В атмосфере Земли распространение волны зависит не только от свойств волны, но также от воздействий окружающей среды и слоев земной атмосферы. Все они должны быть изучены, чтобы сформировать представление о том, как волна распространяется в окружающей среде.
Давайте посмотрим на частотный спектр, по которому происходит передача или прием сигнала. Различные типы антенн изготавливаются в зависимости от диапазона частот, в котором они работают.
Электромагнитный спектр
Беспроводная связь основана на принципе передачи и приема электромагнитных волн. Эти волны могут быть охарактеризованы их частотой (f) и длиной волны (λ) лямбда.
Графическое представление электромагнитного спектра приведено на следующем рисунке.
Низкочастотные полосы
Низкочастотные полосы состоят из радио, микроволновой, инфракрасной и видимой частей спектра. Они могут быть использованы для передачи информации путем модуляции амплитуды, частоты или фазы волн.
Высокочастотные полосы
Высокочастотные полосы состоят из рентгеновских и гамма-лучей. Теоретически эти волны лучше для распространения информации. Однако эти волны практически не используются из-за трудностей с модуляцией, и волны вредны для живых существ. Кроме того, высокочастотные волны плохо распространяются в зданиях.
Частотные полосы и их использование
Следующая таблица изображает полосы частот и их использование —
| Название группы | частота | длина волны | Приложения |
|---|---|---|---|
| Чрезвычайно Низкая Частота (ELF) | От 30 Гц до 300 Гц | От 10000 до 1000 км | Частоты линии электропередачи |
| Частота голоса (VF) | От 300 Гц до 3 кГц | От 1000 до 100 км | Телефонная связь |
| Очень низкая частота (VLF) | От 3 кГц до 30 кГц | От 100 до 10 км | Морские коммуникации |
| Низкочастотный (НЧ) | От 30 кГц до 300 кГц | От 10 до 1 км | Морские коммуникации |
| Средняя частота (MF) | От 300 кГц до 3 МГц | От 1000 до 100 м | AM Broadcasting |
| Высокая частота (HF) | От 3 МГц до 30 МГц | От 100 до 10 м | Самолеты дальнего следования / корабельные коммуникации |
| Очень высокая частота (VHF) | От 30 МГц до 300 МГц | От 10 до 1 м | FM вещание |
| Сверхвысокая частота (УВЧ) | От 300 МГц до 3 ГГц | От 100 до 10 см | Сотовый телефон |
| Сверхвысокая частота (СВЧ) | От 3 ГГц до 30 ГГц | От 10 до 1 см | Спутниковая связь, Микроволновая связь |
| Чрезвычайно высокая частота (КВЧ) | От 30 ГГц до 300 ГГц | От 10 до 1 мм | Беспроводная локальная петля |
| инфракрасный | От 300 ГГц до 400 ТГц | От 1 мм до 770 нм | Бытовая электроника |
| Видимый свет | 400 ТГц до 900 ТГц | От 770 до 330 нм | Оптическая связь |
Распределение спектра
Поскольку электромагнитный спектр является общим ресурсом, доступ к которому открыт для всех, было заключено несколько национальных и международных соглашений относительно использования различных полос частот в спектре. Отдельные национальные правительства выделяют спектр для таких приложений, как радиовещание AM / FM, телевизионное вещание, мобильная телефония, военная связь и использование правительствами.
Во всем мире агентство Бюро радиосвязи Международного союза электросвязи (МСЭ-R) под названием Всемирная административная радиоконференция (WARC) пытается координировать распределение спектра различными национальными правительствами, с тем чтобы можно было изготавливать устройства связи, которые могут работать в нескольких странах. ,
Ограничения передачи
Четыре типа ограничений, которые влияют на передачу электромагнитных волн:
ослабление
Согласно стандартному определению, «снижение качества и силы сигнала называется ослаблением ».
Сила сигнала падает с расстоянием по среде передачи. Степень затухания является функцией расстояния, среды передачи, а также частоты базовой передачи. Даже в свободном пространстве, без других искажений, передаваемый сигнал затухает на расстоянии просто потому, что сигнал распространяется на все большую и большую площадь.
Искажение
Согласно стандартному определению, «любое изменение, которое изменяет основное соотношение между частотными составляющими сигнала или уровнями амплитуды сигнала, называется искажением ».
Искажение сигнала — это процесс, который вызывает нарушение свойств сигнала, добавляя некоторые нежелательные компоненты, что влияет на качество сигнала. Обычно это происходит в FM-приемнике, где принятый сигнал иногда полностью нарушается, давая на выходе гудящий звук.
рассеивание
Согласно стандартному определению, « Дисперсия — это явление, при котором скорость распространения электромагнитной волны зависит от длины волны».
Дисперсия — это явление распространения вспышки электромагнитной энергии при распространении. Это особенно распространено в проводных передачах, таких как оптическое волокно. Пакеты данных, отправленных в быстрой последовательности, имеют тенденцию сливаться из-за дисперсии. Чем длиннее длина проволоки, тем сильнее эффект рассеивания. Эффект дисперсии заключается в ограничении произведения R и L. Где «R» — скорость передачи данных, а «L» — расстояние .
Шум
Согласно стандартному определению, «любая нежелательная форма энергии, которая имеет тенденцию мешать правильному и легкому приему и воспроизведению полезных сигналов, известна как шум».
Наиболее распространенной формой шума является тепловой шум . Он часто моделируется с использованием аддитивной гауссовой модели. Тепловой шум возникает из-за теплового возбуждения электронов и равномерно распределен по частотному спектру.
Другие формы шума включают в себя —
Интермодуляционный шум — вызван сигналами, генерируемыми на частотах, которые являются суммами или разностями несущих частот.
Перекресток — помехи между двумя сигналами.
Импульсный шум — нерегулярные импульсы высокой энергии, вызванные внешними электромагнитными помехами. Импульсный шум может не оказывать существенного влияния на аналоговые данные. Однако это оказывает заметное влияние на цифровые данные, вызывая пакетные ошибки.