مهندسی میدان و مایکروویو
انجمن مهندسی مایکروویو ایرانمهندسی میدان و مایکروویو
انجمن مهندسی مایکروویو ایراندانلود مقالات سفید در ارتباط با 5G
مقالات بسیاری در زمینه تکنولوژی 5G ارائه شده است. در زیر می توانید به لینک دانلود برخی از آن ها دسترسی پیدا کنید.
5G Massive MIMO Testbed: From Theory to Reality
Simulation of MIMO Antennas for 5G Telecommunications
5G
تا کنون تقریبا همه درباره نسل آینده شبکه های بی سیم (5G) شنیده اند. تغییرات عمده انتقال فرکانس حامل به موج های میلی متری و استفاده از شماهای پیچیده مدولاسیون است. در این نسل می توان انتظار سرعت های بالا تا حدود 10Gb/s، تاخیر کمتر (کمتر از 1mS) و ارتباطات کامل دو طرفه ویژگی هایی خواهد بود که در یک تلفن همراه می توان داشت.
تا کنون در سال 2016، 5G هنوز به صورت یک استاندارد در حال توسعه است. تکنولوژی کنونی در فرکانس حدود 2.7GHz با نرخ انتقال داده نهایتا 1Gb/S است. 5G تا 60GHz پیش خواهد رفت و نرخ انتقال داده 10Gb/S را فراهم می کند. بنظر می رسد مشابه تمامی نسل های پیشین اندکی طول خواهد کشید تا 5G تجاری شود، با فعالیت های کنونی حدود سال 2020 به بازار خواهد آمد. MIMO وسیع یکی از حوزه های هیجان انگیز تحقیقات بی سیم 5G بوده که باعث فراهم کردن نرخ داده بیشتر برای کاربران خواهد بود.
مهندس مایکروویو کیست؟
در ابتدا باید یادآوری کرد که الکترونیک در حوزه مایکروویو در بخش آنالوگ فعالیت می کند. اگر بخواهیم به طور خلاصه بیان کنیم که چه چیز یک مهندس مایکروویو را از یک مهندس برق عادی متمایز می کند، تعدادی از مفاهیم است که یک مهندس مایکروویو را می سازد. این مفاهیم پارامترهای S، چارت اسمیت، دسیبل، خطوط انتقال (شامل موجبر، که در واقع یک خط انتقال نیستند ولی عملکرد مشابهی دارند) و عمق پوستی هستند. توجه داشته باشید که ما آنتن را بیان نکردیم، زیرا مبحث آنتن را بسیار متفاوت و دور از مهندسی مایکروویو میدانیم. مسئله جالب این است که شما می توانید در هر یک از این مباحث خبره و کارشناس شوید بدون اینکه ریاضیات پیشرفته و یا حتی تحصیلات آکادمیک داشته باشید، ولی بدون داشتن مدرک دانشگاهی بدست آوردن شغلی در این صنعت با عنوان مهندس برایتان بسیار سخت خواهد بود.
اندکی نصیحت و پیشنهاد: اگر می خواهید در این حوزه (یا هر حوزه دیگر) موفق شوید مهم ترین مسئله علاقه به کارتان است. هیچ چیز از شور و اشتیاق پیشی نمی گیرد، حتی مغزهای بزرگ. اگر شما مایکروویو را به صورت ویژه جذاب برای خودتان پیدا نکردید، به دنبال کار دیگری برای خودتان بگردید.
چرا 50 اهم؟ (ماکزیمم توان قابل انتقال)
مقدار بیشینه توان قابل در کابل کواکسیال با ولتاژ شکست دی الکتریک کابل رابطه دارد. ممکن است بخواهید فاصله بین هادی داخلی کابل کواکسیال و هادی خارجی (شیلد) را افزایش دید تا از آرک الکتریکی جلوگیری کنید. بنابراین ممکن است تصمیم بگیرید که هادی داخلی را تا جایی که می توانید نازک می کنید، ولی این روش اشتباهی است. توزیع میدان الکتریکی ماکزیمم در کابل کواکسیال کاملا متفاوت با رساناهایی با دو صفحه موازی است. در زیر معادله "بهبود میدان" وجود دارد که بیانگر میزان تفاوت نسبت به صفحات موازی است:
Beta=(a/r)/[ln(1+a/r)]
چرا 50 اهم؟
بسیاری از تجهیزات مایکروویو در سیستم های 50 اهمی کار می کنند (تجهیزاتی در سیستم های 75 اهم کار می کنند). اکنون این سوال مطرح است، چرا این استاندارد انتخاب شده است؟
استاندارد سازی امپدانس پنجاه اهم به زمان تولید و توسعه کابل های کواکسیال برای استفاده در فرستنده های رادیویی کیلو واتی 1930 بر می گردد. یک توضیح مناسب برای انتخاب امپدانس 50 اهم در کتاب تیوب های مایکروویو گیلمر وجود دارد. پاسخ سریع مربوط به ایجاد تعادل مناسب توسط امپدانس 50 اهم، بین ماکزیمم توان انتقالی و تلفات اندک در کابل های کواکسیال با دی الکتریک هوا است.
تلفات کابل بر حسب امپدانس: برای سیگنال های RF، مقاومت در واحد طول یک کابل کواکسیال توسط مساحت پیرامونی فلز رسانای ناشی از اثر عمق پوستی و نه تمامی سطح مقطع محاسبه می شود. در زیر معادله تلفات در واحد طول برای کابل های کواکسیال برای مقدار دی الکتریک و فلز رسانای دلخواه آورده شده است:
شما تصور می کنید که یک رسانای ضخیم باید همیشه دارای تلفات عبوری کمتری باشد زیرا دارای مساحت پیرامونی بیشتری (مولفه یک بر روی d باعث کاهش تلفات با افزایش d می شود) است. ولی شما اشتباه می کنید، زیرا امپدانس مشخصه کابل دارای مولفه log(D/d) در مخرج بوده که باعث افزایش امپدانس مشخصه با افزایش d می شود.
به منظور رسم منحنی تلفات در واحد طول بر حسب امپدانس مشخصه، به رابطه امپدانس مشخصه کابل کواکسیال توجه می کنیم. امپدانس مشخصه یک کابل کواکسیال به صورت زیر محاسبه می شود:
اکنون می توانیم منحنی تلفات در واحد طول بر حسب امپدانس مشخصه را رسم کنیم. با رسم این مشخصه متوجه می شویم که مقدار تلفات در واحد طول در امپدانس 77 اهم، برای هر کابلی با دی الکتریک هوا، به حداقل خود می رسد.
ادامه دارد....