المحتوى
- ما هي فوائد استخدام هوائيات النطاق الفائق؟
- استخدامات الهوائيات ذات النطاق الفائق
- ما نطاقات التردد المستخدمة لتطبيقات النطاق الفائق السرعة؟
- كيف تختلف UWB عن طيف الانتشار؟
- أسئلة و أجوبة
تمارا ويلهايت كاتبة فنية ومهندسة صناعية وأم لطفلين ومؤلفة أفلام خيال علمي ورعب.
ما هي فوائد استخدام هوائيات النطاق الفائق؟
قلل النطاق الفائق السرعة من الخبو الناجم عن تعدد المسيرات ولكنه قد يعاني من التداخل بين الرموز. في المقابل ، تتعامل الأنظمة القائمة على الناقل مع كلتا المشكلتين.
لأن إشاراتها يمكن أن تمر عبر الأبواب والجدران ، فهي غير مقيدة بخط الرؤية. يُفضل نظام الاتصال اللاسلكي الذي يغطي الغرفة المجاورة بسهولة مثل تلك الموجودة بها على النظام الذي يحتاج إلى جهاز إرسال في كل غرفة عرضة للتداخل عندما يكون الباب بينهما مفتوحًا.
يتم استخدام هوائيات UWB بشكل متزايد في الاتصالات اللاسلكية على المدى القصير لأنها يمكن أن تنقل قدرًا كبيرًا من المعلومات عبر نطاق تردد واسع. يمنحك نظام معدل بيانات عالي بتكلفة منخفضة وبطاقة منخفضة. الهوائيات الاتجاهية مثل هوائيات Vivaldi ليست خيارًا جيدًا للاتصالات اللاسلكية الداخلية أو المتنقلة. إصدار القرص المستوي لهوائي UWB متعدد الاتجاهات وبالتالي فهو أفضل لهذا النوع من التطبيقات.
عندما يتم إرسال الإشارات عبر هوائيات النطاق العريض للغاية ، فإن مستوى الإشارة المنخفض عبر نطاق تردد عريض يتطلب طاقة أقل لأنها تعاني من تداخل أقل. تحتاج هوائيات UWB إلى طاقة أقل لتوفير الوصول إلى الإنترنت والخدمات الصوتية الرقمية والمهاتفة المرئية. لا تتداخل هوائيات UWB أيضًا مع عمليات إرسال الموجات الحاملة وإشارات النطاق الضيق. يقلل ناتج الطاقة المنخفض من مخاطر التنصت ، وعندما تكون الاتصالات أساسية ، فإن حقيقة أن UWB من الصعب جدًا التشويش عليها أمر جذاب. وقد أدى ذلك إلى استخدام هوائيات النطاق العريض للغاية في بعض أجهزة الراديو المحمولة التكتيكية.
استخدامات الهوائيات ذات النطاق الفائق
تستخدم هوائيات النطاق الفائق السرعة ، المعروفة أيضًا باسم الهوائيات ultraband و UWB ، منذ فترة طويلة في التصوير بالرادار غير التعاوني. تشمل مزايا استخدامه هنا دقة خاصة أفضل ، واحتمالية أقل لإشارات الاعتراض ، واختراق المواد القابلة للاكتشاف. هذا الأخير هو سبب استخدام الهوائيات فائقة الاتساع في الرادار المخترق للأرض ورادار الحائط.
تستخدم هوائيات UWB بانتظام في التكنولوجيا القائمة على النبضات مثل أنظمة تحديد المواقع والرادار. يمكن استخدام UWB في السلامة العامة وتطبيقات تحديد المواقع الأخرى عالية الدقة مثل قياس الارتفاع الدقيق. يمكن استخدامه أيضًا لتحديد موقع الأصول الموسومة ، والمعروفة أيضًا باسم RFID. أو يمكن استخدامه لتوطين الموظفين ، على سبيل المثال عندما تمنح علامة RFID في شارة شخص ما مستوى إضافيًا من الأمان من خلال قبول بيانات اعتماد تسجيل الدخول فقط عندما تكون شارة الشخص بجوار الكمبيوتر.
تستخدم هذه التقنية أحيانًا للأجهزة الذكية واللافتات الإلكترونية.
أجازت لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) استخدام UWB لأنظمة رادار المركبات ؛ تستخدم هذه الأنظمة لتجنب الاصطدام وتنشيط الوسادة الهوائية. تعمل هذه الأنظمة في نطاق 22 إلى 29 جيجاهرتز.
يمكن استخدام هوائيات UWB لأنظمة المراقبة. تعمل هذه الأنظمة بين 1.99 و 10.6 جيجاهرتز. يمكن أن يعمل التصوير من خلال الجدار في نفس نطاق التردد أو عند ترددات أقل من 960 ميجاهرتز.
تُستخدم هوائيات النطاق الفائق السرعة بشكل شائع مع أجهزة الراديو المحددة بالبرمجيات. عندئذٍ يحتاج البرنامج المعرّف للراديو أو SDR فقط إلى هوائي UWB واحد بدلاً من عدة هوائي لتغطية أي نطاق تردد تم تعيينه له في تلك اللحظة. الهوائيات ذات النطاق الواسع للقرص المستوي مثالية لمولدات الإشارة و SDR حيث يمكنها استقبال الإشارات من أي اتجاه.
يمكن استخدامها كهوائي مصدر لمولدات الإشارة واختبار جهاز الإرسال.
تستخدم هوائيات النطاق الفائق السرعة في تحليل الطيف.
أدى معدل البيانات المرتفع إلى زيادة استخدام UWB لوصلات بيانات الطائرات بدون طيار و UGV.
يمكن استخدام هوائيات النطاق الفائق السرعة لصمامات التقارب.
يستخدم UWB أحيانًا لأنظمة الاتصال الداخلي اللاسلكي LPI / D.
تُستخدم هوائيات UWB بشكل دوري لأجهزة الراديو التكتيكية المحمولة باليد وأجهزة الاتصال LPI / D اللاسلكية. لقد تم استخدامها أيضًا في اتصالات الموجات الأرضية غير LOS LPI / D. كلا هذين التطبيقين مقيدان بشكل كبير للاستخدام العسكري والحكومي.
ما نطاقات التردد المستخدمة لتطبيقات النطاق الفائق السرعة؟
انفجرت تقنية النطاق العريض للغاية أو UWB بعد أن قررت لجنة الاتصالات الفيدرالية في عام 2002 السماح بنطاق تردد 3.1 إلى 10.6 جيجاهرتز للتطبيقات التجارية. نطاق FCC لهوائيات UWB هو في الواقع أوسع من نطاق تردد UWB المعين من قبل الاتحاد الأوروبي ، 6.0 إلى 8.5 جيجا هرتز.
ملاحظة: الحد الأقصى لانبعاث الطاقة وفقًا للجنة الاتصالات الفيدرالية هو -41.3 ديسيبل ميلي واط / ميغاهرتز ، بغض النظر عن الترددات المستخدمة. 50 ميجا هرتز هو الحد الأدنى لعرض النطاق الترددي لإشارة UWB لكل لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC).
كيف تختلف UWB عن طيف الانتشار؟
وفقًا لـ "مقدمة لأنظمة الرادار فائقة الاتساع" بواسطة James D. Taylor ، تم استدعاء النطاق الفائق السرعة من قبل عدد من الأسماء قبل عام 1990 مثل النبضة ونبض الفيديو والنطاق العريض الفائق والإشارات غير الحاملة والنطاق الأساسي وغير الجيني. يمكن ببساطة النظر إلى المصطلح الشائع النطاق العريض للغاية على أنه "أوسع من النطاق العريض".
النطاق الفائق السرعة ليس طيفًا منتشرًا ، على الرغم من أنه يعمل وفقًا لمفهوم مماثل. يرسل الطيف المنتشر إشارة عبر نطاق تردد أوسع من الحد الأدنى المطلوب لإرسال الإشارة فعليًا ، لكن إشارة النطاق الأساسي الخاصة به لا يتجاوز عرضها بضعة كيلوهرتز قبل تشفيرها وإرسالها عبر نطاق ترددي أوسع. يحتوي الطيف المنتشر على عرض نطاق جزئي ولكن ليس منخفضًا مثل UWB. تختلف إشارات النطاق العريض للغاية عن الطيف المنتشر في أن عرض النطاق الترددي الجزئي أقل من 25٪ ، وعادة ما يكون أقل بكثير. يحدد قطاع الاتصالات الراديوية التابع للاتحاد الدولي للاتصالات تلك العتبة بنسبة 20٪ من التردد المركزي أو 500 ميجاهرتز ، أيهما أقل.
إن مدى التردد الأوسع ومتطلبات الطاقة المنخفضة هما السبب في استخدام هوائيات UWB بشكل متزايد في الشبكات اللاسلكية الداخلية نسبة إلى انتشار الطيف.
هذه المقالة دقيقة وصحيحة على حد علم المؤلف. المحتوى لأغراض إعلامية أو ترفيهية فقط ولا يحل محل الاستشارة الشخصية أو المهنية في الأعمال التجارية أو المالية أو القانونية أو الفنية.
أسئلة و أجوبة
سؤال: هل بحثت عن هوائي UWB على موقع eBay مؤخرًا؟ هناك تشكيلة واسعة تتراوح من 12 دولارًا إلى عدة مئات من الدولارات. أيضًا ، تقوم شركة Johanson Technology و Taoglas ببيعها أيضًا. رأي؟
إجابه: أعلم أن هناك مجموعة متنوعة من الشركات التي تبيع هوائيات UWB. الهوائيات التي صممها WA5VJB من شركة Kent Electronics هي من بين أرخص الأسعار.
