Ներածություն UWB ալեհավաքների մասին

Բովանդակություն

• Ի՞նչ է UWB ալեհավաքը:
• Այս ալեհավաքների օգտագործումը
• UWB- ի հետ կապված ինժեներական մարտահրավերներ
• UWB ալեհավաքների տեսակները
• Դիպոլ
• Վիվալդի
• Մուտք պարբերական
• Սքիմիտար
• Ֆրակտալ
• Պլանային սկավառակ

Թամարա Ուիլհայտը տեխնիկական գրող է, արդյունաբերական ինժեներ, երկու երեխաների մայր և հրատարակված գիտաֆանտաստիկ և սարսափ հեղինակ:

Ի՞նչ է UWB ալեհավաքը:

UWB- ն նշանակում է ծայրահեղ լայնաշերտ կամ գերլարաշերտ հաճախականություններ: FCC- ն ԱՄՆ-ում ծայրահեղ լայնաշերտ (UWB) օգտագործման համար առանձնացրեց 3,1 ԳՀց -10,7 ԳՀց հաճախականությունները: 10,7 ԳՀց-ից բարձր հաճախականությունները հիմնականում արբանյակային հեռուստատեսությունն ու ռազմական ռադարն են: UWB ալեհավաքը այն մեկն է, որն ստանում է այդ հաճախականությունները:

Այս ալեհավաքների օգտագործումը

Հետևյալները UWB ալեհավաքների մի քանի սովորական և հազվադեպ օգտագործում են ժամանակի ընթացքում.

• UWB տիրույթն օգտագործվում է պարզ FM ազդանշանների համար, երբ ազդանշանը տարածվում է 500 ՄՀց-ի սահմաններում: Ազդանշանն այնքան բարակ է տարածվում այդ միջակայքի վրա, որ նրա կողմից ստեղծված շատ միջամտություններ չեն առաջանում: Այնուամենայնիվ, սա UWB- ի հազվադեպ օգտագործումն է:
• Օրթոգոնալ հաճախականությունների բաժնի բազմապատկումը կամ OFDM- ը UWB- ի մեկ այլ օգտագործում է: Այն թույլ է տալիս գործարկել հազարավոր ազդակներ վայրկյանում ավելի քան 250 մեգաբիթ տվյալների արագությամբ: Ազդանշանների վերազինումը հաշվարկային առումով ինտենսիվ է: Առնվազն 500 ՄՀց-ով ազդանշաններ ուղարկելով ՝ այս ազդանշաններից յուրաքանչյուրին քիչ միջամտություն է լինում: Այս լայն ազդանշանը կարևոր է UWB ստորին գոտու համար, որպեսզի UWB ալեհավաքները չխանգարեն GPS- ին և արբանյակային հաղորդակցություններին `օգտագործելով 6 ԳՀց-ից ցածր սպեկտրը:
• Իմպուլսի կամ զարկերակային դիրքի մոդուլյացիան Vivaldi ալեհավաքների ազդանշանային մոդուլացման բնօրինակ տեսակն է: Արագ զարկերակային ազդանշանը գեներացվում է տատանողի կողմից `առաջացնելով մի քանի սինուսային ալիքներ` կենտրոնացած 6 ԳՀց հաճախականության վրա: Այս տեխնոլոգիան մոտ է 1900-ականների սկզբներից գերվերականգնվող շղթաներում օգտագործվող մաղող տատանումներին:
• UWB ալեհավաքների որոշ վաղ օգտագործում էին UHF հեռուստացույց, բջջային հեռախոսներ և GPS: GPS- ն սկզբից անջատեց ծայրահեղ լայն տիրույթի ալեհավաքները, քանի որ դա խանգարում էր FAA- ի կողմից առաջարկվող նավիգացիոն համակարգերին: Սենսորային տվյալների հավաքագրման և տեղանքի հետևման ծրագրերը այսօր երբեմն օգտագործում են UWB հաճախականության տիրույթը:

UWB- ի հետ կապված ինժեներական մարտահրավերներ

Ուլտրաձայնային նվագախմբի ալեհավաքների հետ կապված կա երկու ինժեներական մարտահրավեր:

1. Առաջին խնդիրն այն է թողունակություն, Ալեհավաքը պետք է աշխատի մի քանի գիգահերց թողունակության վրա:
2. Երկրորդ խնդիրը Հ, ալեհավաքի թողունակությունը ՝ համեմատած թողունակության կենտրոնական հաճախության հետ:

Ռեզոնանսային ալեհավաքները սովորաբար լինում են բարձր Q- ով: UWB Vivaldi ալեհավաքների համար ալեհավաքի impedance- ի կայունացման համար տևում է վայրկյանների մի մասը: Սա նշանակություն չունի ՝ սիրողական ռադիոազդանշաններ եք ուղարկում, բայց դա ազդում է ազդանշանի վրա, երբ UWB ալեհավաքը օգտագործվում է գերարագ տվյալների ցանցի կամ բարձր բանաձևի ռադարային համակարգի համար: Վայրկյանի կոտորակը, որը տևում է մինչև լրիվ դիմադրողականություն, նշանակում է, որ հաղորդիչի և ալեհավաքի իմպեդանսը կարճ ազդանշանների համար շատ տարբեր է, քան CW ազդանշանի համար:

Արագ մոդուլացնող ազդանշանի այս տեսակն էլ պահանջում է լարման կուտակում, ինչը հետաձգում է ուղարկվող ազդանշանը: Սա և՛ երկարացնում է, և՛ հետաձգում է այն տվյալները, որոնք հաճախ ուղարկվում են դիմումներում, որտեղ կարևոր է պատասխանի ժամանակը:

UWB ալեհավաքների տեսակները

Ստորև բերված են ալեհավաքի մի քանի տեսակների մի քանի համառոտ քննարկումներ:

Դիպոլ

Ամենապարզ ալեհավաքը դիպոլային ալեհավաք է: Երբ ալեհավաքի տարրերը երկարանում են, շահույթն աճում է:

Վիվալդի

Ուլտրա լայնաշերտ (UWB) ամենատարածված ալեհավաքները Vivaldi ալեհավաքներն են: Վիվալդիի ալեհավաքները կոչվում են նաև ցուցիչ ալեհավաքներ: Ըստ Վիքիպեդիայի ՝ Vivaldi ալեհավաքը համապարփակ (երկկողմանի) լայնաշերտ ալեհավաք է, որը պատրաստված է երկկողմանի մետաղացված մետաղապլաստե դիէլեկտրական ափսեից: Vivaldi ալեհավաքը նման է էլեկտրահաղորդման գծի ալեհավաքին ՝ ապահովելով շատ լայն թողունակություն և համեստ շահույթ, բայց կա շրջանառվող շատ ցածր հոսանք:

Vivaldi ալեհավաքների պատրաստման սովորական եղանակներից մեկը տպագիր տպատախտակների օգտագործումն է, ինչը նրանց տալիս է ցածր գին մեկ միավորի համար: Vivaldi ալեհավաքները կարող են օգտագործվել հաճախությունների լայն շրջանակի համար, բայց դրանք հաճախ օգտագործվում են որպես UWB ալեհավաքներ: Vivaldis- ի որպես UWB ալեհավաք օգտագործելու առավելություններից մեկը մուտքային արգելքի հավասարակշռումն է ելքային դիմադրության հետ (impedance համապատասխանություն) `էլեկտրաէներգիայի փոխանցումն առավելագույնի հասցնելու կամ ազդանշանի արտացոլումը նվազագույնի հասցնելու համար:

Մուտք պարբերական

Մուտքային պարբերական ալեհավաքները բաղկացած են երկբեւեռների զանգվածից: Այս դիզայնը ազդանշանի ռեզոնանս է առաջացնում, և այն ձգվելու է սուր զարկերակ: Գոյություն ունեն ավելի փոքր տեղեկամատյանային պարբերական ալեհավաքներ, որոնք ծածկում են UWB հաճախականության տիրույթը, ինչպես 2-ից 11 ԳՀց տեղեկամատյանների պարբերական ալեհավաքը:

Սքիմիտար

Սքիմիտար ալեհավաքը սրածայր թուրին հիշեցնող տալոնաձև կորի է, որի ներքին և արտաքին կորերը ունեն տարբեր շառավիղ: Սքիմիտար ալեհավաքները ունեն ներքին շառավիղ, որը սահմանում է ալեհավաքի բարձր հաճախականության արժեքը և արտաքին շառավիղը, որը սահմանում է ցածր հաճախականությունների տիրույթը: 400-1500 ՄՀց թողունակությամբ սկիմիտար ալեհավաքը կունենա մոտ 20 օմ բնական մուտքային արգելք:

Ֆրակտալ

Ֆրակտալ ալեհավաքները օգտագործում են ֆրակտալ օրինակ կամ ինքնանման օրինակ ՝ առավելագույնի հասցնելու ալեհավաքի երկարությունը կամ պարագիծը, որը կարող է ազդանշան ուղարկել կամ ստանալ: UWB ֆրակտալային ալեհավաքների ամենատարածված տեսակն օգտագործում է եռանկյուն ֆրակտալ օրինակ: Ֆրակտալ ալեհավաքների մասին ահռելի քանակությամբ գովազդ կա: Այն, ինչ ես գիտեմ, ոչ մի առևտրային արտադրանք իրականում չի օգտագործում այն ​​մեծ մասշտաբով, ինչը շատ բան է ասում այն ​​մասին, թե որքանով են նրանք լավ աշխատում իրական կյանքում:

Պլանային սկավառակ

Ստորև ներկայացված 2–26 ԳՀց հարթ սկավառակային ալեհավաքը և պլանային սկավառակի այլ ալեհավաքները նույնպես ընդգրկում են գերլարաշերտ հաճախականությունների տիրույթը: