معلومات

فقدان مسار إشارة الراديو

فقدان مسار إشارة الراديو

يعد فقدان مسار الراديو عاملاً رئيسيًا في تصميم أي نظام اتصالات لاسلكي أو نظام اتصال لاسلكي.

إنها حقيقة أن أي إشارة راديوية ستعاني من التوهين عندما تنتقل من المرسل إلى المستقبل. تؤدي مجموعة متنوعة من الظواهر المختلفة إلى خسارة المسير الراديوي.

يتيح فهم أسباب فقدان مسار الراديو إمكانية تصميم أي نظام لأداء أفضل أداء على الرغم من المشكلات المختلفة التي تؤثر عليه.

كيف تؤثر خسارة المسار الراديوي على الأنظمة

سيحدد فقدان مسار الإشارة الراديوية العديد من عناصر نظام الاتصالات اللاسلكية أو نظام الاتصال اللاسلكي ، ولا سيما قدرة المرسل والهوائيات ، وخاصة كسبها وارتفاعها وموقعها العام. هذا صحيح لأي تردد يتم استخدامه.

للتمكن من تخطيط النظام ، من الضروري فهم أسباب خسارة المسير الراديوي والقدرة على تحديد مستويات خسارة الإشارة لمسير راديوي معين.

غالبًا ما يمكن تحديد خسارة المسير الراديوي رياضيًا ويتم إجراء هذه الحسابات غالبًا عند تحضير التغطية أو أنشطة تصميم النظام. هذه تعتمد على معرفة خصائص انتشار الإشارة.

وفقًا لذلك ، تُستخدم حسابات خسارة المسار الراديوي في العديد من أدوات المسح الراديوي واللاسلكية لتحديد قوة الإشارة في مواقع مختلفة. يتم استخدام أدوات المسح اللاسلكي هذه بشكل متزايد للمساعدة في تحديد قوة إشارة الراديو قبل تثبيت الجهاز. تعتبر استطلاعات التغطية الراديوية لمشغلي الهواتف الخلوية مهمة لأن الاستثمار في محطة قاعدة كبيرة الخلية مرتفع. أيضًا ، توفر أدوات المسح اللاسلكي خدمة قيمة للغاية للتطبيقات مثل تثبيت أنظمة LAN اللاسلكية في المكاتب الكبيرة والمراكز الأخرى لأنها تتيح حل المشكلات قبل التثبيت ، مما يتيح تقليل التكاليف بشكل كبير. وبناءً عليه ، هناك أهمية متزايدة تولى لأدوات وبرامج المسح اللاسلكي.

أساسيات خسارة مسار الراديو

فقدان مسار الإشارة هو في الأساس انخفاض كثافة قدرة الموجة أو الإشارة الكهرومغناطيسية أثناء انتشارها عبر البيئة التي تنتقل فيها. هذا يؤثر على جميع الاتصالات اللاسلكية وأنظمة البث والاتصالات اللاسلكية

هناك العديد من الأسباب التي قد تؤدي إلى فقدان المسير الراديوي:

  • فقدان المساحة الحرة: يحدث فقدان المساحة الحرة عندما تنتقل الإشارة عبر الفضاء دون أي تأثيرات أخرى تخفف من الإشارة التي ستظل تتضاءل مع انتشارها. يمكن اعتبار هذا على أنه إشارة اتصالات الراديو تنتشر كمجال متزايد باستمرار. نظرًا لأن الإشارة يجب أن تغطي مساحة أوسع ، يخبرنا الحفاظ على الطاقة أن الطاقة في أي منطقة معينة ستنخفض مع زيادة المساحة المغطاة.
  • الانحراف: تحدث خسارة مسار الإشارة الراديوية بسبب الانعراج عندما يظهر كائن في المسار. يمكن أن تنحرف الإشارة حول الكائن ، ولكن تحدث خسائر. تكون الخسارة أعلى كلما زاد تقريب الكائن. تميل إشارات الراديو إلى الانحراف بشكل أفضل حول الحواف الحادة ، أي الحواف الحادة بالنسبة لطول الموجة.
  • متعدد المسارات: في بيئة أرضية حقيقية ، تنعكس الإشارات وستصل إلى المستقبل عبر عدد من المسارات المختلفة. قد تضيف هذه الإشارات أو تطرح من بعضها البعض اعتمادًا على المراحل النسبية للإشارات. إذا تم نقل جهاز الاستقبال ، فسيتغير السيناريو وسيتم العثور على الإشارة المستقبلة الإجمالية باختلاف الموضع. ستخضع أجهزة الاستقبال المحمولة (مثل هواتف الاتصالات الخلوية) لهذا التأثير المعروف باسم تلاشي رايلي.
  • خسائر الامتصاص: تحدث خسائر الامتصاص إذا مرت إشارة الراديو إلى وسط غير شفاف تمامًا لإشارات الراديو. هناك العديد من الأسباب لذلك منها:
    • المباني والجدران وغيرها: عندما تمر إشارات الراديو عبر مواد كثيفة مثل الجدران أو المباني أو حتى الأثاث داخل المبنى ، فإنها تعاني من التوهين. إنه قابل للتطبيق بشكل خاص على الاتصالات الخلوية - في المباني والمنازل وما إلى ذلك ، تقل الإشارات بشكل كبير. يكون توهين الإشارة الراديوية أكثر وضوحًا للنطاقات المتنقلة ذات التردد العالي. ، على سبيل المثال 2.2 جيجا هرتز مقابل 800/900 ميجا هرتز.
    • رطوبة الغلاف الجوي: عند الترددات العالية للموجات الصغرية ، يزداد فقدان المسار الراديوي نتيجة الترسيب أو حتى الرطوبة في الهواء. قد يختلف فقدان مسار إشارة الراديو وفقًا لظروف الطقس. ومع ذلك ، فإن هذا عادة ما يكون له تأثير ملحوظ فقط في منطقة الميكروويف.
    • الغطاء النباتي: في الغابة الكثيفة ، وجد أن الإشارات حتى عند الترددات المنخفضة تقل بشكل كبير. يوضح هذا أن الغطاء النباتي يمكن أن يؤدي إلى مستويات كبيرة من فقدان المسير الراديوي. يمكن للأشجار وأوراق الشجر أن تخفف من إشارات الراديو ، خاصة عندما تكون رطبة.
  • تضاريس: سيكون للتضاريس التي تنتقل عبرها الإشارات تأثير كبير على الإشارة. من الواضح أن التلال التي تسد المسار ستضعف الإشارة إلى حد كبير ، مما يجعل الاستقبال مستحيلًا في كثير من الأحيان. بالإضافة إلى ذلك ، عند الترددات المنخفضة ، سيكون لتكوين الأرض تأثير ملحوظ. على سبيل المثال في نطاق الموجة الطويلة ، وجد أن الإشارات تنتقل بشكل أفضل عبر التضاريس الأكثر توصيلًا ، على سبيل المثال الممرات البحرية أو فوق المناطق المستنقعية أو الرطبة. تعطي الأراضي الرملية الجافة مستويات أعلى من التوهين.
  • الغلاف الجوي: يمكن أن يؤثر الغلاف الجوي على مسارات إشارات الراديو.
    • الأيونوسفير: عند الترددات المنخفضة ، خاصةً التي تقل عن 30-50 ميجا هرتز ، يكون للأيونوسفير تأثير كبير ، حيث يعكس (أو ينكسر بشكل صحيح) إلى الأرض. ومع ذلك ، عند المرور عبر بعض المناطق ، خاصة المنطقة D وبدرجة أقل المنطقة E ، يمكن أن تعاني الإشارات من التوهين بدلاً من الانعكاس / الانكسار. يمكن أن يؤدي ذلك إلى خسارة كبيرة في المسير الراديوي.
    • تروبوسفير: عند الترددات التي تزيد عن 50 ميغا هرتز وأكثر ، يكون لطبقة التروبوسفير تأثير كبير ، حيث تنكسر الإشارات إلى الأرض نتيجة لتغيير معامل الانكسار. بالنسبة للبث UHF ، يمكن أن يمتد هذا التغطية إلى ما يقرب من الثلث وراء الأفق. قد يعني الانكسار أحيانًا أن الإشارة التي تصل عادةً إلى منطقة معينة قد تنكسر بعيدًا عنها.

تمثل هذه الأسباب بعض العناصر الرئيسية التي تسبب خسارة مسير الإشارة لأي نظام راديوي.

توقع خسارة المسير الراديوي

أحد الأسباب الرئيسية لفهم العناصر المختلفة التي تؤثر على خسارة مسار إشارة الراديو هو القدرة على التنبؤ بالخسارة لمسار معين ، أو التنبؤ بالتغطية التي يمكن تحقيقها لمحطة قاعدة معينة أو محطة بث ، إلخ.

على الرغم من أن التنبؤ أو التقييم يمكن أن يكون دقيقًا إلى حد ما بالنسبة لسيناريوهات الفضاء الحر ، إلا أنه ليس من السهل بالنسبة لتطبيقات الأرض الواقعية ، حيث توجد العديد من العوامل التي يجب مراعاتها ، وليس من الممكن دائمًا الحصول على تقييمات دقيقة للتأثيرات التي ستحدثها.

على الرغم من ذلك ، توجد أدوات مسح لاسلكية وبرامج للتنبؤ بالتغطية الراديوية متاحة للتنبؤ بخسارة مسار الراديو وتقدير التغطية. يتم استخدام مجموعة متنوعة من الأساليب للقيام بذلك.

يختلف فقدان مسار الفضاء الحر من حيث القوة كقانون التربيع العكسي ، أي 1 / (النطاق)2، أو 20 ديسيبل لكل عقد زيادة في النطاق. هذا الحساب سهل التنفيذ للغاية ، لكن حسابات الأرض الواقعية لخسارة مسار الإشارة تنطوي على قدر أكبر من ذلك. لإظهار كيف يمكن لحالة الحياة الحقيقية أن تغير الحسابات ، غالبًا ما يقوم مشغلو الهاتف المحمول بتعديل قانون التربيع العكسي إلى 1 / (النطاق)ن حيث قد يختلف n بين 3.5 إلى 5 نتيجة للمباني والعوائق الأخرى بين الهاتف المحمول والمحطة الأساسية.

تتم معظم تنبؤات خسارة المسار باستخدام التقنيات الموضحة أدناه:

  • أساليب إحصائية: تعتمد الطرق الإحصائية للتنبؤ بخسارة مسار الإشارة على الخسائر المقاسة والمتوسط ​​لأنواع نمطية من الوصلات الراديوية. يتم إدخال هذه الأرقام في نموذج التنبؤ القادر على حساب الأرقام بناءً على البيانات. يمكن استخدام مجموعة متنوعة من النماذج حسب التطبيق. يستخدم هذا النوع من النهج عادة لتخطيط الشبكات الخلوية ، وتقدير تغطية وصلات PMR (الراديو المتنقل الخاص) ولتخطيط تغطية البث.
  • النهج الحتمي: يستخدم هذا النهج في التنبؤ بخسارة مسار الإشارة الراديوية والتغطية القوانين الفيزيائية الأساسية كأساس للحسابات. يجب أن تأخذ هذه الأساليب في الاعتبار جميع العناصر داخل منطقة معينة ، وعلى الرغم من أنها تميل إلى إعطاء نتائج أكثر دقة ، إلا أنها تتطلب الكثير من البيانات الإضافية والقوة الحسابية. نظرًا لتعقيدها ، تميل إلى استخدامها للروابط قصيرة المدى حيث يقع مقدار البيانات المطلوبة ضمن الحدود المقبولة.

أدوات المسح اللاسلكي وحزم برامج التغطية الراديوية هذه تنمو في قدراتها. ومع ذلك ، لا يزال من الضروري الحصول على فهم جيد للانتشار الراديوي حتى يمكن إدخال الأرقام الصحيحة وتفسير النتائج بشكل مرض.

بالنسبة لأي إرسال راديوي معين ، من المحتمل أن يكون سبب خسارة المسير الراديوي هو عدد من العوامل المختلفة. وغالبًا ما يؤدي ذلك إلى صعوبة إجراء حسابات دقيقة لخسارة المسار الراديوي. ومع ذلك ، حتى إذا لم تكن دقيقة بالقدر الذي يُحبه دائمًا ، فإن حسابات خسارة المسير الراديوي تمكّن المعدات من أن تُصمم لتلبية المتطلبات.


شاهد الفيديو: اصنع راديو Am بسيط (قد 2021).