خانه / صدا / برپایی آنتن سامانه‌‌های بی‌سیم (بخش دوم)

برپایی آنتن سامانه‌‌های بی‌سیم (بخش دوم)

نویسنده: مرتضی دهنوی

مکان یابی آنتن

   بیشتر گیرنده‌های بی‌سیم، در پنلِ پشت خود ورودی‌های اصلی آنتن دارند. گیرنده‌های دایورسیتی (diversity)، که بخصوص درباره آنها بحث ‌می‌کنیم، در پنل پشتی خود، ورودی آنتن A  و B  دارند. اتصال‌های BNC  اغلب برای ورودی‌های آنتن استفاده می‌شوند، اگرچه بعضی از سامانه‌های قدیمی‌(VHF‌های اولیه) ممکن است از اتصال‌های PL-259  استفاده کنند. برای گیرنده‌هایی که قابلیت نصب در رک (rack) دارند، سوراخ‌هایی در رک پیش بینی ‌می‌شود تا آنتن‌های گیرنده در جلوی آن متصل شوند. کابل‌های هم محورِ (coaxial)  کوتاه، آداپتورهای مخصوص نصب و اتصال‌های مناسب برای وصل کردن آنتن‌ها در جلوی رک لازم هستند.

هنگام تصمیم گیری برای نصب آنتن‌ به حتم در نظر داشته باشید که بین آنتن‌های گیرنده و فرستنده خطِ دید (line of sight)  وجود داشته باشد. برای مثال اگر پشت رک به سمت محل نمایش است، نصب آنتن‌ها در پشت رک خط دید بهتری برای آنها خواهد داشت. هیچگاه آنتن‌ها را در داخل رک نصب نکنید، چون چارچوب فلزی رک مانع رسیدن فرکانس‌های رادیویی (RF)  به این آنتن‌ها ‌می‌شود. اگر گیرنده قابلیت نصب در رک را ندارد، در این صورت خطِ دید بین آنتن‌های گیرنده و فرستنده، با جابجایی گیرنده به سادگی به دست ‌می‌آید.

فاصله بین آنتن‌ها

آنتن‌ها باید حداقل به اندازه یک چهارم طول موج از یکدیگر فاصله داشته باشند. این فاصله برای دستگاه‌های VHF حدود 40 سانتیمتر و برای دستگاه‌های UHF  حدود 10 سانتیمتر است. با رعایت این فاصله از کارآیی مناسب گیرنده‌های دایورسیتی مطمئن ‌می‌شوید. دریافت دایورسیتی با ایجاد فاصله بین آنتن‌ها ‌(براساس فرمول) می‌تواند بهبود یابد، اما این مزیت در فاصلة بیش از یک طول موج، اثر خود را از دست ‌می‌دهد. به صورت تجربی، شاید فاصلة بیش از یک طول موج با بررسی و تست‌های مختلف نتیجة قابل قبولی داشته باشد. برای مثال، افزایش فاصله بین دو آنتن گیرنده، برای اطمینان از خطِ دید فرستنده با حداقل یکی از آنتن‌های گیرنده در هر موقعیتی، ‌می‌تواند کارساز باشد.(شکل1)

فاصله کافی بین آنتن‌ها : ارتفاع آنتن

هیچ مانعی برای آنتن‌های گیرنده نباید وجود داشته باشد. بدن انسان هم که فرکانس‌های رادیویی را جذب ‌می‌کند، نیز موانع محسوب ‌می‌شود. بنابراین آنتن‌ها باید بالاتر از سطح جمعیت موجود، یعنی به فاصله حداقل دو متر بالاتر از کفِ محلِ کار قرار گیرند.(شکل2)

جای مناسب و نامناسب گیرنده و آنتن: سمت آنتن

آنتن‌های گیرنده باید در همان جهت آنتن‌های فرستنده تنظیم شوند. از آنجا که آنتن‌های فرستنده عموماً به شکل عمودی قرار دارند، آنتن‌های دریافت کننده هم باید عمودی باشند. با این وجود، آنتن فرستنده‌های دستی به طور معمول به خاطر شکل نمایشِ زنده، گاهی به صورت دیگری قرار ‌می‌گیرند. بنابراین راهکاری ارائه شده که آنتن‌های گیرنده ‌می‌توانند نسبت به افق دارای زاویه 45 درجه باشند. هرگز آنتن‌ها را افقی تنظیم نکنید!

اگر به خاطر نبود جای کافی در رک این کار اجتناب ناپذیر باشد، باید با تهیه ابزار نصبِ لازم، آنتن‌ها را در جلوی رک نصب کنید و یا این که آنها را به شکل ریموت در خارج رک قرار دهید.

آنتن‌ باید همیشه حداقل چندین سانتیمتر از هر سطح فلزی فاصله داشته باشد و با آنتن‌های دریافتیِ دیگر تماس نداشته و به شکل متقاطع با آنها قرار نگیرد. سامانه‌های توزیع آنتن ‌می‌توانند چاره‌ای برای رفع بعضی از این مشکلات باشند که در مورد آنها بحث خواهیم کرد.

خلاصه:

  • همیشه دقت کنید تا خطِ دید بین آنتن گیرنده و فرستنده وجود داشته باشد.
  • آنتن‌ها را به اندازة حداقل یک ربع طولِ موج از یکدیگر فاصله دهید.
  • آنتن‌های دریافت کننده را به همان شکل آنتن‌های ارسال کننده تنظیم کنید. (به طور معمول با زاویه 45 درجه)

توزیع آنتن (antenna distribution)

هنگا‌می ‌با استفاده از چندین میکروفن بی‌سیم در یک محیطِ واحد به کارآیی بهینه دست ‌می‌یابیم که توزیع آنتن مناسبی انجام گرفته باشد. اگر گیرنده‌های بی‌سیم در رک (rack)  و یا بیرون از آن قرار گرفته باشند، آنتن‌های آنها در فاصله نزدیکی نسبت بهم واقع ‌می‌شوند و نه تنها شکل فیزیکی خوشایندی ندارند، بلکه عملکرد سامانه بی‌سیم نیز دچار افت ‌می‌شود. فاصله کمتر از ربعِ طول موج در آنتن‌ها، باعث ‌می‌شود تا در الگوی دریافتی یکدیگر اختلال ایجاد کنند و پوششی نامنظم و غیرعادی داشته باشند. علاوه براین، آنتن‌های نزدیک به یکدیگر ‌می‌توانند نشتی نوسان سازِ محلی (local oscillator)  را تشدید کنند که این خود منبع بالقوه‌ای برای تداخل بین گیرنده‌های نزدیک به هم است. در نهایت برای کاربردهای آنتنِ ریموت، توزیع آنتن برای به حداقل رساندن تعداد آنتن‌های ریموت و کم شدن طول کابل‌های هم محور (coaxial)  امری اساسی بشمار ‌می‌رود. با استفاده از توزیع آنتن، این موارد با تقسیم سیگنالِ مربوط به یک جفت آنتن برای تغذیه گیرنده‌های متعدد انجام ‌می‌شود. تقسیم بندی سیگنال ‌می‌تواند به شکل فعال و غیر فعال صورت گیرد.

شکل 3) تقسیم کننده غیرفعال برای دو گیرنده

تقسیم کننده غیرفعال (passive splitter)

این تقسیم کننده ارزان است و برای کار نیاز به  هیچ تغذیه‌ای ندارد. استفاده از تقسیم کننده غیرفعال باعث افتی به میزان حدود 3 دسیبل در سیگنال، به ازای هر تقسیم ‌می‌شود. به عنوان قاعده‌ای کلی، افت بیش از 5 دسیبل بین آنتن‌ها و خروجی‌های گیرنده قابل قبول نیست. بنابراین تقسیم کننده‌های غیرفعال فقط ای یک بار تقسیم مناسبند، یعنی تقسیم یک آنتن برای دو گیرنده. مورد دیگری که هنگام کار با تقسیم کننده‌های غیرفعال باید در نظر گرفته شود، وجود ولتاژی مستقیم (DC)  در ورودی‌های آنتنِ بعضی از گیرنده‌ها است. این ولتاژ به طور معمول برای تغذیه تقویت‌کننده‌های آنتن ریموتِ گیرنده است. اگر دو گیرنده با یکدیگر به یک تقسیم‌کننده غیرفعال متصل شوند، ولتاژ مربوط به هر گیرنده در ورودی‌های آنتنِ گیرنده دیگر وجود خواهد داشت. این مسئله با توجه به طراحی گیرنده، ممکن است مشکل ایجاد کند. برای پیشگیری از هر صدمه احتمالی، از تقسیم کننده مجهز به مدار مسدود کننده ولتاژ یا مسدود کننده DC اکسترنال استفاده کنید و یا حداقل در یکی از گیرنده‌ها مانع این ولتاژ شوید.(شکل3)

توزیع آنتن فعال(active antenna distribution )

اگر تقسیم برای بیش از دو سامانه نیاز باشد، سامانه توزیع آنتنِ فعال توصیه ‌می‌شود. توزیع کننده‌های فعال برای کار احتیاج به تغذیه دارند، اما بهره بیشتری برای جبران افت‌های اضافی ناشی از تقسیم‌های متعدد از آنتن‌های یکسان، تولید ‌می‌کنند. سامانة فعالِ معمولی دارای 4 تا 5 خروجی آنتن است. بسیاری از سامانه‌های توزیع آنتن فعال، تقسیم توان به گیرنده‌ها را هم انجام ‌می‌دهند.

اگر خروجی‌های بیشتری نیاز باشد، چندین سامانه توزیع آنتنِ فعال ‌می‌توانند با یکدیگر استفاده شوند، اما این عمل باید با دقت انجام شود. یک سامانه کامل توزیع آنتن به لحاظ نظری بهره واحدی را از ورودی تا خروجی تامین ‌می‌کند. در عمل، خروجی‌های آنتنِ یک سامانه فعال ممکن است بهره‌ای به میزان 1/5 تا 2 دسیبل داشته باشند.

تقویت بیش از حد سیگنال رادیویی ‌می‌تواند اثرات جانبی ناخواسته‌ای مانند مدولاسیون تداخلی شدید و نویزِ رادیویی فزاینده‌ای را به دنبال داشته باشد. برای پیشگیری از این مشکلات اکیداً توصیه ‌می‌شود که سامانه‌های توزیع آنتن حداکثر تا دو دستگاه به شکل متوالی (cascade)  قرار گیرند. روش بهتر استفاده از یک سامانه توزیع آنتن به عنوان ”اصلی“ (master)، برای تقسیم سیگنال به سامانه‌های توزیع آنتنِ ”فرعی“ (slave)  است. در این صورت تما‌می‌گیرنده‌ها را ‌می‌توان به سامانه‌های توزیع آنتن اصلی یا فرعی متصل کرد. با استفاده از این روش سیگنال آنتن همه گیرنده‌ها به مقدارِ کامل خود نزدیک‌تر ‌می‌شود.

شکل 4) توزیع آنتن: 8 گیرنده master/slave گیرنده
شکل 5) توزیع آنتن: 4 گیرنده گیرنده

به پهنای باند فرکانسی مشخص برای سامانه توزیع آنتن توجه کنید. این سامانه‌ها به طور معمول در دو نوعِ پهن- باند (wideband)  و باریک- باند (narrowband)  در دسترس هستند. نوع پهن-باند، فرکانس‌هایی را عبور ‌می‌دهد که در محدوده وسیع چند صد مگاهرتزی واقع شده‌اند، اما دستگاه باریک-باند ممکن است به 20 تا 30 مگاهرتز محدود شده باشد. از آنجا که هر دو  سامانه دستگاه‌هایی فعال هستند، فرکانس‌های خارج از پهنای باندِ سامانه توزیع به گیرنده‌ها نمی‌رسند.(شکل4 و 5 )

خلاصه:

  • برای دو گیرنده: تقسیم کننده آنتنِ غیرفعال (passive)
  • 4 تا 5 گیرنده: سامانه‌های توزیع آنتنِ فعال (active)
  • بیش از 5 گیرنده: چندین سامانه فعال که به شکل master/slave  متصل شده باشند.
شکل 6)

آنتن‌های ریموت

همان طور که قبلاًٌ گفته شد، در بعضی از کاربردهای نصبی لازم است که آنتن‌ها از بدنه گیرنده جدا و برای داشتن دیدِ بهتر در جایی دیگر نصب شوند. این آنتن‌ها را ‌می‌توان در بیرون رک (rack)، روی پایه میکروفن، روی بست‌های دیواری یا هر جای مناسب دیگر قرار داد. گیرنده‌ها ممکن است با هر کدام از آنتن‌های نیم موج و یا ربع موج تغذیه شوند. آنتن‌های ربع موجی از بدنه (شاسی) گیرنده به عنوان اتصال زمین استفاده ‌می‌کنند و بدون آن تاثیر خود را از دست ‌می‌دهند. بنابراین هنگا‌می‌که نصب آنتن‌ها به شکل ریموت لازم باشد باید از آنتن‌های نیم موج استفاده شود. آنها به اتصال زمینِ گیرنده احتیاجی ندارند. آنتن‌های جهتی نیز صرفاً برای نصب به شکل ریموت طراحی شده‌اند. به دلیل افت سیگنال RF  در کابل‌های هم محور (coaxial)، استفاده از کابل‌های هم محور مناسب و با افتِ کم، اهمیت دارد. به طور معمول در کاربردهای میکروفن بی‌سیم، کابل‌های 50 اهم با افت کم استفاده ‌می‌شوند. کاربرد کابل‌های 75 اهم، به دلیل منطبق نبودن آمپدانس، افت اضافی ایجاد خواهند کرد، اما این موضوع در نصب خیلی موثر نیست، چون میزان این افت به طور معمول کمتر از یک دسیبل است. مشخصات کابل‌های ساخته شده در کارخانه‌های مختلف باید شامل فهرستی از افت کابل در فرکانس‌های مختلف بر حسب دسیبل در هر 30 متر از طول کابل باشد. از این مقدار برای محاسبه افت مورد انتظار در گیرنده، با توجه به طول کابل مورد نیاز، استفاده کنید.(شکل6)

ادامه این مطلب را در شمارة بعد بخوانید.

 

حتما ببینید

برپایی آنتن سامانه‌‌های بی‌سیم (بخش اول)

دستگاهی که نوعی از انرژی را به نوع دیگر تبدیل ‌می‌کند، مبدل نامیده ‌می‌شود و …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *