アンテナ理論-スペクトルと伝送

地球の大気では、波の伝播は波の性質だけでなく、環境の影響や地球の大気の層にも依存します。波が環境内でどのように伝播するかについてのアイデアを形成するために、これらすべてを研究する必要があります。

見てみましょう frequency spectrum信号の送信または受信が行われる場所。アンテナは、動作する周波数範囲に応じてさまざまなタイプで製造されています。

電磁スペクトル

無線通信は電磁波の放送と受信の原理に基づいています。これらの波は、周波数（f）と波長（λ）ラムダによって特徴付けることができます。

電磁スペクトルの図解を次の図に示します。

低周波数帯

低周波数帯域は、スペクトルのラジオ、マイクロ波、赤外線、および可視部分で構成されます。それらは、波の振幅、周波数、または位相を変調することにより、情報伝達に使用できます。

高周波帯域

高周波帯はX線とガンマ線で構成されています。理論的には、これらの波は情報の伝播に適しています。しかし、これらの波は変調が困難であり、生物に有害であるため、実際には使用されていません。また、高周波は建物内をうまく伝播しません。

周波数帯とその用途

次の表は、周波数帯域とその使用法を示しています。

バンド名	周波数	波長	アプリケーション
極低周波（ELF）	30 Hz〜300 Hz	10,000〜1,000 KM	電力線周波数
音声周波数（VF）	300 Hz〜3 KHz	1,000〜100 KM	電話通信
超低周波（VLF）	3 KHz〜30 KHz	100〜10 KM	マリンコミュニケーションズ
低周波（LF）	30 KHz〜300 KHz	10〜1 KM	マリンコミュニケーションズ
中波（MF）	300 KHz〜3 MHz	1000〜100 m	AM放送
高周波（HF）	3 MHz〜30 MHz	100〜10 m	長距離航空機/船舶通信
超短波（VHF）	30 MHz〜300 MHz	10〜1メートル	FM放送
極超短波（UHF）	300 MHz〜3 GHz	100〜10cm	携帯電話
超高周波（SHF）	3 GHz〜30 GHz	10〜1cm	衛星通信、マイクロ波リンク
ミリ波（EHF）	30 GHz〜300 GHz	10〜1 mm	ワイヤレスローカルループ
赤外線	300 GHz〜400 THz	1 mm〜770 nm	家電
可視光	400 THz〜900 THz	770 nm〜330 nm	光通信

スペクトル割り当て

電磁スペクトルは誰でもアクセスできる共通のリソースであるため、スペクトル内のさまざまな周波数帯域の使用に関して、いくつかの国内および国際的な合意が結ばれています。各国政府は、AM / FMラジオ放送、テレビ放送、携帯電話、軍事通信、政府の使用などのアプリケーションにスペクトルを割り当てています。

世界的に、国際電気通信連合の無線通信の代理店 (ITU-R) 世界無線通信主管庁と呼ばれる局 (WARC) 複数の国で機能する通信デバイスを製造できるように、さまざまな国の政府によるスペクトル割り当てを調整しようとします。

送信制限

電磁波の伝送に影響を与える4種類の制限は次のとおりです。

減衰

標準の定義によると、「信号の品質と強度の低下は、 attenuation。」

信号の強度は、伝送媒体上の距離とともに低下します。減衰の程度は、距離、伝送媒体、および基礎となる伝送の周波数の関数です。自由空間でも、他の障害がなくても、信号がますます広い領域に拡散しているという理由だけで、送信信号は距離とともに減衰します。

ねじれ

標準の定義によれば、「信号の周波数成分または信号の振幅レベル間の基本的な関係を変更する変更は、次のように知られています。 distortion。」

信号の歪みは、信号の特性に乱れを引き起こし、信号の品質に影響を与えるいくつかの不要なコンポーネントを追加するプロセスです。これは通常FM受信機にあり、受信信号が完全に乱されて、出力としてブーンという音がすることがあります。

分散

標準画質によると、「Dispersion 電磁波の伝播速度が波長に依存する現象です。」

Dispersion伝搬中に電磁エネルギーのバーストが広がる現象です。これは、光ファイバーなどの有線伝送で特に普及しています。連続して送信されるデータのバーストは、分散のためにマージされる傾向があります。ワイヤの長さが長いほど、分散の影響は大きくなります。分散の効果は、RとLの積を制限することです。‘R’ それは data rate そして ‘L’ です distance。

ノイズ

標準の定義によれば、「必要な信号の適切で簡単な受信と再生を妨げる傾向のある不要な形式のエネルギーは、ノイズと呼ばれます。」

ノイズの最も普及している形式は thermal noise。多くの場合、加法性ガウスモデルを使用してモデル化されます。熱雑音は、電子の熱攪拌によるものであり、周波数スペクトル全体に均一に分布しています。

他の形式のノイズには次のものがあります-

Inter modulation noise −キャリア周波数の合計または差である周波数で生成された信号によって引き起こされます。
Crosstalk −2つの信号間の干渉。
Impulse noise−外部電磁擾乱によって引き起こされる高エネルギーの不規則なパルス。インパルスノイズは、アナログデータに大きな影響を与えない場合があります。ただし、デジタルデータに顕著な影響を及ぼし、バーストエラーを引き起こします。