بررسی و تحلیل مزیت های اصلی آنتن های رِفلِکتوری پارابولیک در رادار Radar

نویسنده : افشین رشید

مزیت اصلی آنتن های رفلکتوری پارابولیک در رادار داشتن دایرکتیویته و در نتیجه گین بالاست که استفاده آنها را در رنج وسیعی از باند مایکروویو جهت انتقال دیجیتال و آنالوگ اطلاعات، ضروری نموده است. این کاربردها شامل انتقال رادیویی نقطه به نقطه (Line of Site)، ایستگاه های زمینی راداری، کاربرد های ردیابی، رادار کشف ریز پرنده (پهباد) ، اهداف نظامی و ... می باشد.

هر دو گونه آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ یعنی دو رفلکتوری و تک رفلکتومی بسته به چگونگی سیستم تغذیه (Feeding) به دو نوع تغذیه متقارن یا هم محور (front-fed) و نامتقارن تقسیم می شوند.هر کدام از آنتن های فوق دارای مزایا و معایب ویژه ای است که ضرورت استفاده آنها را در کاربرد خاصی معینی می نماید. آنتن های غیر هم محور اثر سد دهانه (aperture blocking) را کاهش داده ولی در عوض دریافت پلاریزاسیون ناخواسته (XPOL) را افزایش می دهد.

آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ نوعی از آنتن های گیرنده است که با استفاده از یک سطح بازتابنده یا پارابولیک برای هدایت امواج رادیویی و فرکانس­های مخابراتی استفاده می­شود.قدرت آنتن پارابولیک در رادار ها برای اکتشاف ریز پرنده ها مانند پهباد بسیار بالا است.این نوع از آنتن گیرنده در مخابرات یکی از بهترین انخابها برای مناطقی است که نویز بالا دارند و سطح سیگنال دریافتی بسیار پایین است .

آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ در اصل کار عدسی را در رادار انجام میدهند ، هر آنتن پارابولیک یک واحد دریافت کننده در فاصله کانونی خود قرار دارد ، سیگنال دریافتی توسط گرید یا صفحه آنتن به واحد دریافت کننده میفرستد . اما دلیل اینکه دارای بشقاب توری مانند هستند ، برای عبور جریان هوا است تا لرزش آنتن کم بشود ،هم به صورت عمودی و هم افقی مورد استفاده قرار میگیرند.

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه یکم مرداد ۱۴۰۴

عملکرد و آنتن سیستم های مخابراتی بر پایه آنتن

نویسنده: افشین رشید

آنتن ها را می توان به دو رده کلی درون ساختمان (Indoor)و بیرون ساختمان (Outdoor) تقسیم بندی کرد. آنتن های بیرونی عموماً دارای جنس, پوشش و اتصالاتی هستند که بتوانند در شرایط دشوار فضای آزاد مثل باد, طوفان, برف, باران و سرما و گرمای شدید دوام بیاورند. در حالی که آنتنهای درون ساختمان با ظاهر و پوشش ظریف و حتی الامکان زیبا ساخته می شوند تا باعث زشت شدن محیط داخلی ساختمان و دکوراسیون آن نشوند. آنتن های درونی را نمی توان در بیرون ساختمان نصب کرد مگر آنکه در مشخصات آن به صراحت به ویژگی ( درونی/بیرونی) اشاره شده باشد. از دیدگاه روش نصب , آنتن ها را می توان به چند رده زیر تقسیم بندی کرد:
سقف کوب up patch
قابل نصب بر روی پایه یا دکل (Mast Mount )
دیوار کوب (Wall Patch)
آنتن YAGI (قابل نصب بر روی پایه یا دکل )
آنتنهای بشقابی (قابل نصب بر روی پایه یا دکل ) ( Dish or Parabolic Antennas )

آنتن همه جهته سقف کوب ( کاربری درون ساختمان)

آنتن های مخابراتی ساختمانی معمولی

این نوع آنتن دارای برد متوسطی است و برای نصب در سقف داخلی ساختمان کاربرد دارد. زاویه تابش افقی این آنتن ۳۶۰ درجه کامل و زاویه تابش عمودی آن حدود ۸۰ درجه می باشد. این آنتن را می توان با کانکتور RP-TNC صرفاً به AP متصل کرد. شکل آنتن مستطیلی به ابعاد تقریبی 14x7x2 سانتی متر و دارای وزن سبکی حدود ۲۰۰ تا ۵۰۰ گرم است و براحتی می توان آن را در سقف کاذب آپارتمانها جا داد و رنگ خاکستری مایل به سفید آن ظاهر ساختمان را حفظ خواهد کرد. بهره این آنتن حدود ۲ dBi و برد حداکثر آن در سرعت ۱ Mbps حدود ۱۱۰ متر و در سرعت ۱۱ Mbps حدود ۴۵ متر است. حداکثر طول کابل کواکسیال بین آنتن و AP (بسته به نشان و نوع آن ) بین یک تا دو متر است.

آنتن های همه جهته مخابراتی

این نوع آنتن دارای برد متوسطی است و برای نصب در داخل ساختمان کاربرد دارد. زاویه تابش افقی این آنت ۳۶۰ درجه (دایره کامل ) و زاویه تابش عمودی آن بین ۴۰ تا ۵۰ درجه است. شکل چنین آنتنی , استوانه ای (میله ای ) به طول تقریبی ۲۵ سانتی متر , قطر ۲.۵ سانتی متر و دارای وزن سبکی ( بین ۱۵۰ تا ۵۰۰ گرم ) است . از آنجایی که این نوع آنتن برای آویزان کردن از سقف پیش بینی شده , عموماً به همراه پایه و دیوارکوب مناسب عرضه می شود. حداکثر طول کابل کواکسیال بین آنتن دستگاه مخابراتی ( بسته به نوه و نشان آنتن ) بین یک تا دو متر است و با کانکتور RP-TNC ( یا مشابه آن ) به دستگاه وصل می شود. بهره این آنتن حدود ۵ dBi و حداکثر برد آن در سرعت ۱ Mbps حدود ۱۶۰ متر و در سرعت ۱۱ Mbps حدود ۵۰ متر و در سرعتهای بالاتر حدود ۱۵ متر است.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه دوم خرداد ۱۴۰۴

بررسی ابعاد اصلی نانو آنتن رِکتنا Rectenna و مجموعه نانو سیستم های مخابراتی _ الکتریکی رِکتنا Rectenna

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: ابعاد آنتن و مجموعه نانو سیستم یا نانو سنسور، فرکانس کاری، تلفات توان، محدوده و ابعاد شبکه سنسوری، ساختار و امکانات سیستم تغذیه و بستر فیزیکی ارتباطی بین بخش های مختلف یک سیستم نانو، عوامل و پارامتر های عمده ای هستند که هر یک به نوعی تعیین کننده بوده و قابلیت ساخت و عملکرد سیستم نهایی را تعیین می نمایند.

شبکه نانو یک شبکه ارتباطی در مقیاس نانو بین دستگاه های نانو است. دستگاه های نانو به دلیل محدودیت در توانایی پردازش مدیریت توان ، در عملکرد ها با چالش های خاصی روبرو هستند . از این رو انتظار می رود این دستگاه ها کار های ساده ای را انجام دهند که نیاز به رویکرد های متفاوت و جدید دارد.در سیستم مخابرات مولکولی، فرستنده اطلاعات را توسط مولکول های شیمیایی به نام مولکول های اطلاعاتی ارسال نموده و بعد از انتشار در محیط، توسط گیرنده مخابراتی دریافت و کُد گشایی می گردد.شبکه ای از نانو ذرات ارتباطی می تواند منطقه ی وسیعتر را پوشش داده و پردازش های شبکه ای بیشتری را انجام دهد. به علاوه تکنولوژی های نانو مخابراتی متعددی وجود دارند که نیاز به استفاده از تحریک و اندازه گیری خارجی برای کار کردن دارند.ارتباط بی سیم بین نانو شبکه و دیوایس ها و تجهیزات میکرو و ماکرو می تواند این نیاز را برآورده سازد.

در حالت کلی جهت دریافت موج الکترومغناطیسی موجود در فضا، باید ابعاد آنتن در مرتبه ای از اندازه طول موج ورودی به سطح آن باشد. با توجه به ابعاد بسیار پایین نانو سنسور ها، نانو آنتن ها برای اینکه قابل استفاده باشند لازم است که فرکانس کاری بسیار بالا باشد. استفاده از گرافن تا حد زیادی به حل این مشکل کمک می کند. سرعت انتشار امواج در CNT ها و GNR ها می تواند تا 100 برابر کمتر از سرعت آن در خلا باشد و این مساله به ساختار فیزیکی، دما و انرژی دارد. بر این اساس فرکانس تشدید نانو آنتن های مبتنی بر گرافن می تواند دو مرتبه کمتر از نانو آنتن های مبتنی بر مواد نانو کربنی باشد. از نظر ریاضی و تئوری ثابت شده است که نانو تیوب کربنی شبه فلزی می تواند وقتی که یک ولتاژ متغیر با زمان به طرفین آن اعمال شود تابش های تراهرتزی داشته باشد. با وجود امکانات ساخت نانو لوله ها با طول چند سانتی متر، امکان ساخت هادی های الکتریکی با نسبت طول به عرضی از مرتبه 7^10 وجود دارد. آنتن های نانو لوله ای در نگاه اول این تصور را به ما میدهد که مشابهی از آنتن دیپل است که در ابعاد کوچک طراحی شده است. اما در واقع چنین نیست در تئوری اصلی آنتن های دیپل برای تعیین توزیع جریان روی آنتن، که شعاع دیپل نسبت به عمق پوستی بزرگتر است و همچنین تلفات مقاومتی آنقدر کم است که قابل چشم پوشی می باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه هفتم اردیبهشت ۱۴۰۴

بررسی و تحلیل نانو آنتن های نوری (یک راه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری ها)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته :از آنجایی که استفاده از نانو آنتن های نوری برای جمع آوری انرژی خورشیدی ارائه دهنده یک راه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری های فتوولتاییک رایج مثل پنل های خورشیدی است، منجر به توسعه سریع درصنعت نانو و مواد نوری شده است.

هنگامی که موج الکترومغناطیسی خورشیدی به سطح نانو آنتن برخورد میکند یک جریان متغیر با زمان روی سطح نانوآنتن ایجاد شده و در نتیجه ولتاژی در محل شکاف تغذیه آن تولید می شود.آنتن وسیله ای است که میتواند موج الکترومغناطیسی موجود در فضا رادریافت کند .جهت ریافت موج الکترومغناطیسی خورشیدی توسط آنتن باید ابعاد آنتن در مرتبه ای از اندازه طول موج ورودی به سطح آن باشد، لذا جهت 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 نانو آنتن های نوری برای جمع آوری انرژی خورشیدی ارائه دهنده یک راه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری های فتوولتاییک رایج مثل پنل های خورشیدی است، منجر به توسعه سریع درصنعت نانو و مواد نوری شده است.

یک نانو آنتن نوری 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 نانو 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.

نتیجه گیری :

از آنجایی که استفاده از نانو آنتن های نوری برای جمع آوری انرژی خورشیدی ارائه دهنده یک راه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری های فتوولتاییک رایج مثل پنل های خورشیدی است، منجر به توسعه سریع درصنعت نانو و مواد نوری شده است.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه ششم اردیبهشت ۱۴۰۴

بررسی و تشریح (آنتنPhase_array آرایه فازی) _ (ساختار ، عملکرد و کاربرد ها)

نویسنده: افشین رشید

آنتن آرایه فازی است یک آنتن آرایه (ردیفی _ چند تِکه ای) با شیفت فاز مختلف تغذیه می کند. در نتیجه ، الگوی معمول آنتن می تواند به صورت الکترونیکی هدایت شود. فرمان الکترونیکی بسیار انعطاف پذیرتر بوده و نگهداری کمتری نسبت به فرمان مکانیکی آنتن دارد.اصل این آنتن بر اثر تداخل ، یعنی یک برهم نهی وابسته به فاز از دو یا (معمولاً) چندین منبع تابش استوار است.

آنتن های آرایه ای فازی از خطوطی تشکیل شده اند که معمولاً توسط شیفت تک فاز کنترل می شوند. (در هر گروه از رادیاتورها فقط یک شیفت فاز لازم است.) تعدادی آرایه خطی که به صورت عمودی بر روی یکدیگر قرار گرفته اند ، یک آنتن تخت تشکیل می دهند.در ساختار آنتن Phase array آرایه فازی سیگنال های درون فاز یکدیگر را تقویت می کنند و سیگنالهای ضد فاز یکدیگر را لغو می کنند. بنابراین اگر دو مدولاتور در یک تغییر فاز یک سیگنال از خود ساطع کنند ، یک سوپراژینگ حاصل می شود - سیگنال در جهت اصلی تقویت می شود و در جهات ثانویه ضعیف می شود. هر دو مدولاتور با یک فاز تغذیه می شوند. بنابراین سیگنال در جهت اصلی تقویت می شود.

اگر سیگنال منتقل شده از طریق یک ماژول تنظیم کننده فاز هدایت شود ، می توان جهت تابش را به صورت الکترونیکی کنترل کرد. با این حال ، این امر به طور نامحدود امکان پذیر نیست، زیرا اثر بخشی این ترتیب آنتن در جهت اصلی عمود بر میدان آنتن بیشتر است ، در حالی که کج شدن جهت اصلی باعث افزایش تعداد و اندازه لبه های جانبی ناخواسته می شود ، در عین حال کاهش منطقه موثر آنتن. از قضیه سینوس می توان برای محاسبه تغییر فاز لازم استفاده کرد.از هر نوع آنتن می توان به عنوان ردیفی در آنتن آرایه ای مرحله ای استفاده کرد. به طور قابل توجهی ، ردیف های منفرد باید با تغییر فاز متغیر کنترل شوند و بنابراین می توان جهت اصلی تابش را به طور مداوم تغییر داد. برای رسیدن به هدایت پذیری بالا ، از رادیاتور های زیادی در زمینه آنتن استفاده می شود. ردیف های تشکیل شده است که سیگنال دریافتی آنها هنوز به روشی آنالوگ با الگوی آنتن ترکیب می شود. از طرف دیگر ، مجموعه های مدرن راداری چند منظوره از فرمت تابش دیجیتال در هنگام دریافت استفاده می کنند.

مزایا :

افزایش آنتن زیاد با میرایی بزرگ لوب جانبی ، تغییر بسیار سریع جهت پرتو (در محدوده میکروثانیه) ، چابکی پرتو بلند ، اسکن خودسرانه فضا ، آزادانه زمان سکونت را انتخاب کنید ، عملکرد چند منظوره توسط تولید همزمان چند پرتو ،، خرابی برخی از اجزای منجر به خرابی کامل سیستم نمی شود.

معایب :

محدوده اسکن محدود (حداکثر 120 درجه در آزیموت و ارتفاع) و تغییر شکل الگوی آنتن در هنگام هدایت پرتو ؛ چابکی فرکانس پایین ؛ ساختار بسیار پیچیده (کامپیوتر ، شیفت فاز ، گذرگاه داده به هر ردیف آنتن) و هزینه های بالای نگهداری

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه بیست و چهارم بهمن ۱۴۰۳

بررسی آنتن های Phase_array آرایه فازی (ساختار ، عملکرد و کاربرد ها)

نویسنده: افشین رشید

آنتن آرایه فازی است یک آنتن آرایه (ردیفی _ چند تِکه ای) با شیفت فاز مختلف تغذیه می کند. در نتیجه ، الگوی معمول آنتن می تواند به صورت الکترونیکی هدایت شود. فرمان الکترونیکی بسیار انعطاف پذیرتر بوده و نگهداری کمتری نسبت به فرمان مکانیکی آنتن دارد.اصل این آنتن بر اثر تداخل ، یعنی یک برهم نهی وابسته به فاز از دو یا (معمولاً) چندین منبع تابش استوار است.

آنتن های آرایه ای فازی از خطوطی تشکیل شده اند که معمولاً توسط شیفت تک فاز کنترل می شوند. (در هر گروه از رادیاتورها فقط یک شیفت فاز لازم است.) تعدادی آرایه خطی که به صورت عمودی بر روی یکدیگر قرار گرفته اند ، یک آنتن تخت تشکیل می دهند.در ساختار آنتن Phase array آرایه فازی سیگنال های درون فاز یکدیگر را تقویت می کنند و سیگنالهای ضد فاز یکدیگر را لغو می کنند. بنابراین اگر دو مدولاتور در یک تغییر فاز یک سیگنال از خود ساطع کنند ، یک سوپراژینگ حاصل می شود - سیگنال در جهت اصلی تقویت می شود و در جهات ثانویه ضعیف می شود. هر دو مدولاتور با یک فاز تغذیه می شوند. بنابراین سیگنال در جهت اصلی تقویت می شود.

اگر سیگنال منتقل شده از طریق یک ماژول تنظیم کننده فاز هدایت شود ، می توان جهت تابش را به صورت الکترونیکی کنترل کرد. با این حال ، این امر به طور نامحدود امکان پذیر نیست، زیرا اثر بخشی این ترتیب آنتن در جهت اصلی عمود بر میدان آنتن بیشتر است ، در حالی که کج شدن جهت اصلی باعث افزایش تعداد و اندازه لبه های جانبی ناخواسته می شود ، در عین حال کاهش منطقه موثر آنتن. از قضیه سینوس می توان برای محاسبه تغییر فاز لازم استفاده کرد.از هر نوع آنتن می توان به عنوان ردیفی در آنتن آرایه ای مرحله ای استفاده کرد. به طور قابل توجهی ، ردیف های منفرد باید با تغییر فاز متغیر کنترل شوند و بنابراین می توان جهت اصلی تابش را به طور مداوم تغییر داد. برای رسیدن به هدایت پذیری بالا ، از رادیاتور های زیادی در زمینه آنتن استفاده می شود. ردیف های تشکیل شده است که سیگنال دریافتی آنها هنوز به روشی آنالوگ با الگوی آنتن ترکیب می شود. از طرف دیگر ، مجموعه های مدرن راداری چند منظوره از فرمت تابش دیجیتال در هنگام دریافت استفاده می کنند.

مزایا :

افزایش آنتن زیاد با میرایی بزرگ لوب جانبی ، تغییر بسیار سریع جهت پرتو (در محدوده میکروثانیه) ، چابکی پرتو بلند ، اسکن خودسرانه فضا ، آزادانه زمان سکونت را انتخاب کنید ، عملکرد چند منظوره توسط تولید همزمان چند پرتو ،، خرابی برخی از اجزای منجر به خرابی کامل سیستم نمی شود.

معایب :

محدوده اسکن محدود (حداکثر 120 درجه در آزیموت و ارتفاع) و تغییر شکل الگوی آنتن در هنگام هدایت پرتو ؛ چابکی فرکانس پایین ؛ ساختار بسیار پیچیده (کامپیوتر ، شیفت فاز ، گذرگاه داده به هر ردیف آنتن) و هزینه های بالای نگهداری

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه هفدهم اردیبهشت ۱۴۰۳

آنتن فرستنده چیست ؟ (نحوه عملکرد و کاربرد و ساختار)

نویسنده: افشین رشید

آنتن فرستنده یا Transmitting antenna ابتدایی ترین مبحث مخابرات میباشد که به آن می پردازیم.

آنتن فرستنده از یک سیم مستقیم تشکیل شده است که اگر در فرستنده به کار رود، امواج فرستنده را به امواج الکترو مغناطیس تبدیل نموده و پخش می نماید

شماتیک آنتن فرستنده

در ارسال امواج از فرستنده به گیرنده از طریق هوا مشکلی ایجاد نخواهد شد واین بستگی دارد که از کدام نوع فرکانس ها و امواج برای ارسال استفاده می کنیم و قصد داریم تا چه مسافتی آن را ارسال کرده و در چه زمانی قصد این کار را داریم.
در واقع سه نوع مختلف از امواج در طی مسافت وجود دارد.

۱. نوع اول که با نام خط دید درمسیر مستقیم نامیده می شود، درست همانند مسیری که پرتوهای نور طی می کنند.در مدل های قدیمی در شبکه های تلفن راه دور برای انتقال تماس ها بین دو دکل از امواج ماکروویو استفاده می شد.

۲. این نوع امواج می توانند با سرعت انحنای زمین را طی کنن و به نام امواج زمینی شناخته می شوند. موج AM (موج وسط) رادیو می تواند مسیرهایی بین کوتاه تا متوسط را طی کند و به همین دلیل ما قادر به شنیدن سیگنال های رادیویی در دوردست ها می باشیم در هنگامی که فرستنده و گیرنده در مسیر مستقیم یکدیگر نمی باشند.

۳. این امواج می توانند به آسمان و بالاتر از ایونسفر (لایه ای از اتمسفرکره زمین که دارای بارهای الکتریکی آزاد می باشد و به فاصله ۸۰ تا ۱۰۰۰ کیلومتری از سطح زمین قرارگرفته است) فرستاده می شود و دوباره به سمت زمین بازمی گردنند.
بهترین کارایی این امواج در شب هنگام می باشد و به همین دلیل ما می توانیم امواج رادیویی AM که متعلق به دیگر کشورها می باشد را در بعد از ظهرها راحت تر دریافت کنیم. درطی روزامواج ارسال شده به آسمان توسط لایه های پایین ایونسفرجذب می شوند اما این اتفاق در شب هنگام رخ نمی دهد و در عوض لایه های بالای ایونسفر امواج رادیویی را دریافت کرده و به سمت زمین بازمی گرداند و این اتفاق به ما یک آینه بسیار بزرگ و تاثیرگذار در آسمان می دهد که می تواند کمک کند امواج رادیویی ارسال شده توسط آنتن های فرستنده مسافت های بسیار طولانی را طی کنند.

کاربرد های آنتن فرستنده :

1. پخش رادیو و تلویزیون و …

• سنجش از راه دور

1. رادار [سنجش از راه دور فعّال-تابش و دریافت]
   1. کاربردهای نظامی (جستجو و ردیابی هدف)
   2. رادار هواشناسی و واپایش جریان هوا
   3. تشخیص سرعت خودرو
   4. واپایش شدآمد
   5. رادار نافذ به زمین (GPR)
   6. کاربردهای کشاورزی

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه چهاردهم اردیبهشت ۱۴۰۳

بررسی عملکرد و ساختار آنتن سیستم های مخابراتی بر پایه آنتن

نویسنده: افشین رشید

آنتن ها را می توان به دو رده کلی درون ساختمان (Indoor)و بیرون ساختمان (Outdoor) تقسیم بندی کرد. آنتن های بیرونی عموماً دارای جنس, پوشش و اتصالاتی هستند که بتوانند در شرایط دشوار فضای آزاد مثل باد, طوفان, برف, باران و سرما و گرمای شدید دوام بیاورند. در حالی که آنتنهای درون ساختمان با ظاهر و پوشش ظریف و حتی الامکان زیبا ساخته می شوند تا باعث زشت شدن محیط داخلی ساختمان و دکوراسیون آن نشوند. آنتن های درونی را نمی توان در بیرون ساختمان نصب کرد مگر آنکه در مشخصات آن به صراحت به ویژگی ( درونی/بیرونی) اشاره شده باشد.

از دیدگاه روش نصب , آنتن ها را می توان به چند رده زیر تقسیم بندی کرد:
سقف کوب up patch
قابل نصب بر روی پایه یا دکل (Mast Mount )
دیوار کوب (Wall Patch)
آنتن YAGI (قابل نصب بر روی پایه یا دکل )
آنتنهای بشقابی (قابل نصب بر روی پایه یا دکل ) ( Dish or Parabolic Antennas )

آنتن همه جهته سقف کوب ( کاربری درون ساختمان)

آنتن های مخابراتی ساختمانی معمولی

این نوع آنتن دارای برد متوسطی است و برای نصب در سقف داخلی ساختمان کاربرد دارد. زاویه تابش افقی این آنتن ۳۶۰ درجه کامل و زاویه تابش عمودی آن حدود ۸۰ درجه می باشد. این آنتن را می توان با کانکتور RP-TNC صرفاً به AP متصل کرد. شکل آنتن مستطیلی به ابعاد تقریبی 14x7x2 سانتی متر و دارای وزن سبکی حدود ۲۰۰ تا ۵۰۰ گرم است و براحتی می توان آن را در سقف کاذب آپارتمانها جا داد و رنگ خاکستری مایل به سفید آن ظاهر ساختمان را حفظ خواهد کرد. بهره این آنتن حدود ۲ dBi و برد حداکثر آن در سرعت ۱ Mbps حدود ۱۱۰ متر و در سرعت ۱۱ Mbps حدود ۴۵ متر است. حداکثر طول کابل کواکسیال بین آنتن و AP (بسته به نشان و نوع آن ) بین یک تا دو متر است.

آنتن های همه جهته مخابراتی

این نوع آنتن دارای برد متوسطی است و برای نصب در داخل ساختمان کاربرد دارد. زاویه تابش افقی این آنت ۳۶۰ درجه (دایره کامل ) و زاویه تابش عمودی آن بین ۴۰ تا ۵۰ درجه است. شکل چنین آنتنی , استوانه ای (میله ای ) به طول تقریبی ۲۵ سانتی متر , قطر ۲.۵ سانتی متر و دارای وزن سبکی ( بین ۱۵۰ تا ۵۰۰ گرم ) است . از آنجایی که این نوع آنتن برای آویزان کردن از سقف پیش بینی شده , عموماً به همراه پایه و دیوارکوب مناسب عرضه می شود. حداکثر طول کابل کواکسیال بین آنتن دستگاه مخابراتی ( بسته به نوه و نشان آنتن ) بین یک تا دو متر است و با کانکتور RP-TNC ( یا مشابه آن ) به دستگاه وصل می شود. بهره این آنتن حدود ۵ dBi و حداکثر برد آن در سرعت ۱ Mbps حدود ۱۶۰ متر و در سرعت ۱۱ Mbps حدود ۵۰ متر و در سرعتهای بالاتر حدود ۱۵ متر است.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه هشتم اردیبهشت ۱۴۰۳

بررسی ساختار و ساختمان داخلی آنتن سَهموی(ParabolicAntenna) در سیستم موقعیت رادیویی (رادار) در باندهای UHF و SHF

نویسنده: افشین رشید

آنتن سَهموی (Parabolic Antenna) آنتنی بازتابنده با بهرهٔ بالا است که برای ارتباطات داده‌ای و همچنین سیستم موقعیت رادیویی (رادار) در باندهای UHF و SHF طیف الکترومغناطیسی به کار می ‌رود. طول موج نسبتاً کوتاه تشعشع الکترومغناطیسی در این فرکانس‌ ها اجازه می‌ دهد تا بازتاب ‌کننده‌ ها، امواج را به ‌طور جهت ‌دار ارسال یا دریافت کنند.آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ نوعی از آنتن های گیرنده است که با استفاده از یک سطح بازتابنده یا پارابولیک برای هدایت امواج رادیویی و فرکانس­های مخابراتی استفاده می­شود.

.

.

قدرت آنتن پارابولیک در رادار ها برای اکتشاف ریز پرنده ها مانند پهباد بسیار بالا است.این نوع از آنتن گیرنده در مخابرات یکی از بهترین انخابها برای مناطقی است که نویز بالا دارند و سطح سیگنال دریافتی بسیار پایین است .آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ در اصل کار عدسی را در رادار انجام میدهند ، هر آنتن پارابولیک یک واحد دریافت کننده در فاصله کانونی خود قرار دارد ، سیگنال دریافتی توسط گرید یا صفحه آنتن به واحد دریافت کننده میفرستد . اما دلیل اینکه دارای بشقاب توری مانند هستند ، برای عبور جریان هوا است تا لرزش آنتن کم بشود ،هم به صورت عمودی و هم افقی مورد استفاده قرار میگیرند.

مزیت اصلی آنتن های رفلکتوری پارابولیک در رادار داشتن دایرکتیویته و در نتیجه گین بالاست که استفاده آنها را در رنج وسیعی از باند مایکروویو جهت انتقال دیجیتال و آنالوگ اطلاعات، ضروری نموده است. این کاربردها شامل انتقال رادیویی نقطه به نقطه (Line of Site)، ایستگاه های زمینی راداری، کاربرد های ردیابی، رادار کشف ریز پرنده (پهباد) ، اهداف نظامی و ... می باشد.هر دو گونه آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ یعنی دو رفلکتوری و تک رفلکتومی بسته به چگونگی سیستم تغذیه (Feeding) به دو نوع تغذیه متقارن یا هم محور (front-fed) و نامتقارن تقسیم می شوند.هر کدام از آنتن های فوق دارای مزایا و معایب ویژه ای است که ضرورت استفاده آنها را در کاربرد خاصی معینی می نماید. آنتن های غیر هم محور اثر سد دهانه (aperture blocking) را کاهش داده ولی در عوض دریافت پلاریزاسیون ناخواسته (XPOL) را افزایش می دهد.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه چهارم اردیبهشت ۱۴۰۳

بررسی نحوه عملکرد ترانک تترا TETRA در سیستم ( ارتباط زمینی غیر رهگیری)

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 پنجشنبه سی ام فروردین ۱۴۰۳

بررسی مزیت های اصلی آنتن های رِفلِکتوری پارابولیک در رادار Radar

مزیت اصلی آنتن های رفلکتوری پارابولیک در رادار داشتن دایرکتیویته و در نتیجه گین بالاست که استفاده آنها را در رنج وسیعی از باند مایکروویو جهت انتقال دیجیتال و آنالوگ اطلاعات، ضروری نموده است. این کاربردها شامل انتقال رادیویی نقطه به نقطه (Line of Site)، ایستگاه های زمینی راداری، کاربرد های ردیابی، رادار کشف ریز پرنده (پهباد) ، اهداف نظامی و ... می باشد.

هر دو گونه آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ یعنی دو رفلکتوری و تک رفلکتومی بسته به چگونگی سیستم تغذیه (Feeding) به دو نوع تغذیه متقارن یا هم محور (front-fed) و نامتقارن تقسیم می شوند.هر کدام از آنتن های فوق دارای مزایا و معایب ویژه ای است که ضرورت استفاده آنها را در کاربرد خاصی معینی می نماید. آنتن های غیر هم محور اثر سد دهانه (aperture blocking) را کاهش داده ولی در عوض دریافت پلاریزاسیون ناخواسته (XPOL) را افزایش می دهد.

آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ نوعی از آنتن های گیرنده است که با استفاده از یک سطح بازتابنده یا پارابولیک برای هدایت امواج رادیویی و فرکانس­های مخابراتی استفاده می­شود.قدرت آنتن پارابولیک در رادار ها برای اکتشاف ریز پرنده ها مانند پهباد بسیار بالا است.این نوع از آنتن گیرنده در مخابرات یکی از بهترین انخابها برای مناطقی است که نویز بالا دارند و سطح سیگنال دریافتی بسیار پایین است .

آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ در اصل کار عدسی را در رادار انجام میدهند ، هر آنتن پارابولیک یک واحد دریافت کننده در فاصله کانونی خود قرار دارد ، سیگنال دریافتی توسط گرید یا صفحه آنتن به واحد دریافت کننده میفرستد . اما دلیل اینکه دارای بشقاب توری مانند هستند ، برای عبور جریان هوا است تا لرزش آنتن کم بشود ،هم به صورت عمودی و هم افقی مورد استفاده قرار میگیرند.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه سوم فروردین ۱۴۰۳ |

نانو آنتن MIM (رنج فرکانسی 12MIM) نانو آنتن و فرکانسهای بیش از 30 تراهرتز

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

.

نکته: تبدیل انرژی نورانی خورشید که توسط نانو آنتن جذب گردیده است، توسط یکسوساز مناسب صورت می گیرد. دیود های مناسب این رنج فرکانسی 12MIM ها می باشند.

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.این دیود باید بتواند در فرکانسهای بیش از 30 تراهرتز کار کند. دیود شاتکی که یک دیود نیمه هادی با افت ولتاژ پایین و سرعت پاسخدهی نسبتاً سریع می باشد توانایی یکسو سازی و آشکار سازی سیگنالهای با فرکانس تا 5تراهرتز را دارد. دیود MIM به دلیل زمان تونلزنی فمتو ثانیه ای وافزایش چشمگیر سرعت پاسخ دهی، میتواند به عنوان جایگزینی برای دیود شاتکی در ناحیه فرکانسی فروسرخ و مرئی به کار رود.از آنجایی که نانو آنتن ها توانایی جذب زاویه ای وسیعی دارند، حتی درصورت تابش مایل خورشیدی به سطح صفحه خورشیدی میزان بازده آنها تاحد قابل توجهی حفظ می شود. این سیستم همچنین میتواند انرژی تابیده 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 همیندلیل نانوآنتن های سیستم رکتن خورشیدی با جمع آوری این تشعشعات درطی شب و یا در شرایط آ ب وهوایی بد نیز می توانند به تولید انرژی الکتریکی بپردازند .

.

.

ترکیب آنتن های نوری در کنار سیستم یکسوساز مناسب که به اختصار Rectenna نامیده می شود در سالهای اخیر 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 دربهترین 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 مطالعه 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 باید در عمل مشخص گردد.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 آنتنی در این سلول مرسوم می باشد که قوانین و روشهای خاص خود را نیز دارد.

نتیجه گیری :

تبدیل انرژی نورانی خورشید که توسط نانو آنتن جذب گردیده است، توسط یکسوساز مناسب صورت می گیرد. دیود های مناسب این رنج فرکانسی 12MIM ها می باشند.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه یازدهم اسفند ۱۴۰۲

بررسی عملکرد نانو آنتن های سیستم رِکتنا Rectenna در طول موجهای 10 میکرومتر ، یعنی "فرکانس های حدود 90 تراهرتز"

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

.

نکته: از آنجایی که نانو آنتن ها توانایی جذب زاویه ای وسیعی دارند، حتی درصورت تابش مایل خورشیدی به سطح صفحه خورشیدی میزان بازده آنها تاحد قابل توجهی حفظ می شود. این سیستم همچنین میتواند انرژی تابیده شده از طرف زمین یا همان تَشعشعات زمینی که ناشی از تابشه ای روزانه خورشید به سطح زمین هستند و در طول موجهای 10 میکرومتر ، یعنی فرکانس های حدود 90 تراهرتز رخ می دهند را جذب کند.

به همین دلیل نانو آنتن های سیستم رِکتنا خورشیدی با جمع آوری این تَشعشعات درطی شب و یا در شرایط آب و هوایی بد نیز می توانند به تولید انرژی الکتریکی بپردازند .در حال حاضر ساختار های دیودی و آنتنی به کار رفته در رِکتنا خورشیدی با استفاده از روش طرح نگار الکترونی ساخته میشوند. هر چند این روش ساخت، برای تولید در مقیاسهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی پُر هزینه و وقت گیر است، اما اگر این ساختار ها در حجم وسیع و با روش مناسب تولید گردند، موجب کاهش هزینه و سرعت در فرآیند ساخت می شوند.هنگامی که موج الکترو مغناطیسی خورشیدی به سطح نانو آنتن برخورد میکند یک جریان متغیر با زمان روی سطح نانو آنتن ایجاد شده و در نتیجه ولتاژی در محل شکاف تغذیه آن تولید می شود.

.

.

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.

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 دوشنبه هفتم اسفند ۱۴۰۲

ابعاد اصلی نانو آنتن رِکتنا Rectenna و مجموعه نانو سیستم های مخابراتی _ الکتریکی رِکتنا Rectenna

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: ابعاد آنتن و مجموعه نانو سیستم یا نانو سنسور، فرکانس کاری، تلفات توان، محدوده و ابعاد شبکه سنسوری، ساختار و امکانات سیستم تغذیه و بستر فیزیکی ارتباطی بین بخش های مختلف یک سیستم نانو، عوامل و پارامتر های عمده ای هستند که هر یک به نوعی تعیین کننده بوده و قابلیت ساخت و عملکرد سیستم نهایی را تعیین می نمایند.

شبکه نانو یک شبکه ارتباطی در مقیاس نانو بین دستگاه های نانو است. دستگاه های نانو به دلیل محدودیت در توانایی پردازش مدیریت توان ، در عملکرد ها با چالش های خاصی روبرو هستند . از این رو انتظار می رود این دستگاه ها کار های ساده ای را انجام دهند که نیاز به رویکرد های متفاوت و جدید دارد.در سیستم مخابرات مولکولی، فرستنده اطلاعات را توسط مولکول های شیمیایی به نام مولکول های اطلاعاتی ارسال نموده و بعد از انتشار در محیط، توسط گیرنده مخابراتی دریافت و کُد گشایی می گردد.شبکه ای از نانو ذرات ارتباطی می تواند منطقه ی وسیعتر را پوشش داده و پردازش های شبکه ای بیشتری را انجام دهد. به علاوه تکنولوژی های نانو مخابراتی متعددی وجود دارند که نیاز به استفاده از تحریک و اندازه گیری خارجی برای کار کردن دارند.ارتباط بی سیم بین نانو شبکه و دیوایس ها و تجهیزات میکرو و ماکرو می تواند این نیاز را برآورده سازد.

در حالت کلی جهت دریافت موج الکترومغناطیسی موجود در فضا، باید ابعاد آنتن در مرتبه ای از اندازه طول موج ورودی به سطح آن باشد. با توجه به ابعاد بسیار پایین نانو سنسور ها، نانو آنتن ها برای اینکه قابل استفاده باشند لازم است که فرکانس کاری بسیار بالا باشد. استفاده از گرافن تا حد زیادی به حل این مشکل کمک می کند. سرعت انتشار امواج در CNT ها و GNR ها می تواند تا 100 برابر کمتر از سرعت آن در خلا باشد و این مساله به ساختار فیزیکی، دما و انرژی دارد. بر این اساس فرکانس تشدید نانو آنتن های مبتنی بر گرافن می تواند دو مرتبه کمتر از نانو آنتن های مبتنی بر مواد نانو کربنی باشد. از نظر ریاضی و تئوری ثابت شده است که نانو تیوب کربنی شبه فلزی می تواند وقتی که یک ولتاژ متغیر با زمان به طرفین آن اعمال شود تابش های تراهرتزی داشته باشد. با وجود امکانات ساخت نانو لوله ها با طول چند سانتی متر، امکان ساخت هادی های الکتریکی با نسبت طول به عرضی از مرتبه 7^10 وجود دارد. آنتن های نانو لوله ای در نگاه اول این تصور را به ما میدهد که مشابهی از آنتن دیپل است که در ابعاد کوچک طراحی شده است. اما در واقع چنین نیست در تئوری اصلی آنتن های دیپل برای تعیین توزیع جریان روی آنتن، که شعاع دیپل نسبت به عمق پوستی بزرگتر است و همچنین تلفات مقاومتی آنقدر کم است که قابل چشم پوشی می باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه یکم دی ۱۴۰۲

نانو آنتن های نوری (یک راه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری ها)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته :از آنجایی که استفاده از نانو آنتن های نوری برای جمع آوری انرژی خورشیدی ارائه دهنده یک راه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری های فتوولتاییک رایج مثل پنل های خورشیدی است، منجر به توسعه سریع درصنعت نانو و مواد نوری شده است.

هنگامی که موج الکترومغناطیسی خورشیدی به سطح نانو آنتن برخورد میکند یک جریان متغیر با زمان روی سطح نانوآنتن ایجاد شده و در نتیجه ولتاژی در محل شکاف تغذیه آن تولید می شود.آنتن وسیله ای است که میتواند موج الکترومغناطیسی موجود در فضا رادریافت کند .جهت ریافت موج الکترومغناطیسی خورشیدی توسط آنتن باید ابعاد آنتن در مرتبه ای از اندازه طول موج ورودی به سطح آن باشد، لذا جهت 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 نانو آنتن های نوری برای جمع آوری انرژی خورشیدی ارائه دهنده یک راه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری های فتوولتاییک رایج مثل پنل های خورشیدی است، منجر به توسعه سریع درصنعت نانو و مواد نوری شده است.

یک نانو آنتن نوری 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 نانو 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.

نتیجه گیری :

از آنجایی که استفاده از نانو آنتن های نوری برای جمع آوری انرژی خورشیدی ارائه دهنده یک راه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری های فتوولتاییک رایج مثل پنل های خورشیدی است، منجر به توسعه سریع درصنعت نانو و مواد نوری شده است.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲

(نانو آنتن های الکتریکی _ مخابرات) آنتن های نانو اِستریپ (Nano Strip) و آنتن های میکرو اِستریپ (Microstrip Antenna)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته: یکی از این حوزه ها و کارکرد های جدید فناوری نانو، نانو آنتن ها می باشند که در حوزه های مختلفی از جمله نانو سنسورها، نانو شبکه های ارتباطی، تولید انرژی الکتریکی و سایر موضوعات مشابه کاربرد داشته و به عنوان یکی از زمینه های روز توسعه فناوری نانو مطرح می باشند.

با توجه به توسعه تکنولوژی ساخت تجهیزات در ابعاد نانو، امکان ساخت نانو آنتن ها و استفاده از آنها در کاربردهای مختلف، فراهم گردیده است.ارتباط بین دستگاههای نانو یک چالش اساسی است که مربوط به توسعه نانو آنتن ها و گیرنده های الکترو مغناطیسی مربوطه است. کاهش اندازه آنتن سنتی به صد ها نانو متر منجر به فرکانس عملکرد های بسیار بالا میشود . در فرکانس های باند THz ، پهنای باند بسیار بزرگ موجود منجر به از بین رفتن مسیر بسیار بالاتر از باند های فرکانس پایین تر میشود.موضوع طراحی و ساخت آنتن هایی که بتوانند در نانو سیستم ها مورد استفاده قرار گرفته و حتی کارکردهای جدیدی را به دنیای صنعت معرفی نمایند بسیار مهم بوده و به موضوع تازه ای در صنعت برق و فناوری نانو تبدیل شده است.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.

آنتن میکرو اِستریپ (Microstrip Antenna) از یک نوار فلزی بسیار نازک تشکیل شده است که در یک صفحه زمین با یک ماده دی الکتریک در بین آن قرار می گیرد. المان تابشی و خطوط تغذیه با فرآیند عکسبرداری روی ماده دی الکتریک قرار می گیرند. معمولاً برای سهولت آنالیز و ساخت، وصله یا میکرو نوار به شکل مربع، دایره یا مستطیل انتخاب می شود. آنتن‌ های میکرو استریپ به طور فزاینده‌ ای مفید هستند زیرا می ‌توانند مستقیماً روی برد مدار چاپ شوند. آنتن میکرو اِستریپ قیمت پایینی دارند، مشخصات پایینی دارند و به راحتی ساخته می شوند.آنتن میکرو استریپ توسط یک خط انتقال میکرو استریپ تغذیه می شود. آنتن ، خط انتقال میکرو استریپ و صفحه زمین از فلز با رسانایی بالا (معمولا مس) ساخته شده اند. آنتن میکرو اِستریپ باید طولی برابر با نصف طول موج در محیط دی الکتریک (زیر لایه) داشته باشد.عرض آنتن میکرو اِستریپ امپدانس ورودی را کنترل می کند. پهنای بزرگتر نیز می تواند پهنای باند را افزایش دهد. برای یک آنتن وصله مربعی که به روش بالا تغذیه می شود، امپدانس ورودی حدود 300 اهم خواهد بود. با افزایش عرض می توان امپدانس را کاهش داد. با این حال، برای کاهش امپدانس ورودی به 50 اهم اغلب نیاز به یک آنتن میکرو اِستریپ بسیار گسترده است که فضای با ارزش زیادی را اشغال می کند. عرض بیشتر الگوی تابش را کنترل میکند.پهنای باند آنتن میکرو اِستریپ بسیار کوچک است. آنتن میکرو اِستریپ مستطیلی به ‌طور کلی باریک هستند. پهنای باند آنتن های میکرو اِستریپ مستطیلی معمولاً 3 درصد است. ثانیاً، آنتن میکرو اِستریپ برای کار در 100 مگاهرتز طراحی شده است، اما در حدود 96 مگاهرتز رزونانس دارد. این تغییر به دلیل فیلد های حاشیه ای در اطراف آنتن است که باعث می شود آنتن میکرو اِستریپ طولانی تر به نظر برسد.ارتباط بین دستگاههای نانو یک چالش اساسی است که مربوط به توسعه نانو آنتن ها و گیرنده های الکترو مغناطیسی مربوطه است. کاهش اندازه آنتن سنتی به صد ها نانو متر منجر به فرکانس عملکرد های بسیار بالا میشود . در فرکانس های باند THz ، پهنای باند بسیار بزرگ موجود منجر به از بین رفتن مسیر بسیار بالاتر از باند های فرکانس پایین تر میشود.آنتن ‌های میکرو اِستریپ آنتن‌ هایی با مشخصات پایین هستند. یک وصله فلزی که در سطح زمین با مواد دی الکتریک در بین آن نصب شده است، یک نوار میکرو یا آنتن پچ را تشکیل می دهد. در واقع آنتن هایی با اندازه بسیار کم هستند که تابش کمی دارند.آنتن های میکرو اِستریپ (Microstrip Antenna) برای برنامه های کاربردی با مشخصات کم در فرکانس های بالای 100 مگاهرتز محبوب هستند .

نتیجه گیری :

یکی از این حوزه ها و کارکرد های جدید فناوری نانو، نانو آنتن ها می باشند که در حوزه های مختلفی از جمله نانو سنسورها، نانو شبکه های ارتباطی، تولید انرژی الکتریکی و سایر موضوعات مشابه کاربرد داشته و به عنوان یکی از زمینه های روز توسعه فناوری نانو مطرح می باشند.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه یازدهم آذر ۱۴۰۲

(نانو آنتن مخابراتی _ الکتریکی) (نانو آنتن های MIM )

نویسنده: افشین رشید

.

.

نکته: تبدیل انرژی نورانی خورشید که توسط نانو آنتن جذب گردیده است، توسط یکسوساز مناسب صورت می گیرد. دیود های مناسب این رنج فرکانسی 12MIM ها می باشند.

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.این دیود باید بتواند در فرکانسهای بیش از 30 تراهرتز کار کند. دیود شاتکی که یک دیود نیمه هادی با افت ولتاژ پایین و سرعت پاسخدهی نسبتاً سریع می باشد توانایی یکسو سازی و آشکار سازی سیگنالهای با فرکانس تا 5تراهرتز را دارد. دیود MIM به دلیل زمان تونلزنی فمتو ثانیه ای وافزایش چشمگیر سرعت پاسخ دهی، میتواند به عنوان جایگزینی برای دیود شاتکی در ناحیه فرکانسی فروسرخ و مرئی به کار رود.از آنجایی که نانو آنتن ها توانایی جذب زاویه ای وسیعی دارند، حتی درصورت 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 همیندلیل نانوآنتن های سیستم رکتن خورشیدی با جمع آوری این تشعشعات درطی شب و یا در شرایط آ ب وهوایی بد نیز می توانند به تولید انرژی الکتریکی بپردازند .

.

.

ترکیب آنتن های نوری در کنار سیستم یکسوساز مناسب که به اختصار Rectenna نامیده می شود در سالهای اخیر 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 دربهترین 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 مطالعه 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 باید در عمل مشخص گردد.

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 آنتنی در این سلول مرسوم می باشد که قوانین و روشهای خاص خود را نیز دارد.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه دوازدهم آبان ۱۴۰۲

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

 نویسنده:  افشین رشید 

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 افشین رشید در یکشنبه پانزدهم خرداد ۱۴۰۱

نحوه عملکرد ترانک تترا TETRA در سیستم ( ارتباط زمینی غیر رهگیری) 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 پنجشنبه بیستم خرداد ۱۴۰۰

آنتن های GNSS یا فازور فرکانس مرکزی (علوم مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

در طراحی آنتن های GNSS پنج فاکتور زیر نقش اساسی دارند:

• فرکانس مرکزی
• پهنای باند
• الگوی ارسال و دریافت یا Gain Pattern
• نسبت محوری یا Axial Ratio – AR
• پاسخ فاز یا Phase Response

هرچقدر پهنای باند بیشتر باشد، سیگنال های GNSS راحت تر دریافت می شوند. نسبت محوری نیز نقش مهمی در حالت پولاریزه کردن سیگنال برعهده دارد. پاسخ فاز نقش اساسی در دنبال کردن فاز موج حامل توسط آنتن را دارد. هر چقدر وضعیت این پارامتر بهتر باشد،مرکز فاز آنتن  پایدار تر می باشد.

انواع آنتن های  GNSS

آنتن های GNSS به دسته های مختلفی طبقه بندی می شوند. از نظر نوع کاربرد می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• آنتن های مهندسی
• آنتن های نظامی
• آنتن های دستی
• آنتن های گوشی های هوشمند
• آنتن های هواپیمایی
• آنتن های فضایی
• آنتن های ژئودزی

آنتن های passive و Active

میتوان آنتن های GNSS را به دو نوع Active و Passive طبقه بندی نمود. در آنتن های Passive، قسمت تقویت کننده در خود آنتن تعبیه شده است. در نتیجه امکان از دست دادن سیگنال در هنگام انتقال از طریق کابل به گیرنده از بین می رود. اما آنتن های Active نیاز به یک منبع که از طریق کابل به گیرنده متصل است، دارند. بیشتر آنتن های موجود در بازار از نوع Active است.

کاربردها 

در کاربردهای دقیق مهندسی که نیاز به مشاهده فاز با دقت بالا می باشد، مساله چندمسیری و نیز مرکز فاز آنتن  مطرح می شود. در مورد Multipath باید این نکته اشاره شود که جهت پولاریزه شدن سیگنال پس از برخورد با یک سطح که خاصیت بازتابندگی دارد، عوض می شود. یعنی سیگنال ها از حالت RHCP که حالت دست راستی است، به LHCP که حالت دست چپی است تغییر می کند. پس در نظر گرفتن این دو عامل در کاربردهای دقیق بسیار مهم می باشد.

همانطور که  الگوی دریافت سیگنال یا همان gain از شاخصه های مهم در طراحی یک آنتن می باشد. برای دستیابی به الگوی مناسب دریافت سیگنال مخصوصلا برای ماهواره های نزدیک به افق، روش های مختلفی وجود دارد. یکی از این روش ها که از دهه 80 میلادی مرسوم شده است استفاده از Choke Ring در آنتن ها می باشد. عمق این Choke Ring برابر با یک چهارم طول موج می باشد. ایده استفاده از Choke Ring بر مبنای ساخت فضایی با مقاومت ظاهری یا impedance بالا می باشد. در نتیجه آنتن در مقابل امواج بازتاب شده از سطح مقاوم می باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه شانزدهم فروردین ۱۳۹۹

مزیت اصلی آنتن های رفلکتوری پارابولیک در رادار Radar

مزیت اصلی آنتن های رفلکتوری پارابولیک در رادار داشتن دایرکتیویته و در نتیجه گین بالاست که استفاده آنها را در رنج وسیعی از باند مایکروویو جهت انتقال دیجیتال و آنالوگ اطلاعات، ضروری نموده است. این کاربردها شامل انتقال رادیویی نقطه به نقطه (Line of Site)، ایستگاه های زمینی راداری، کاربرد های ردیابی، رادار کشف ریز پرنده (پهباد) ، اهداف نظامی و ... می باشد.هر دو گونه آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ یعنی دو رفلکتوری و تک رفلکتومی بسته به چگونگی سیستم تغذیه (Feeding) به دو نوع تغذیه متقارن یا هم محور (front-fed) و نامتقارن تقسیم می شوند.هر کدام از آنتن های فوق دارای مزایا و معایب ویژه ای است که ضرورت استفاده آنها را در کاربرد خاصی معینی می نماید. آنتن های غیر هم محور اثر سد دهانه (aperture blocking) را کاهش داده ولی در عوض دریافت پلاریزاسیون ناخواسته (XPOL) را افزایش می دهد.

آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ نوعی از آنتن های گیرنده است که با استفاده از یک سطح بازتابنده یا پارابولیک برای هدایت امواج رادیویی و فرکانس­های مخابراتی استفاده می­شود.قدرت آنتن پارابولیک در رادار ها برای اکتشاف ریز پرنده ها مانند پهباد بسیار بالا است.این نوع از آنتن گیرنده در مخابرات یکی از بهترین انخابها برای مناطقی است که نویز بالا دارند و سطح سیگنال دریافتی بسیار پایین است .آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ در اصل کار عدسی را در رادار انجام میدهند ، هر آنتن پارابولیک یک واحد دریافت کننده در فاصله کانونی خود قرار دارد ، سیگنال دریافتی توسط گرید یا صفحه آنتن به واحد دریافت کننده میفرستد . اما دلیل اینکه دارای بشقاب توری مانند هستند ، برای عبور جریان هوا است تا لرزش آنتن کم بشود ،هم به صورت عمودی و هم افقی مورد استفاده قرار میگیرند.

نوشته شده توسط نویسنده 1 در دوشنبه یکم بهمن ۱۳۹۷

آنتنPhase_array آرایه فازی (ساختار ، عملکرد و کاربرد ها)

نویسنده: افشین رشید

آنتن آرایه فازی است یک آنتن آرایه (ردیفی _ چند تِکه ای) با شیفت فاز مختلف تغذیه می کند. در نتیجه ، الگوی معمول آنتن می تواند به صورت الکترونیکی هدایت شود. فرمان الکترونیکی بسیار انعطاف پذیرتر بوده و نگهداری کمتری نسبت به فرمان مکانیکی آنتن دارد.اصل این آنتن بر اثر تداخل ، یعنی یک برهم نهی وابسته به فاز از دو یا (معمولاً) چندین منبع تابش استوار است.

آنتن های آرایه ای فازی از خطوطی تشکیل شده اند که معمولاً توسط شیفت تک فاز کنترل می شوند. (در هر گروه از رادیاتورها فقط یک شیفت فاز لازم است.) تعدادی آرایه خطی که به صورت عمودی بر روی یکدیگر قرار گرفته اند ، یک آنتن تخت تشکیل می دهند.در ساختار آنتن Phase array آرایه فازی سیگنال های درون فاز یکدیگر را تقویت می کنند و سیگنالهای ضد فاز یکدیگر را لغو می کنند. بنابراین اگر دو مدولاتور در یک تغییر فاز یک سیگنال از خود ساطع کنند ، یک سوپراژینگ حاصل می شود - سیگنال در جهت اصلی تقویت می شود و در جهات ثانویه ضعیف می شود. هر دو مدولاتور با یک فاز تغذیه می شوند. بنابراین سیگنال در جهت اصلی تقویت می شود.

اگر سیگنال منتقل شده از طریق یک ماژول تنظیم کننده فاز هدایت شود ، می توان جهت تابش را به صورت الکترونیکی کنترل کرد. با این حال ، این امر به طور نامحدود امکان پذیر نیست، زیرا اثر بخشی این ترتیب آنتن در جهت اصلی عمود بر میدان آنتن بیشتر است ، در حالی که کج شدن جهت اصلی باعث افزایش تعداد و اندازه لبه های جانبی ناخواسته می شود ، در عین حال کاهش منطقه موثر آنتن. از قضیه سینوس می توان برای محاسبه تغییر فاز لازم استفاده کرد.از هر نوع آنتن می توان به عنوان ردیفی در آنتن آرایه ای مرحله ای استفاده کرد. به طور قابل توجهی ، ردیف های منفرد باید با تغییر فاز متغیر کنترل شوند و بنابراین می توان جهت اصلی تابش را به طور مداوم تغییر داد. برای رسیدن به هدایت پذیری بالا ، از رادیاتور های زیادی در زمینه آنتن استفاده می شود. ردیف های تشکیل شده است که سیگنال دریافتی آنها هنوز به روشی آنالوگ با الگوی آنتن ترکیب می شود. از طرف دیگر ، مجموعه های مدرن راداری چند منظوره از فرمت تابش دیجیتال در هنگام دریافت استفاده می کنند.

مزایا :

افزایش آنتن زیاد با میرایی بزرگ لوب جانبی ، تغییر بسیار سریع جهت پرتو (در محدوده میکروثانیه) ، چابکی پرتو بلند ، اسکن خودسرانه فضا ، آزادانه زمان سکونت را انتخاب کنید ، عملکرد چند منظوره توسط تولید همزمان چند پرتو ،، خرابی برخی از اجزای منجر به خرابی کامل سیستم نمی شود.

معایب :

محدوده  اسکن محدود (حداکثر 120 درجه در آزیموت و ارتفاع) و تغییر شکل الگوی آنتن در هنگام هدایت پرتو ؛ چابکی فرکانس پایین ؛ ساختار بسیار پیچیده (کامپیوتر ، شیفت فاز ، گذرگاه داده به هر ردیف آنتن) و هزینه های بالای نگهداری

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه هفدهم آبان ۱۳۹۷

آنتن سَهموی(ParabolicAntenna) در  سیستم موقعیت رادیویی (رادار) در باندهای UHF و SHF

نویسنده: افشین رشید

آنتن سَهموی (Parabolic Antenna) آنتنی بازتابنده با بهرهٔ بالا است که برای ارتباطات داده‌ای و همچنین سیستم موقعیت رادیویی (رادار) در باندهای UHF و SHF طیف الکترومغناطیسی به کار می ‌رود. طول موج نسبتاً کوتاه تشعشع الکترومغناطیسی در این فرکانس‌ ها اجازه می‌ دهد تا بازتاب ‌کننده‌ ها، امواج را به ‌طور جهت ‌دار ارسال یا دریافت کنند.آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ نوعی از آنتن های گیرنده است که با استفاده از یک سطح  بازتابنده یا پارابولیک برای هدایت امواج رادیویی و فرکانس­های مخابراتی استفاده می­شود.قدرت آنتن پارابولیک در رادار ها برای اکتشاف ریز پرنده ها مانند پهباد بسیار بالا است.این نوع از آنتن گیرنده در مخابرات  یکی از بهترین انخابها برای مناطقی  است که  نویز بالا دارند و سطح سیگنال دریافتی بسیار پایین است .آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ در اصل کار عدسی را در رادار انجام میدهند ، هر آنتن پارابولیک یک واحد دریافت کننده در فاصله کانونی خود قرار دارد ، سیگنال دریافتی توسط گرید یا صفحه آنتن به واحد دریافت کننده میفرستد . اما دلیل اینکه دارای بشقاب توری مانند هستند ، برای عبور جریان هوا است تا لرزش آنتن کم بشود ،هم به صورت عمودی و هم افقی مورد استفاده قرار میگیرند.

مزیت اصلی آنتن های رفلکتوری پارابولیک در رادار داشتن دایرکتیویته و در نتیجه گین بالاست که استفاده آنها را در رنج وسیعی از باند مایکروویو جهت انتقال دیجیتال و آنالوگ اطلاعات، ضروری نموده است. این کاربردها شامل انتقال رادیویی نقطه به نقطه (Line of Site)، ایستگاه های زمینی راداری، کاربرد های ردیابی، رادار کشف ریز پرنده (پهباد) ، اهداف نظامی و ... می باشد.هر دو گونه آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ یعنی دو رفلکتوری و تک رفلکتومی بسته به چگونگی سیستم تغذیه (Feeding) به دو نوع تغذیه متقارن یا هم محور (front-fed) و نامتقارن  تقسیم می شوند.هر کدام از آنتن های فوق دارای مزایا و معایب ویژه ای است که ضرورت استفاده آنها را در کاربرد خاصی معینی می نماید. آنتن های غیر هم محور اثر سد دهانه (aperture blocking) را کاهش داده ولی در عوض دریافت پلاریزاسیون ناخواسته (XPOL) را افزایش می دهد.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه هفتم مهر ۱۳۹۷

آنتن های GNSS یا فازور فرکانس مرکزی (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

در طراحی آنتن های GNSS پنج فاکتور زیر نقش اساسی دارند:

• فرکانس مرکزی
• پهنای باند
• الگوی ارسال و دریافت یا Gain Pattern
• نسبت محوری یا Axial Ratio – AR
• پاسخ فاز یا Phase Response

هرچقدر پهنای باند بیشتر باشد، سیگنال های GNSS راحت تر دریافت می شوند. نسبت محوری نیز نقش مهمی در حالت پولاریزه کردن سیگنال برعهده دارد. پاسخ فاز نقش اساسی در دنبال کردن فاز موج حامل توسط آنتن را دارد. هر چقدر وضعیت این پارامتر بهتر باشد،مرکز فاز آنتن  پایدار تر می باشد.

انواع آنتن های  GNSS

آنتن های GNSS به دسته های مختلفی طبقه بندی می شوند. از نظر نوع کاربرد می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• آنتن های مهندسی
• آنتن های نظامی
• آنتن های دستی
• آنتن های گوشی های هوشمند
• آنتن های هواپیمایی
• آنتن های فضایی
• آنتن های ژئودزی

آنتن های passive و Active

میتوان آنتن های GNSS را به دو نوع Active و Passive طبقه بندی نمود. در آنتن های Passive، قسمت تقویت کننده در خود آنتن تعبیه شده است. در نتیجه امکان از دست دادن سیگنال در هنگام انتقال از طریق کابل به گیرنده از بین می رود. اما آنتن های Active نیاز به یک منبع که از طریق کابل به گیرنده متصل است، دارند. بیشتر آنتن های موجود در بازار از نوع Active است.

کاربردها 

در کاربردهای دقیق مهندسی که نیاز به مشاهده فاز با دقت بالا می باشد، مساله چندمسیری و نیز مرکز فاز آنتن  مطرح می شود. در مورد Multipath باید این نکته اشاره شود که جهت پولاریزه شدن سیگنال پس از برخورد با یک سطح که خاصیت بازتابندگی دارد، عوض می شود. یعنی سیگنال ها از حالت RHCP که حالت دست راستی است، به LHCP که حالت دست چپی است تغییر می کند. پس در نظر گرفتن این دو عامل در کاربردهای دقیق بسیار مهم می باشد.همانطور که  الگوی دریافت سیگنال یا همان gain از شاخصه های مهم در طراحی یک آنتن می باشد. برای دستیابی به الگوی مناسب دریافت سیگنال مخصوصلا برای ماهواره های نزدیک به افق، روش های مختلفی وجود دارد. یکی از این روش ها که از دهه 80 میلادی مرسوم شده است استفاده از Choke Ring در آنتن ها می باشد. عمق این Choke Ring برابر با یک چهارم طول موج می باشد. ایده استفاده از Choke Ring بر مبنای ساخت فضایی با مقاومت ظاهری یا impedance بالا می باشد. در نتیجه آنتن در مقابل امواج بازتاب شده از سطح مقاوم می باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه ششم شهریور ۱۳۹۷

عملکرد و آنتن سیستم های مخابراتی بر پایه آنتن

نویسنده: افشین رشید

آنتن ها را می توان به دو رده کلی درون ساختمان (Indoor)و بیرون ساختمان (Outdoor) تقسیم بندی کرد. آنتن های بیرونی عموماً دارای جنس, پوشش و اتصالاتی هستند که بتوانند در شرایط دشوار فضای آزاد مثل باد, طوفان, برف, باران و سرما و گرمای شدید دوام بیاورند. در حالی که آنتنهای درون ساختمان با ظاهر و پوشش ظریف و حتی الامکان زیبا ساخته می شوند تا باعث زشت شدن محیط داخلی ساختمان و دکوراسیون آن نشوند. آنتن های درونی را نمی توان در بیرون ساختمان نصب کرد مگر آنکه در مشخصات آن به صراحت به ویژگی ( درونی/بیرونی) اشاره شده باشد. از دیدگاه روش نصب , آنتن ها را می توان به چند رده زیر تقسیم بندی کرد: 
سقف کوب up patch
قابل نصب بر روی پایه یا دکل (Mast Mount )
دیوار کوب (Wall Patch)
آنتن YAGI (قابل نصب بر روی پایه یا دکل )
آنتنهای بشقابی (قابل نصب بر روی پایه یا دکل ) ( Dish or Parabolic Antennas )

آنتن همه جهته سقف کوب ( کاربری درون ساختمان)

 آنتن های مخابراتی ساختمانی معمولی 

این نوع آنتن دارای برد متوسطی است و برای نصب در سقف داخلی ساختمان کاربرد دارد. زاویه تابش افقی این آنتن ۳۶۰ درجه کامل و زاویه تابش عمودی آن حدود ۸۰ درجه می باشد. این آنتن را می توان با کانکتور RP-TNC صرفاً به AP متصل کرد. شکل آنتن مستطیلی به ابعاد تقریبی 14x7x2 سانتی متر و دارای وزن سبکی حدود ۲۰۰ تا ۵۰۰ گرم است و براحتی می توان آن را در سقف کاذب آپارتمانها جا داد و رنگ خاکستری مایل به سفید آن ظاهر ساختمان را حفظ خواهد کرد. بهره این آنتن حدود ۲ dBi و برد حداکثر آن در سرعت ۱ Mbps حدود ۱۱۰ متر و در سرعت ۱۱ Mbps حدود ۴۵ متر است. حداکثر طول کابل کواکسیال بین آنتن و AP (بسته به نشان و نوع آن ) بین یک تا دو متر است.

آنتن های همه جهته مخابراتی

 این نوع آنتن دارای برد متوسطی است و برای نصب در داخل ساختمان کاربرد دارد. زاویه تابش افقی این آنت ۳۶۰ درجه (دایره کامل ) و زاویه تابش عمودی آن بین ۴۰ تا ۵۰ درجه است. شکل چنین آنتنی , استوانه ای (میله ای ) به طول تقریبی ۲۵ سانتی متر , قطر ۲.۵ سانتی متر و دارای وزن سبکی ( بین ۱۵۰ تا ۵۰۰ گرم ) است . از آنجایی که این نوع آنتن برای آویزان کردن از سقف پیش بینی شده , عموماً به همراه پایه و دیوارکوب مناسب عرضه می شود. حداکثر طول کابل کواکسیال بین آنتن دستگاه مخابراتی ( بسته به نوه و نشان آنتن ) بین یک تا دو متر است و با کانکتور RP-TNC ( یا مشابه آن ) به دستگاه وصل می شود. بهره این آنتن حدود ۵ dBi و حداکثر برد آن در سرعت ۱ Mbps حدود ۱۶۰ متر و در سرعت ۱۱ Mbps حدود ۵۰ متر و در سرعتهای بالاتر حدود ۱۵ متر است.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه بیست و ششم مرداد ۱۳۹۷

آنتن فرستنده چیست ؟ (نحوه عملکرد و کاربرد)مخابرات 

نویسنده: افشین رشید

آنتن فرستنده یا  Transmitting antenna ابتدایی ترین مبحث مخابرات میباشد که به آن می پردازیم.

آنتن فرستنده از یک سیم مستقیم تشکیل شده است که اگر در فرستنده به کار رود، امواج فرستنده را به امواج الکترو مغناطیس تبدیل نموده و پخش می نماید

شماتیک آنتن فرستنده

در ارسال امواج از فرستنده به گیرنده از طریق هوا مشکلی ایجاد نخواهد شد واین بستگی دارد که از کدام نوع فرکانس ها و امواج برای ارسال استفاده می کنیم و قصد داریم تا چه مسافتی آن را ارسال کرده و در چه زمانی قصد این کار را داریم.
در واقع سه نوع مختلف از امواج در طی مسافت وجود دارد.

۱. نوع اول که با نام خط دید درمسیر مستقیم نامیده می شود، درست همانند مسیری که پرتوهای نور طی می کنند.در مدل های قدیمی در شبکه های تلفن راه دور برای انتقال تماس ها بین دو دکل از امواج ماکروویو استفاده می شد.

۲. این نوع امواج می توانند با سرعت انحنای زمین را طی کنن و به نام امواج زمینی شناخته می شوند. موج AM (موج وسط) رادیو می تواند مسیرهایی بین کوتاه تا متوسط را طی کند و به همین دلیل ما قادر به شنیدن سیگنال های رادیویی در دوردست ها می باشیم در هنگامی که فرستنده و گیرنده در مسیر مستقیم یکدیگر نمی باشند.

۳. این امواج می توانند به آسمان و بالاتر از ایونسفر (لایه ای از اتمسفرکره زمین که دارای بارهای الکتریکی آزاد می باشد و به فاصله ۸۰ تا ۱۰۰۰ کیلومتری از سطح زمین قرارگرفته است) فرستاده می شود و دوباره به سمت زمین بازمی گردنند.
بهترین کارایی این امواج در شب هنگام می باشد و به همین دلیل ما می توانیم امواج رادیویی AM که متعلق به دیگر کشورها می باشد را در بعد از ظهرها راحت تر دریافت کنیم. درطی روزامواج ارسال شده به آسمان توسط لایه های پایین ایونسفرجذب می شوند اما این اتفاق در شب هنگام رخ نمی دهد و در عوض لایه های بالای ایونسفر امواج رادیویی را دریافت کرده و به سمت زمین بازمی گرداند و این اتفاق به ما یک آینه بسیار بزرگ و تاثیرگذار در آسمان می دهد که می تواند کمک کند امواج رادیویی ارسال شده توسط آنتن های فرستنده مسافت های بسیار طولانی را طی کنند.

کاربرد های آنتن فرستنده : 

1. پخش رادیو و تلویزیون و …

• سنجش از راه دور

1. رادار [سنجش از راه دور فعّال-تابش و دریافت]
   1. کاربردهای نظامی (جستجو و ردیابی هدف)
   2. رادار هواشناسی و واپایش جریان هوا
   3. تشخیص سرعت خودرو
   4. واپایش شدآمد 
   5. رادار نافذ به زمین (GPR)
   6. کاربردهای کشاورزی

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه بیست و ششم تیر ۱۳۹۷