Wzmacniacz - Repeater

Wzmacniacz radiowy retransmituje sygnał radiowy.

W telekomunikacji , A repeater to elektroniczne urządzenie, które odbiera sygnał i retransmituje go. Wzmacniacze służą do przedłużenia transmisji, dzięki czemu sygnał może pokryć większe odległości lub zostać odebrany po drugiej stronie przeszkody. Niektóre typy przemienników nadają identyczny sygnał, ale zmieniają sposób transmisji, na przykład na innej częstotliwości lub szybkości transmisji .

Istnieje kilka różnych typów repeaterów; peryferyjnym telefon jest wzmacniacza w linii telefonicznej An peryferyjnym optyczny jest optoelektroniczny obwód, który wzmacnia wiązka światła z kabla światłowodowego ; a repeater radiowy to odbiornik radiowy i nadajnik, który retransmituje sygnał radiowy.

Stacja przekaźnikowa transmisji jest repeater używany w emisji radiowych i telewizyjnych .

Przegląd

Gdy sygnał niosący informacje przechodzi przez kanał komunikacyjny , ulega on stopniowej degradacji z powodu utraty mocy. Na przykład, gdy połączenie telefoniczne przechodzi przez przewodową linię telefoniczną , część mocy w prądzie elektrycznym, który reprezentuje sygnał audio, jest rozpraszana jako ciepło rezystancji przewodu miedzianego. Im dłuższy przewód, tym więcej mocy jest tracone i tym mniejsza amplituda sygnału na drugim końcu. Tak więc przy wystarczająco długim przewodzie połączenie nie będzie słyszalne na drugim końcu. Podobnie, im dalej od stacji radiowej znajduje się odbiornik , tym słabszy sygnał radiowy i gorszy odbiór. Wzmacniacz to urządzenie elektroniczne w kanale komunikacyjnym, które zwiększa moc sygnału i retransmituje go, umożliwiając mu dalszą podróż. Ponieważ wzmacnia sygnał, wymaga źródła energii elektrycznej .

Termin „repeater” wywodzi się z telegrafii w XIX wieku i odnosił się do urządzenia elektromechanicznego ( przekaźnika ) służącego do regeneracji sygnałów telegraficznych . Użycie terminu nadal w telefonii i transmisji danych łączności .

W sieciach komputerowych , ponieważ wzmacniacze pracują z rzeczywistym sygnałem fizycznym i nie próbują interpretować przesyłanych danych, działają na warstwie fizycznej , pierwszej warstwie modelu OSI .

Rodzaje

Wzmacniacz telefoniczny

Służy do zwiększenia zasięgu sygnałów telefonicznych w linii telefonicznej .

  • Wzmacniacz linii naziemnej

Są one najczęściej stosowane w trunklines które przenoszą długodystansowych połączeń. W analogowej linii telefonicznej składającej się z pary przewodów, składa się ona z obwodu wzmacniacza wykonanego z tranzystorów, które wykorzystują moc ze źródła prądu stałego do zwiększenia mocy sygnału audio prądu przemiennego na linii. Ponieważ telefon jest systemem komunikacji dupleksowej (dwukierunkowej), para przewodów przenosi dwa sygnały audio, po jednym w każdym kierunku. Dlatego wzmacniacze telefoniczne muszą być dwustronne, wzmacniające sygnał w obu kierunkach bez powodowania sprzężenia zwrotnego, co znacznie komplikuje ich konstrukcję. Przemienniki telefoniczne były pierwszym typem przemienników i były jednymi z pierwszych zastosowań wzmocnienia . Rozwój przemienników telefonicznych w latach 1900-1915 umożliwił obsługę telefonii międzystrefowej. Obecnie większość kabli telekomunikacyjnych to kable światłowodowe, które wykorzystują wzmacniacze optyczne (poniżej).

Przed wynalezieniem wzmacniaczy elektronicznych sprzężone mechanicznie mikrofony węglowe były używane jako wzmacniacze w przemiennikach telefonicznych. Po przełomie XIX i XX wieku odkryto, że lampy rtęciowe o ujemnej rezystancji mogą wzmacniać i zostały one wykorzystane. Wynalezienie lampowych wzmacniaczy audionowych około 1916 roku uczyniło telefonię transkontynentalną praktyczną. W latach 30. upowszechniły się wzmacniacze lamp próżniowych wykorzystujące cewki hybrydowe , co pozwoliło na stosowanie cieńszych przewodów. W latach 50. urządzenia o ujemnej impedancji były bardziej popularne, a wersja tranzystorowa zwana przemiennikiem E6 była ostatnim głównym typem stosowanym w systemie Bell, zanim niski koszt transmisji cyfrowej spowodował, że wszystkie przemienniki pasma głosowego stały się przestarzałe. Przemienniki częstotliwości frogowania były powszechne w systemach multipleksowania z podziałem częstotliwości od połowy do końca XX wieku.

  • Wzmacniacz kabla podmorskiego

Jest to rodzaj wzmacniaka telefonicznego stosowanego w podwodnych kablach telekomunikacyjnych podwodnych .

Optyczny wzmacniacz komunikacyjny

Służy do zwiększenia zasięgu sygnałów w kablu światłowodowym . Informacje cyfrowe są przesyłane przez kabel światłowodowy w postaci krótkich impulsów świetlnych. Światło składa się z cząstek zwanych fotonami , które mogą być absorbowane lub rozpraszane we włóknie. Optyczny wzmacniacz komunikacyjny zwykle składa się z fototranzystora, który zamienia impulsy świetlne na sygnał elektryczny, wzmacniacza zwiększającego moc sygnału, filtra elektronicznego, który przekształca impulsy oraz lasera, który ponownie przekształca sygnał elektryczny w światło i wysyła go z drugiego włókna. Opracowywane są jednak wzmacniacze optyczne dla repeaterów, które wzmacniają samo światło bez konieczności przekształcania go na sygnał elektryczny.

Wzmacniacz radiowy

Komunikacja radiowa z repeaterem lub kanałem Talkaround
Wzmacniacz Guarini-Foresio

Służy do rozszerzyć zakres ubezpieczenia o radiowego sygnału. Historia przemienników radiowych rozpoczęła się w 1898 roku od publikacji Johanna Mattauscha w austriackim czasopiśmie Zeitschrift für Electrotechnik (w. 16, 35 - 36). Ale jego propozycja „Tłumacz” była prymitywna i nie nadawała się do użytku. Pierwszym systemem przekaźnikowym z przemiennikami radiowymi, który naprawdę działał, był ten wynaleziony w 1899 roku przez Emile Guarini-Foresio.

Regenerator radiowy składa się zazwyczaj z odbiornika radiowego połączonego z nadajnikiem radiowym . Odebrany sygnał jest wzmacniany i retransmitowany, często na innej częstotliwości, aby zapewnić zasięg poza przeszkodą. Zastosowanie dupleksera może pozwolić przemiennikowi na używanie jednej anteny do odbioru i nadawania w tym samym czasie.

  • Broadcast stacja przekaźnikowa , rebroadcastor lub tłumacz : To Repeater aby rozszerzyć zasięg radiowy lub telewizyjny nadawany stacji . Składa się z wtórnego nadajnika radiowego lub telewizyjnego. Sygnał z głównego nadajnika często przechodzi przez dzierżawione linie telefoniczne lub przez przekaźnik mikrofalowy.
  • Przekaźnik mikrofalowy : Jest to wyspecjalizowanełącze telekomunikacyjne typu punkt-punkt , składające się z odbiornika mikrofalowego , który odbiera informacje przez wiązkę mikrofal z innej stacji przekaźnikowej znajdującej się w zasięgu wzroku , oraz nadajnika mikrofalowego,który przekazuje informacje do następna stacja nad kolejną wiązką mikrofal. Sieci mikrofalowych stacji przekaźnikowych przesyłają rozmowy telefoniczne, programy telewizyjne i dane komputerowe z jednego miasta do drugiego na obszarach obejmujących cały kontynent.
  • Wzmacniacz pasywny : Jest to przekaźnik mikrofalowy, który składa się po prostu z płaskiej metalowej powierzchni, która odbija wiązkę mikrofal w innym kierunku. Służy do odbierania sygnałów przekaźnika mikrofalowego nad wzgórzami i górami, gdy nie jest konieczne wzmacnianie sygnału.
  • Wzmacniacz komórkowy : Jest to wzmacniacz radiowy do zwiększaniazasięgu telefonu komórkowego na ograniczonym obszarze. Urządzenie działa jak mała komórkowa stacja bazowa z anteną kierunkową do odbioru sygnału z najbliższej wieży komórkowej, wzmacniaczem i anteną lokalną do ponownego nadawania sygnału do pobliskich telefonów komórkowych. Jest często stosowany w budynkach biurowych w centrum miasta.
  • Amatorski przemiennik radiowy : Używany przez amatorskich radiooperatorów, aby umożliwić dwukierunkową komunikację na obszarze, który w innym przypadku byłby utrudniony w trybie punkt-punkt na VHF i UHF. Te przemienniki są konfigurowane i utrzymywane przez indywidualnych operatorów lub kluby i są ogólnie dostępne dla każdego licencjonowanego amatora. Lokalizacja na wzgórzu lub na szczycie góry jest preferowaną lokalizacją do budowy przemiennika, ponieważ zmaksymalizuje użyteczność na dużym obszarze.

Wzmacniacze radiowe poprawiają zasięg komunikacji w systemach wykorzystujących częstotliwości, które zazwyczaj mają propagację w linii widzenia . Bez wzmacniacza systemy te mają ograniczony zasięg ze względu na krzywiznę Ziemi i efekt blokowania terenu lub wysokich budynków. Wzmacniacz na szczycie wzgórza lub w wysokim budynku może umożliwić niezawodną komunikację stacjom, które znajdują się poza zasięgiem wzajemnego widzenia.

Wzmacniacze radiowe mogą również umożliwiać translację z jednego zestawu częstotliwości radiowych na inny, na przykład w celu umożliwienia współdziałania dwóch różnych służb publicznych (powiedzmy, policji i straży pożarnej miasta lub sąsiednich wydziałów policji). Mogą również udostępniać łącza do publicznej komutowanej sieci telefonicznej. lub sieć satelitarną ( BGAN , INMARSAT , MSAT ) jako alternatywną ścieżkę od źródła do celu.

Zazwyczaj stacja przemiennikowa nasłuchuje na jednej częstotliwości A, a nadaje na drugiej B. Wszystkie stacje ruchome nasłuchują sygnałów na kanale B i nadają na kanale A. Różnica między tymi dwiema częstotliwościami może być stosunkowo niewielka w porównaniu z częstotliwością działania powiedzmy 1%. Często stacja przemiennikowa używa tej samej anteny do nadawania i odbioru; wysoce selektywne filtry zwane „duplekserami” oddzielają słaby sygnał przychodzący od miliardów razy silniejszego sygnału wychodzącego. Czasami używane są oddzielne lokalizacje nadawania i odbioru, połączone linią przewodową lub łączem radiowym. Chociaż stacja przemiennikowa jest zaprojektowana do jednoczesnego odbioru i transmisji, jednostki mobilne nie muszą być wyposażone w nieporęczne i kosztowne dupleksery, ponieważ w dowolnym momencie tylko nadają lub odbierają.

Jednostki mobilne w systemie wzmacniaka mogą być wyposażone w kanał „rozmowy”, który umożliwia bezpośrednią pracę mobilną na pojedynczym kanale. Można to wykorzystać, jeśli znajduje się poza zasięgiem systemu wzmacniaka lub do komunikacji nie wymagającej uwagi wszystkich telefonów komórkowych. Kanał „rozmowy” może być częstotliwością wyjściową przemiennika; przemiennik nie będzie retransmitował żadnych sygnałów na swojej częstotliwości wyjściowej.

Projektant systemu łączności radiowej przeanalizuje żądany obszar pokrycia i wybierze lokalizacje przemienników, elewacje, anteny, częstotliwości robocze i poziomy mocy, aby umożliwić przewidywalny poziom niezawodnej komunikacji w zaprojektowanym obszarze pokrycia.

Przetwarzanie danych

Repeatery można podzielić na dwa typy w zależności od rodzaju danych, które obsługują:

Wzmacniacz analogowy

Ten typ jest stosowany w kanałach, które przesyłają dane w postaci sygnału analogowego, w którym napięcie lub prąd jest proporcjonalne do amplitudy sygnału, tak jak w sygnale audio . Są również używane w liniach magistralnych, które przesyłają wiele sygnałów za pomocą multipleksowania z podziałem częstotliwości (FDM). Wzmacniacze analogowe składają się ze wzmacniacza liniowego i mogą zawierać filtry elektroniczne do kompensacji zniekształceń częstotliwości i fazy w linii.

Wzmacniacz cyfrowy

Digi stosuje się kanałów transmisji danych według binarnych sygnałów cyfrowych , w którym dane są w postaci impulsów o tylko dwóch możliwych wartości, reprezentujący binarnych cyfr 1 i 0. cyfrowy peryferyjnym wzmacnia sygnał oraz również może retime , ponownie zsynchronizuj i przekształć impulsy. Regenerator, który wykonuje funkcje retimingu lub resynchronizacji, można nazwać regeneratorem .

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki