6.5: Передача прямої видимості

Last updated
Save as PDF

Page ID: 33081

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Описує зв'язок прямої видимості.

Передача на великі відстані по будь-якому виду каналу стикається з проблемами загасання. Втрати в каналах провідної лінії досліджуються в модулі Circuit Models, де ретранслятори можуть розширити відстань між передавачем і приймачем за межі пасивних втрат, які завдає канал провідної лінії. У бездротових каналах відбувається не тільки втрата випромінювання, але і одна антена може не «бачити» іншу через кривизну землі.

Малюнок 6.5.1 Показані дві антени, кожна з яких має однакову висоту. Передача прямої видимості означає, що передавальні та приймальні антени можуть «бачити» один одного, як показано на малюнку. Максимальна відстань, на якій вони можуть бачити один одного, **d _LOS**, виникає, коли прицільна лінія просто пасе земну поверхню.

На звичайних радіочастотах поширюється електромагнітна енергія не йде за земною поверхнею. Лінійний зв'язок має передавач і приймач антени в візуальному контакті один з одним. Припускаючи, що обидві антени мають висоту

\[d_{LOS}=2\sqrt{2hR+H^{2}}\simeq 2\sqrt{2Rh} \nonumber \]

де R - радіус землі і R = 6,38×10 ⁶ м.

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Вивести вираз відстані прямої видимості, використовуючи лише теорему Піфагора. Узагальніть його до випадку, коли антени мають різну висоту (як у випадку з комерційним радіо та стільниковим телефоном). Який діапазон стільникового телефону, де антена трубки має по суті нульову висоту?

Рішення

Використовуйте теорему Піфагора,

\[(h+R)^{2}=R^{2}+d^{2} \nonumber \]

де h - висота антени, d - відстань від вершини землі до точки дотику з земною поверхнею, а R радіус землі. Відстань прямої видимості між двома земними антенами дорівнює

\[d_{LOS}=\sqrt{2h_{1}R+h_{1}\, ^{2}}+\sqrt{2h_{2}R+h_{2}\, ^{2}} \nonumber \]

Оскільки радіус землі набагато більший за висоту антени, ми маємо гарне наближення, що

\[d_{LOS}=\sqrt{2h_{1}R}+\sqrt{2h_{2}R} \nonumber \]

Якщо одна антена знаходиться на висоті землі, скажімо\[h_{2}=0 \nonumber \], діапазон іншої антени\[\sqrt{2h_{1}R} \nonumber \]

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Чи можете ви уявити ситуацію, коли глобальний бездротовий зв'язок можливий лише з однією передавальною антеною? Зокрема, що відбувається з довжиною хвилі, коли частота несучої зменшується?

Рішення

Зі зменшенням частоти довжина хвилі збільшується і може наближатися до відстані між земною поверхнею і іоносферою. Припускаючи відстань між двома 80 км, співвідношення λf = c дає відповідну частоту 3,75 кГц. Такі низькі несучі частоти будуть обмежені аналоговим зв'язком з низькою пропускною здатністю та цифровим зв'язком з низькою передачею даних. ВМС США дійсно використовували таку схему зв'язку, щоб дістатися до всіх своїх підводних човнів відразу.

Використання антени 100 м забезпечить передачу прямої видимості на відстані 71.4 км. Використання таких дуже високих антен забезпечить бездротовий зв'язок у межах міста або між близько розташованими населеними пунктами. Отже, мережі антен посипають сільську місцевість (кожна розташована на максимально високому пагорбі), щоб забезпечити міжміський бездротовий зв'язок: кожна антена отримує енергію від однієї антени і ретранслює на іншу. Цей вид мережі відомий як ретрансляційна мережа.