع گوناگونی موجبر وجود دارد.نوع اصلی و معمول آن یک لوله ی فلزی توخالی است که به این منظور به کار می رود. موجبر در شکل هندسی تفاوت دارند که می توانند انرژی را در یک بعد محدود کنند، همچون موجبرهای ورقه ای؛ و نیز می توانند در دو بعد انرژی را محدود کنند همچون موجبرهای تاری یا شیاری . بعلاوه موجبرهای مختلفی برای فرکانس‌های مختلف مورد نیاز است. به عنوان مثال یک فیبر نوری که امواج نوری را هدایت می‌کند، نخواهد توانست ریز موج‌ها را نیز هدایت کند. طبق یک حساب تخمینی؛ پهنای موجبر باید در مرتبه ی اندازه ی طول موج امواج هدایت شده باشد . در طبیعت نیز ساختارهایی وجود دارد که همانند موجبر عمل می کنند .

نمودار اسمیت یک منحنی ترسیمی از توابع نرمالیزه‌ی مقاومت و راکتانس

نمودار اسمیت یک منحنی ترسیمی از توابع نرمالیزه‌ی مقاومت و راکتانس در صفحه‌ی ضریب بازتاب است که مهندسی مخابرات برای حل راحت‌ تر (بدون استفاده از محاسبات خسته‌ کننده‌ ی اعداد مختلط ) مسائلی مثل خطوط انتقال و تطبیق امپدانس توسط فیلیپ هگر اسمیت ابداع شده‌ است. یکای امپدانس در دستگاه بین المللی یکا ها اهم می‌باشد که با حرف بزرگ یونانی امگا (Ω) نمایش داده می‌شود. یکای ادمیتانس نیز در دستگاه بین‌ المللی یکا ها زیمنس یا مهو می‌باشد که با حرف بزرگ لاتین S یا امگای برعکس (℧&) نمایش می‌دهند. امپدانس و ادمیتانس نرمالیزه و بدون یکا می‌ باشند. باید قبل از استفاده کردن از امپدانس‌ ها و ادمیتانس‌های واقعی روی نمودار اسمیت نرمالیزه شوند. پس از بدست آوردن جواب از روی نمودار اسمیت آن را دِنرمالیزه می‌کنیم تا امپدانس و ادمیتانس واقعی بدست آید.

نوشته شده توسط نویسنده 10 در سه شنبه یکم فروردین ۱۴۰۲

(علوم مخابرات و الکترونیک) سیستم سوئیچ دیجیتالی مخابرات (نحوه عملکرد و کاربرد )

نویسنده : افشین رشید

۱ـ تشریح ساختار سیستم سوئیچ دیجیتالی

زیر سیستم کاربردی سیستم مخابراتی: هدف یک سیستم مخابراتی انتقال خبر از نقطه ای به نقطه دیگر است یا به عبارتی دیگر یک سیستم مخابراتی بایستی پیام را به هر شکلی که در مبداء دارد در مقصد به صورت قابل قبولی بازسازی نماید. پیام ارسالی در مخابرات به دو صورت زیر می تواند باشد:

۱ـ پیام آنالوگ: پیام آنالوگ کمیتی است فیزیکی که معمولاً به صورت پیوسته و نامحدود با گذشت زمان تغییر می کند.

۲ـ پیام دیجیتال: پیام دیجیتال توالی منظم از نمادهائی است که در حوزه زمان بصورت گسسته و محدود تغییر می کند. یک سیستم مخابراتی را به صورت زیر می توان ترسیم کرد:

فرستنده:

سیگنال ورودی را به جریان می اندازد تا سیگنال ارسالی مناسبی با مشخصات مطلوب تولید کند و شامل تقویت کننده, فیلتر, مدولاتور, منبع تغذیه و… می باشد.

گیرنده:

سیگنال دریافتی از محیط انتقال را اخذ نموده و سیگنال مناسب برای مبدل خروجی را به وجود می آورد و معمولاً شامل تقویت کننده, فیلتر, دمولاتور, دیکدر و…. می باشد. محیط انتقال: همانند پلی بین مبدا و مقصد عمل می کند و می تواند از جنس خلا, سیم هادی و … باشد. اعوجاج: تغییر شکل سیگنال به خاطر پاسخ ناقص سیستم به سیگنال مورد نظر می باشد که هنگام قطع نمودن سیگنال ناپدید می شود. نویز: سیگنالهای الکتریکی تصادفی و غیرقابل پیش بینی است که توسط فرآیندهای طبیعی داخل یا خارج سیستم تولید می شود که با فیلتر کردن قسمتی از این نویز از بین می رود. مانند نویز خورشیدی , نویز حرارتی و یا نویز ناشی از منابع انسانی و…

تداخل:

تاثیر ناخواسته سیگنالهای بیگانه از منابع مختلف است که با فیلتر کردن می توان مقداری از آنرا کاهش داد و یا آنرا حذف نمود. سیگنال: ولتاژ و یا جریانی است که حاوی اطلاعات باشد. طیف: نمودار سیگنال در حوزه فرکانس را طیف گویند.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه بیست و هفتم آبان ۱۴۰۱

(علوم مخابرات ) سیمپلکس و داپلکس در سیستم های مخابراتی

نویسنده: افشین رشید 

نکته : هدف کلی سیستم های مخابراتی - مانند سیستمهای قدرت - انتقال انرژی، از نقطه ای به نقطه دیگر است و  با این تفاوت که در سیستمهای قدرت، مقدار انرژی دریافتی در طرف مصرف کننده بسیار زیاد (توان های در حد کیلو وات تا گیگا وات)، و فرکانس سیگنال پائین (معمولاً تا 400 هرتز) و انتقال انرژی توسط سیم انجام می شود.

در سیستم های مخابراتی، انرژی دریافتی در طرف گیرنده بسیار کم (توانهای در حد پیکو وات تا میلی وات) و فرکانس سیگنال بالاست (فرکانس به بیش از چند صد ترا هرتز نیز میرسد). انرژی در (فیبر نوری) مخابرات توسط سیم و موج بر‌ (بدون واسطه، حتی در خلأ) منتقل یا بصورت امواج رادیویی توزیع می شود.

یک سیستم مخابراتی معمولاً از سه جزء اصلی تشکیل مـی شـود: (فرسـتنده _ کانال _ گیرنده) ؛ برای مثال در ساده ترین حالت، فرستنده می تواند یک میکروفن؛ کانال، دو رشته سیم و گیرنده یک گوشی باشد. یا یک ایستگاه رادیویی بعنوان فرستنده، یک دستگاه رادیو (یا تلویزیون) بعنوان گیرنده و فضای بین این دو به عنوان کانال ارتباطی محسوب می شود. در این موارد که مسیر انتقال اطلاعات از یک نقطه به نقطه دیگر و به عبارت دیگر جهت انتقال اطلاعات ثابت است، سیستم مخابراتی جهت انتقال اطلاعات  یک سیستم یک جهته یا سیمپلکس در کانال دو طرفه باشد، یعنی مسیر سیگنال هم از نقطه A به سمت نقطه B باشد و هم از نقطه B به سمت A گویند. اگر مانند تلفن، انتقال اطلاعات همزمان، در هر دو طرف باشد، سیستم تمام 2 نقطه A ؛ به آن دوپلکس و در صورتی که مانند بی سیم های دستی در هر زمان اطلاعات فقط در یک جهت گفته میشود. ارسال شوند به آن سیستم نیمه دوپلکس میباشد. اگر ابعاد عناصر به کار رفته و سیم های رابط در مداری قابل مقایسه با طول موج سیگنال باشند. انرژی از مدار - بصورت انرژی (امواج ثابت) تشعشعی (امواج الکترومغناطیس) - منتشر میشود . میزان انرژی تشعشعی هنگامی ماکزیمم است که طول سیم های رابط مضرب فردی ازطول موج باشند، در این رابطه: f ، فرکانس؛ λ ، طول موج؛ V ،سرعت انتشار موج در ماده؛ C ،سرعتε ، ضریب دی الکتریک ماده است.

چون در اکثر مواقع ابعاد عناصر به کار رفته و طول سیمهای رابط، خیلی کوچکتر از طول موج سیگنال می باشد، یک قطعه سیم را بعنوان آنتن در خروجی مدار قرار میدهند، بطوری که طول این سیم حدوداً λ باشد. بنابراین آنتن بعنوان یک مبدل انرژی الکتریکی به انرژی الکترومغناطیسی( در مقابل  و بلعکس ) محسوب میشود. بنابراین فرستنده میتواند یک نوسان ساز، بعبارت دیگر یک مولد سیگنال به اضافه یک قطعه سیم به طول 4 باشد. هنگامی که یک سیم به طول مضارب فردی از λ در میدان الکترومغناطیسی قرار گیرد، λ جریانی با همان فرکانس از سیم می گذرد، که میتوان با به کار گیری یک مدار تشدید، ولتاژی تولید نمود.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه یازدهم تیر ۱۴۰۱

نحوه کاربرد امواج UFL در علوم مخابرات

تحریک و انتشار امواج الکترومغناطیسی در باند‌های فرکانسی بسیار پایین در جو زمین، کاربردهای بسیاری در زمینه‌های مختلف، از جمله فیزیک فضا، ارتباطات رادیویی و پیش‌نشانگری زلزله دارد. لذا این طیف فرکانسی همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. با توجه به پیچیدگی‌های بسیار زیاد، مطالعه و بررسی تحریک این نوع امواج الکترومغناطیسی همواره مشکل بوده است. تحریک امواج رادیویی در طیف فرکانسی بی‌نهایت پایین (ULF (Ultra Low Frequency (300 Hz to 3 kHz)) و ELF (Extremely Low Frequency (3 to 30 Hz))) در بازه فرکانسی 3 هرتز تا ۳ کیلوهرتز، و طیف فرکانسی خیلی پایین (VLF (Very Low Frequency (3 to 30 kHz))) در بازه فرکانسی ۳ تا ۳۰ کیلو‌هرتز در لایه E (یون‌_سپِهر)، در ارتفاع 8۰ تا ۱۲۰ کیلومتری از سطح زمین می‌باشد. در این عملکرد ها از روش‎‌های عددی، برای تحریک جریان الکتریکی، و ایجاد آنتن مجازی در لایه پلاسما برای تولید امواج VLF استفاده شده است. نحوه کاربرد امواج UFL در علوم مخابرات همچنین تحریک لایه پلاسما و تغییر میزان ضرایب هدایت با استفاده از امواج الکترومغناطیسی باند فرکانسی بالا HF (High Frequency) تاکنون مورد استفاده قرار گرفته است. مدل عددی مورد استفاده در این امواج شامل قوانین ماکسول و ضرایب رسانایی لایه (یون‌_سپِهر) می‌باشد که در نوع خود منحصر بفرد است. این مدل تغییرات لایه یون‌سپهر بر روی انتشار امواج ارسالی، و همچنین تحریک امواج ثانویه را از طریق ترکیب ضرایب هدایت با قوانین ماکسول برای پیش بینی زلزله شبیه‌سازی می‌کنند، به‌طوری‌که زمان انجام محاسبات تا حد قابل توجهی کاهش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که آنتن‌های زمین پایه در باند فرکانسی ELF دارای بازدهی بسیار خوبی بوده و می‌توانند جایگزین مناسبی برای ایجاد این امواج توسط فرستنده‌های قوی باند HF که به گرم‌کننده لایه بالای جو معروف هستند، باشند. همچنین میزان نفوذ موج پالسی در لایه (یون‌_سپِهر) کمتر از۱۰ کیلومتر در فرکانس ۱۰۰ هرتز بوده و امواج تحریکی دارای سرعت انتشار در حدود ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه می‌باشند. میزان نفوذ امواج الکترومغناطیسی در جو زمین با افزایش فرکانس ارسالی به طیف فرکانسی خیلی پایین VLF به‌میزان بسیار زیادی کاهش می‌یابد.

نوشته شده توسط نویسنده 2 در یکشنبه سوم بهمن ۱۴۰۰

سیستمهای  ESM (Electronic Support Measures) امواج ضد راداری (علوم مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

هدف اصلی این رده از سیستم ها فراهم آوردن امکان جلوگیری تاکتیکی از تحرک دشمن یا ادوات دشمن می باشد(Tactical Interception). ساده ترین و پرکاربردترین نمونه از این سیستم ها، سیستم های RWR (Radar Warning Receiver) هستند که با سیگنال های دریافتی از سوی یک هدف از پیش شناخته شده با نمونه های ذخیره شده از آن هدف را تشخیص می دهند. ترکیب سیستم های مختلف و انواع سنسور ها و تحلیل گرهای متفاوت باعث شده است تا امروزه با داشتن اطلاعات مناسبی از تشعشع کننده ها کمک شایانی جهت حمله به مواضع دشمن از طریق شناسایی و تشخیص مواضع دشمن باشند. 
حسن RWR ها سادگی آنها می باشد زیرا مبنای نتیجه گیری اطلاعات تعداد نسبتاً کمی از پارامترها با دقت متوسط می باشد. قابلیت اطمینان بالا، وزن کم و هزینه نسبتاً پایین، از سایر مزایای چنین سیستم هایی می باشد. 

غالبا ً RWR ها برای تشخیص یک تهدید قریب الوقوع و خطر حتمی بکار می روند. به عنوان مثال تشخیص یک رادار دشمن که بر روی سایت حفاظت شده قفل شده است. استفاده از RWR ها در هواپیماها و کشتی ها مرسوم است و خلبان یا کاپیتان کشتی را قادر می سازد تا در زمان مناسب عکس العمل مناسبی از خود نشان دهد. این عکس العمل می تواند یک مانور گریز باشد و یا ترکیبی از مانور و شلیک همزمان chaffو روش های jamming. در بخش ECM در خصوص روش chaff و تکنیک های مربوطه توضیح داده خواهد شد. در اینجا تنها به این نکته اشاره می شود که یک راه شلیک یک کارتریج اتفجاری شامل میلیون ها دیپل بسیار کوچک و سبک می باشد که یک اکو (echo) راداری بسیار قوی جهت مخفی کردن سایت مورد حفاظت ایجاد می نماید. سیگنال های الکترومغناطیس دریافت شده توسط آنتن ها ی یک سیستم ESM عموماً ترکیبی از پالس های بسیار فشرده پهن باند و امواج پیوسته می باشد. اطلاعاتی که در اختیار مرکز تحلیل و پردازش قرار می گیرد تا موقعیت اطراف را شبیه سازی کند غالباً در قالب فرکانس حامل (Carrier Frequency)، DOA(Direction Of Arrival) و TOA (Time Of Arrival) عرض پالس (PW) دامنه و مدولاسیون روی پالس ها و امواج پیوسته می باشد. پردازنده مرکزی سیستم ESM با دریافت چنین اطلاعاتی در طول زمان اطلاعات موقعیتی و وضعیتی تشعشع کننده های تولید کننده این اثرات را استخراج می کند. علی رغم تلاش ها و مطالعات فراوانی که در این زمینه صورت گرفته است همچنان تشخیص و استخراج اتوماتیک اطلاعات موقعیتی و وضعیتی یکی از مشکلات جنگ الکترونیک محسوب می شود. 

هدف این گونه سیستم ها جلوگیری از تبادل اطلاعات دشمن است. این کار از طریق تشخیص محل استقرار فرستنده ها و سیستم های رله رادیویی و دکدینگ پیغام ها و علائم رد و بدل شده به صورت همزمان صورت می گیرد. آگاهی از مقاصد دشمن را می توان مهمترین اطلاعات جهت عکس العمل های مناسب و مقابله متناسب دانست. 

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه بیست و چهارم دی ۱۴۰۰

نحوه عملکرد و کاربرد (هارپ) HAARP  (علوم مخابرات- راداری )

هارپ یک پروژه تحقیقاتی است که در ظاهر برای بررسی و تحقیق درباره لایه‌ی یونوسفر و مطالعات معادن زیرزمینی (با استفاده از امواج رادیویی ELF/ULF/VLF) می‌باشد. از هارپ می‌توان با کمک امواج و نیروی(فرکانس_ ولتاژ) در یونیسفر   برای دگرگونی وضعیت آب و هوایی جهان، ایجاد سونامی و نیز مختل کردن سیستم‌های ارتباطی - راداری و مواردی ازاین دست استفاده کرد.یونوسفر به لایه‌های بالایی جو کره زمین گفته می‌شود که درفاصله ۵۰ کیلومتری الی ۱۰۰۰ کیلومتری بالاتر از سطح زمین قراردارد.با هارپ میتوان (ولتاژ فشار قوی برپایه فرکانس) آزمایش‌هایی برای تحریک موقت یک منطقه محدود از یونوسفر انجام داد، تحریک کردن لایه حساسی، چون یونوسفر می‌تواند پیامد‌های فاجعه باری به همراه داشته باشند.‌ انتشار امواج آسمانی به نوعی انشار اطلاق می گردد که در آن امواج رادیویی منشر شده در فضا بعد از برخورد با لایه های یونیزه ی جو(یونسفر)مجددا به طرف زمین منحرف می گردند.ناحیه ی یونیزه ی جو از 50کیلومتری سطح زمین شروع می شود و تا ارتفاع 400کیلومتری ادامه می یابد.

ناحیه ی یونسفر خود به سه لایه تقسیم بندی شده است که به ترتیب (ارتفاع)به لایه هایF,E,D معروف اند.

سیستم هارپ (HAARP) طوری طراحی شده است که بر روی آیونوسفیر تاثیر مستقیم داشته باشد. از نمونه های این تاثیرات قرمز و گداخته شدن و یا ذره بینی نمودن لایه را میتوان نام برد.اصابت به آیونوسفیر و بازگشت به زمین قادر اند نه تنها به عمق دریا بروند بلکه فرا تر رفته و به اعماق زمین نیز وارد میشوند و عملکرد آن بمانند "رادیو ترموگرافی" (Radio Thermography) است که امروزه ژئولژیست ها برای  اکتشافات مخازن مختلف شامل گاز و نفت استفاده می کنند.  وقتی یک موج کوتاه "رادیو ترموگرافی" به داخل زمین فرستاده میشود به لایه های مختلف برخورد کرده و آن لایه ها را به لرزه می آورده و از لرزش صدایی با فرکانسی مخصوص تولید و به سطح زمین باز میگرداند و ژئولژیست ها از صدای بازگشتی قادرند مخازن زیرزمین را شناسایی کرد.

وقتی که آیونوسفیر گداخته شده (به رنگ قرمز دیده می شود) و سپس مثل یک قلب شروع به تپش میکند و از این تپش ها، فرکانس های فوق کوتاه تولید شده که پس از اصابت به زمین به  داخل آن نفوذ مینماید .

(ساختمان داخلی هارپ Haarp)

هارپ دارای آنتن های  متعدد و مجتمع در سطح زمین میباشد این آنتن ها امواج مافوق کوتاه ELF/ULF/VLF  را تولید و به آیونوسفیر پرتاب می کنند. در واقع یک سیستم مخصوص(پرتاب سیگنال _ ولتاژ فشار قوی) متشکل از  (١٨٠ برج آنتن آلومنیومی به ارتفاع ٥٠/٢٣متر) تشکیل و برروی زمینی وسیعی به مساحت حداقل ٢٣٠٠٠ متر مربع میباشد.رادیوترموگرافی سیستمی است که با قدرتی به کوچکی ٣٠ وات لایه های زیر زمینی را به لرزه درمی آورد و حال آنکه هارپ سیستم فوق الاده پیشرفته تری است که همان لایه های زمین را می تواند با استفاده از قدرتی برابر با ١,٠٠٠,٠٠٠,٠٠٠ (یک میلیارد)  تا ,١٠,٠٠٠,٠٠٠,٠٠٠ (ده میلیارد) وات  را بلرزاند.(مثل به لرزه در آوردن لایه های زیر زمین به سبب اصابت فرکانس های تولید شده از آیونسفیر) و سپس در گوش صدا تولید شده و شنونده آنرا به شنود.

با کمی فکر کردن می توان متوجه این شد که تکنولوژی هارپ "با ویژگی معادن یابی" برای پیدا کردن مخزن های گازی و نفتی ساخته نشده است. زیرا برای پیدا کردن مخازن نیاز به یک میلیارد وات نیست و یک ترموگراف برای این کار کافیست. با توجه به تاثیرات هارپ بر روی آیونوسفیر و نهایتا تاثیرات آن بر روی زمین و وضعیت آب و هوا، می باشد.این تغییرات شامل خشکسالی در مناطقی که تا به حال بی سابقه بوده است، بارندگی های سیل آسا در جاهایی که به خشک بودن معروف هستند، طوفان ها و سونامی ها و ساده تر از همه ایجاد زلزله را میتوان برای هارپ به شمار آورد. امواج بازگشتی از آیونوسفیر، پس از ورود به عمق دریا میتوانند صدمات جانی برای موجودات دریایی، به خصوص نهنگ ها و دلفین ها را در بر داشته باشند.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه ششم خرداد ۱۳۹۷