דהיית ערוץ אלחוטיהוא השינוי באמפליטודת, בפאזה או בהספק של האות הנקלט הנגרם משינויים בנתיב ההתפשטות. זה יכול להפחית את מרווח הקישור, לעוות אותות רחבי פס ולהקשות על שחזור מדידות RF. הבנת סוג הדעיכה הקיימת במערכת עוזרת למהנדסים לבחור אנטנות, שיטות בדיקה וטכניקות הפחתה מתאימות.
מדריך זה מסביר דעיכה בקנה מידה גדול ובקנה מידה קטן, ערוצים שטוחים וסלקטיביים לתדר, דעיכה איטית ומהירה, ואת מודלי הערוצים הסטטיסטיים הנפוצים ביותר. הוא גם מראה כיצד דפוס אנטנה, קיטוב וגיאומטריית בדיקה משפיעים על מדידות דעיכה מעשיות.
מהי דעיכת ערוצים אלחוטיים?
אות רדיו מגיע למקלט לעיתים רחוקות דרך נתיב אידיאלי אחד בלבד. מבנים, שטח, כלי רכב, ציוד וחפצים אחרים יכולים לחסום, להחזיר, לסנן או לפזר גלים אלקטרומגנטיים. לכן, עותקים מרובים של אותו אות עשויים להגיע עם עיכובים, אמפליטודות, פאזות וזוויות הגעה שונות. השילוב שלהם יכול להיות בונה במיקום או בתדר אחד והרסני באחר.
דעיכה שונה מאובדן נתיב דטרמיניסטי במרחב חופשי. אובדן נתיב מתאר את הירידה הכללית בהספק ככל שהמרחק והתדירות גדלים, בעוד שעמעימה מתארת שונות נוספת סביב ממוצע זה. מהנדסים בדרך כלל מסווגים דעיכה על פי שני צירים בלתי תלויים: קנה מידה מרחבי וסלקטיביות ערוץ.
איור 1.שינויים איטיים ומהירים ברמת האות הנקלט ממחישים סולמות שונים של זמן דהייה או מרחק.
כיצד מסווגת דהייה אלחוטית
דהייה בקנה מידה גדולמתאר שינויים הדרגתיים על פני מרחקים ארוכים יחסית, בעיקר כתוצאה משונות אובדן נתיב וצללה.דהייה בקנה מידה קטןמתאר שינויים מהירים על פני מרחקים קצרים או מרווחי זמן קצרים עקב ריבוי נתיבים ותנועה.
ניתן לסווג דעיכה בקנה מידה קטן לפי פיזור השהייה כשטוחה או סלקטיבית לתדר, ולפי פיזור דופלר כאיטית או מהירה. אלו סיווגים נפרדים: ערוץ יכול להיות שטוח ומהיר, שטוח ואיטי, סלקטיבי לתדר ומהיר, או סלקטיבי לתדר ואיטי.
דהייה בקנה מידה גדול: אובדן נתיב וצללים
מגמת אובדן נתיב
אובדן נתיב הוא ההפחתה הממוצעת בהספק הנקלט עם מרחק ההתפשטות. במרחב חופשי ללא הפרעה, ההפסד קשור לאורך הגל ולמרחק. סביבות אמיתיות מוסיפות שטח, עומס, השפעות אטמוספריות ותלות בגובה האנטנה, כך שתקציבי קישור מעשיים בדרך כלל משתמשים במודל התפשטות המתאים לתרחיש הפריסה.
דהיית צללים
הצללה מתרחשת כאשר עצמים גדולים חוסמים באופן חלקי או מלא את נתיב ההתפשטות הישיר. מבנים, גבעות, מכונות וגופי כלי רכב יכולים לייצר שינויים איטיים יחסית בעוצמת הקליטה ככל שהמשדר, המקלט או הסביבה הסובבת משתנים. דהיית צל מיוצגת לעתים קרובות סטטיסטית סביב אובדן הנתיב הממוצע המקומי.
דהייה בקנה מידה קטן: ריבוי נתיבים ותנועה
דהייה שטוחה לעומת דהייה סלקטיבית לתדר
ערוץ הוא בערךדהייה שטוחהכאשר רוחב הפס הקוהרנטי שלו רחב יותר מרוחב הפס של האות התפוס. הערוץ משנה את אמפליטודת האות והפאזה מבלי לעצב מחדש את הספקטרום שלו באופן משמעותי.
ערוץ הופךסלקטיבי בתדרכאשר רוחב הפס של האות גדול בהשוואה לרוחב הפס הקוהרנטי. רכיבים ספקטרליים שונים חווים הגבר ופאזה שונים. הסיבה הבסיסית היא פיזור עיכוב רב-נתיבי פתיר, שיכול ליצור הפרעות בין-סמליות בקישורים דיגיטליים.
דהייה איטית לעומת דהייה מהירה
דהייה איטיתפירושו שהערוץ משתנה מעט במהלך מרווח האיתות הרלוונטי.דהייה מהירהפירושו שהערוץ משתנה באופן משמעותי במהלך מרווח זמן זה. תנועה יחסית בין המשדר, המקלט והמפזרים הסובבים יוצרת הזזות דופלר ומקצרת את זמן הקוהרנטיות של הערוץ.
| מִיוּן | השוואה מרכזית | השפעה אופיינית |
|---|---|---|
| דהייה שטוחה | רוחב פס האות קטן יותר מרוחב פס הקוהרנטיות | וריאציה רחבה של אמפליטודה ופאזה על פני כל האות |
| סלקטיבי לתדר | רוחב פס האות גדול מרוחב פס הקוהרנטיות | עיוות ספקטרלי והפרעות בין-סמליות אפשריות |
| דהייה איטית | זמן הקוהרנטיות ארוך יחסית למרווח האיתות | וריאציה הדרגתית ברמת הקישור |
| דהייה מהירה | זמן הקוהרנטיות קצר יחסית למרווח האיתות | וריאציה מהירה וליקוי הקשור לדופלר |
מודלים סטטיסטיים נפוצים של דעיכה
- דהייה של ריילי:נפוץ כאשר אין רכיב דומיננטי יחיד בקו הראייה והאות הנקלט נוצר מרכיבים מפוזרים רבים.
- דהייה ריציאנית:כולל רכיב דומיננטי יחד עם רכיבים מרובי נתיבים מפוזרים. גורם ה-K של ריסיאן מבטא את יחס הכוח בין הרכיבים הדומיננטיים והדיפוזיים.
- דהייה של נקאגאמי:התפלגות אמפירית גמישה שיכולה לייצג טווח של דרגות חומרת דהייה באמצעות פרמטר הצורה שלה.
- דהיית וייבול:התפלגות סטטיסטית ניתנת להתאמה נוספת המשמשת עבור סביבות התפשטות נמדדות נבחרות.
בחירת המודל חייבת להתבסס על הסביבה בפועל, התדר, הניידות, תצורת האנטנה ונתוני המדידה. זרימות עבודה מודרניות של MATLAB משתמשות באובייקטים כגוןערוץ רייליוערוץ תקשורתיבמקום הפונקציות המיושנות שאליהן התייחסו בגרסה הקודמת של מאמר זה.
איור 3.התפלגויות מעטפת סטטיסטיות מספקות מודלים קומפקטיים להתנהגות דהייה נמדדת.
כיצד דהייה משפיעה על ביצועי מערכת RF
עמעום יכול להפחית את ההספק הנקלט, להוריד את יחס אות לרעש, להגדיל את שיעור השגיאות ולקטוע קישור רדיו. עמעום סלקטיבי לתדר יכול גם לעוות צורות גל רחבות פס, בעוד שינוי דופלר מהיר יכול להקשות על הערכת ערוצים.
שיטות הפחתה נפוצות כוללות:
- מרווח קישור נאות ובקרת הגבר אוטומטית;
- גיוון בזמן, בתדירות, במרחב או בקיטוב;
- תכנון צורות גל משווות ורב-גל נושאי גל;
- קידוד ערוצים, שזירה ואפנון אדפטיבי;
- עיבוד MIMO והיגוי קרן;
- מיקום אנטנה זהיר, בחירת דפוס ובקרת קיטוב.
אין טכניקה אחת המבטלת כל מנגנון דעיכה. הגישה הנכונה תלויה בסטטיסטיקות הערוץ, רוחב הפס התפוס, ניידות, דרישות כיסוי והסתברות הפסקה מקובלת.
איור 4.נתונים נמדדים צריכים לקבוע האם התפלגות סטטיסטית מתאימה לערוץ ספציפי.
בחירת אנטנה לבדיקות צליל ועמעום ערוצים
אנטנה אינה יוצרת את ערוץ ההתפשטות בפני עצמה, אך היא משפיעה מאוד על הנתיבים והקיטובים המשודרים או מתקבלים. הגבר, רוחב הקרן, דפוס הקרינה, טוהר הקיטוב, יציבות הפאזה וגיאומטריית ההרכבה - כולם יכולים להשפיע על התנהגות הערוץ הנמדד.
עבור מדידות חוזרות של ערוצים או דעיכה, יש לתעד:
- טווח התדרים המלא ורוחב הפס של המדידה המיידי;
- הגבר אנטנה ורוחב אלומה על פני תדר;
- דרישות קיטוב ליניארי, דו-ליניארי או מעגלי;
- גובה האנטנה, כיוון האנטנה, מרווח האנטנה ומבנים מסביב;
- מחבר RF, אובדן כבל ומישור ייחוס כיול;
- תנועת משדר, מקלט ומפזר;
- פיזור השהיה, פיזור דופלר וטווח דינמי נדרש.
אפשרויות אנטנת RF MISO
RF MISO מתכננת ומספקת אנטנות RF ומיקרוגל לעבודות מעבדה, שדה ואינטגרציה של מערכות. בהתאם לכיסוי הנדרש ולגיאומטריית המדידה, מהנדסים עשויים לשקולאנטנות צופר בפס רחבעבור מדידות רחבות פס כיווניות,אנטנות לוגריתמיות מחזוריותלכיסוי תדרים רחב, אואנטנות רב-כיווניותעבור מחקרי כיסוי והתפשטות נבחרים.
סקור את גיליון הנתונים הנוכחי של המודל עבור טווח תדרים, הגבר, קיטוב, VSWR, מחבר ומידות מכניות. לבחירה ספציפית ליישום, שתף את פס הבדיקה, רוחב הפס, התבנית הנדרשת, הקיטוב, אילוצי ההרכבה וסביבת המדידה עם צוות RF MISO.
דון בדרישות מדידת ה-RF שלך
RF MISO יכול לסייע בזיהוי אפשרויות אנטנה עבור מדידת ערוצים, מחקרי התפשטות, הערכת מערכות אלחוטיות ומדידות RF קשורות.
הפניות וקריאה נוספת
זמן פרסום: 14 באוגוסט 2023
