Vores læser Anders Bisbjerg Madsen spørger:
Hvorfor kan et FM-radiosignal fanges med en ganske lille antenne, mens et jordbaseret tv-signal kræver en noget større antenne?
Bølgelængden er selvfølgelig forskellig, men umiddelbart virker amplituden mere relevant for antennestørrelsen?
Olav Breinbjerg, professor på DTU Elektro, svarer:
Du er inde på det rigtige.
En modtagerantennes størrelse er bestemt af såvel bølgelængden af radiosignalet som af kravet til modtaget effekt; og sidstnævnte afhænger blandt andet af effekten af radiosignalet og dermed dets amplitude.
En dipol trådantenne skal være ca. en halv bølgelængde for at være resonant, så der er tilpasning mellem antennen og modtagerkredsløbet; en monopol trådantenne skal tilsvarende være ca. en kvart bølgelængde for at være resonant.
På grund af den stigende samfundsmæssige interesse for trådløs forbindelse til mindre og mindre apparater, f.eks. høreapparater, er der også en stigende teknisk-videnskabelig interesse for antenner, der er endnu mindre end en halv eller kvart bølgelængde.
Sådanne antenner har dog flere udfordringer med hensyn til tilpasning, tab og båndbredde, og det kræver ’clever engineering’ at konstruere disse.
Når mange antenner er større end den kvarte eller halve bølgelængde, er det for at kunne modtage større effekt og opnå større signal-støj-forhold.
Den effekt, der modtages, kan udtrykkes som produktet af radiosignalets effekttæthed (effekt pr. areal) og antennens modtager-areal; sidstnævnte er ikke det samme som antennens fysiske areal, men større modtager-areal kræver generelt større fysisk areal.
Hvis radiosignalets effekttæthed er lille, som tilfældet er for satellitkommunikation eller for signaler fra stjerner, fordi signalet kommer langvejs fra, skal antennen have et meget stort areal, og der anvendes ofte reflektorantenner.
Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.
Han fik ikke svar på sit spørgsmål.
Er der ingen faglig / saglig kontrol med svarene som bringes ?
Det er fint at oplyse om halv- (eg. Tagantenner for TV) og kvartbølgeantenner (eg. Bilantenner eller småradioantenner), men dermed er ike svaret på hvorfor den første har "tværpinde" og er en meter lang, og den anden er som en "blomsterpind".
Om igen !
Olav mangler lige at nævne at jo højere frekvens, jo mere signaleffekt tabes undervejs - relevant fordi TV-signaler sendes på højere frekvenser end FM-radio. Og at man kan samle mere signaleffekt op ved at bruge en gruppe af dipolantenner (passende placeret) i stedet for blot én.
Meget få, og ihvertfald ikke de viste, antenner, bruger flere aktive elementer (foldet dipol som vist). De to viste antenner er Yagi-antenner (https://en.wikipedia.org/wiki/Yagi%E2%80%9...) med henholdsvis lodret og vandret polarisering - det er ikke let det her.
De øvrige "pinde" er "directors" forrest og "reflector(s)" som samlet set indsamler mere signal-effekt end en mere simpel konstruktion (til FM og gamle TV VHF-signaler brugtes ofte bare to-tre elementer (H-antenne) - netop fordi sendeeffekten var større ved lavere frekvens / større bølgelængde).
Han fik ikke svar på sit spørgsmål.
Enig, det handler om to ting - nødvendigt signal/støj (S/N) forhold og antennens fangareal.
Et TV signal har meget større båndbredde end et radiosignal, og når man lukker et større frekvensspekter igennem, lukker man samtidig tilsvarende mere støj med ind. Ved FM stereo behøves en båndbredde på ca. 54 kHz; men ved digital-TV (OFDM-64QAM) i UHF området er det nødvendigt med en båndbredde på 8 MHz, så TV kræver alene af den årsag ca. 150 gange mere signal for at bevare S/N forholdet ved samme sendeeffekt. I praksis reduceres dette krav dog ved at forøge sendeeffekten ganske betragteligt.
For en simpel trådantenne (dipol, halvbølge, 5/8 etc.) er fangarealet proportionalt med antennelængden i 2. potens, og da længden af antennen er omvendt proportional med resonansfrekvensen, betyder det, at for hver gang man fordobler frekvensen, så antennelængden halveres, får man kun ca. 1/4 signal. Jo højere frekvensen bliver, jo sværere bliver det derfor at få signal nok fra en simpel antennepisk. For at kompensere for det, kan man ved stigende frekvenser benytte yagi-antenner, der forøger fangarealet (og dæmper bagfra kommende signaler) vha. en række direktorer foran antenneelementet og én eller flere reflektorer bag det. Man kan også benytte "fluesmækkerantenner", hvor man sammensætter signalet fra flere halvbølgeantenner, der iøvrigt typisk er krydsformede for at forøge båndbredden, så antennen kan dække det meste af UHF båndet, hvilket en yagi-antenne ikke kan.
Konklusionen er altså:
Ved radio i VHF området (100 MHz) kan man pga. den lille båndbredde nøjes med en simpel antennepisk.
Ved TV i VHF området, hvor der kræves langt mere signal som følge af den meget større båndbredde, kan man pga. den højere sendeeffekt ofte nøjes med en yagiantenne med én enkelt direktor og reflektor.
Ved TV i UHF området (500-800 MHz) er det nødvendigt med adskillige direktorer og ofte 2 reflektorer eller en "fluesmækker".
Ved satellit TV, der benytter frekvenser omkring 11 GHz og relativ beskeden sendeeffekt, må man ty til parabolantenner - ganske simpelt fordi selve antenneelementet nu kun er få mm langt og derfor stort set ikke fanger noget signal i sig selv.
Nu blev der spurgt "Hvorfor skal antennen være ... " og ikke "Hvordan bliver den..."
Nu er FM radio og digital antenne-tv meget forskelligt, så lad mig sammenligne DAB+ radio og DVB-T2 fjernsyn.
DAB+ sendes med flere radioudsendelser samlet (multiplexet) i en frekvenskanal på brutto 1,750 MHz. Vi taler om en DAB+ MUX. Samlet set overføres, der 1056 kbits/s af brugbare/fejlrettede bits i HE-AAC kodning i en DAB+ mux. Der overføres således 1056/1750 bit/Hz brutto båndbrede eller lige godt 0,6 bit/Hz.
TV via antenne sendes flere tv-kanaler i en UHF frekvenskanal/MUX på brutto 8 MHz og der overføres enten ca 19910 kbit/s med DVB-T for DR's 2 MUX'er eller 36550 kbits/s med DVB-T2 for Boxer MUX5 og MUX6 i brugbare/fejlrettede bits. Der overføres således fejlfrit 19910/8000 bits/s og 36550 bits/s eller ca 2,49 bit/Hz og 4,57 bit/Hz for henholdvis DVB-T og DVB-T2
TV kanalerne er pt. MPEG-4 kodet og lyden er i HE-AAC kodning. http://www.digi-tv.dk/PDF/MUX1og2_feb_17.pdf
Medens radio overføres med fra 60-160 kbit/s, kræver HD video nærmere 7.500-10.000 kbit/s. eller 50-150 gange højere kapacitet.
Nu er det sådan, at der er en absolut øvre matematisk/statistisk grænse for hvor mange bits man kan overføre pr Hertz båndbredde. https://en.wikipedia.org/wiki/Shannon%E2%8... Denne grænse afhænger i teorien kun af Signal-Støj forholdet (SNR S/N) (hvis støjen er helt tilfældig fx brus i en forstærker). Jo højere SNR jo flere bit kan overføres fejlfrit. Rigtige signaler er ofte ikke helt tilfældige og så kan man ikke opnå helt den teoretiske overførsel. Men Shannons teori siger ikke noget om, hvordan man kan opnå den teoretisk maksimal fejlfri overførsel.
I praksis er der meget teknologi i på en optimal måde at tilføje fejlretningsbits ved senderen og anvende disse til et rette evt. fejlmodtagne bits i modtageren. Der er også meget teknologi i at omsætte en bitstrøm til et analogt radiosignal, sende/modtage det og i modtageren omsætte det modtagne analoge signal til bits, der kan fejlrettes 100%.
Det er i høj grad enorme teknologiske fremskridt både elektronisk, med regnekraft og med regnealgoritmer til fejlretning, der har gjort, at man med fx DVB-T2, VDSL2 på telelinier, 4G trådløst eller DOCSIS 3.1 til intenet i kabeltv kan opnå høje og stabile hastigheder, der er rimeligt tæt på Shannons teoretiske grænse.
Lars :)
Hvis SNR skal være stor, så skal signalet være stort og støjen lille. Et stort signal opnår man ved at anvende en antenne med stor egenforstærkning. Det er en antenne, der er afstemt til den frekvens - evt. det frekvensbånd, der skal modtages og helst en antenne, der modtager retningsbestemt. Det sidste sikrer også mod, at der modtages andre signaler fra andre retninger som jo kun bidrager til støjen. Der vil imidlertid altid være nogen støj, I det mindste den termiske støj, der opstår i antenne-/indgangs-forstærkeren.
Da antennen modtager mere af signalet og mindre af ekstern støj forbedres SNR af en god antenne. Omvendt er det med en forstærker, der forstærker både signal og støj, og desuden selv tilføjer termisk støj.
En god antenne er helt afgørende, men derudover er en støjsvag antenneforstærker tæt på den gode antenne af betydning, især hvis signalet skal gennem et langt kabel ned til husets fjernsyn.
Det er klart, at den sendeeffekt, der anvendes, har betydning for det signal som en given antenne kan modtage i en given afstand fra senderen. Man kan således anvende en meget lille antenne tæt på sendemasten og skal have en meget stor og lang UHF antenne for at modtage fx Sverige i Nordjylland og på det østlige Sjælland. I København har man udover den store sendemast i Hove og masten i Gladsaxe også to sendemaster på Lynetten og ved TDC's telefonhus på Borups Alle. Det betyder, at man mange steder inde i København kan modtage antenne-tv med en lille UHF stueantenne, hvis man bor bare nogenlunde frit (og ikke i kælderen) Lavere frekvenser har længere rækkevidde, men det modvirkes noget af, at modtageantennerne for lave frekvenser har en lavere egenforstærkning (eller bliver upraktisk gigantisk store).
Det er ikke et ubetinget gode med langtrækkende signaler, da det betyder at samme frekvens først kan genanvendes meget længere væk. Det er under visse vejrforhold fx et problem med UHF kanal 29 fra Tolne i Nordjylland og samme frekvens brugt til en svensk mux fra Borås 100 km inde i Sverige. Enkeltfrekvens netværk er heller ikke glade for signaler, der modtages fra sendere mere end ca 75 km væk - men det er en helt anden sag.
I fjernsynets barndom, brugte man nøje afstemte antenner til den ene frekvens, som DR1 anvendte i hver landsdel. Meget lange 'pinde' på Fyn og i København , hvor VHF kanal 3/4 på 54-68 MHz eller en bølgelængde omkring 5 meter anvendtes. Mindre VHF antenner andre steder, hvor VHF kanalerne 5-12 (174-230 MHz) blev brugt.
Med TV2 og UHF kanalerne 21-60 på 470-790 Mhz kræves antenner med korte 'pinde', men længere fra masten rigtigt mange pinde til afstemning og forstærkning. Her opsatte mange også antenner, der var afstemt til netop den UHF kanal som TV2 anvendte fra den lokale sender.
Nu med de digitalt-tv og pt 6 muxer/frekvenser anvendes TV-antenner, der dækker hele UHF båndet pt 470-790 MHz og fra 2020 470-694 MHz ( 700MHz båndet overgår til 4G mobil) Disse bredbåndsantenner har en lidt dårligere forstærkning for samme størrelse antenne, men det opvejes noget af, at nye antenner er meget fint beregnede.
Det er klart, at den sendeeffekt, der anvendes, har betydning for det signal som en given antenne kan modtage i en given afstand fra senderen. Man kan således anvende en meget lille antenne tæt på sendemasten og skal have en meget stor og lang UHF antenne for at modtage Sverige i Nordjylland og på det østlige Sjælland.
FM er en analog teknologi, der kan modtages meget støjfrit, hvis SNR er god. FM sendes kraftigt men kun med en båndbredde på 100 kHz (de nærmeste frekvenser kan dog ikke anvendes indenfor en ret stor afstand). I Danmark vil det være muligt at indpasse 2-4 landsdækkende eller næsten landsdækkende FM kanaler og et stort antal svage lokale sendere. Desværre blev politikerne forblændet af DAB, der er udviklet i 1980'erne. De forstod tilsyneladende ikke at fordi noget overfører digitale bits, så er selve sende/modtagelsen ikke digital og af meget forskellig udvikling og kvalitet/kapacitet. Jvnf. 0.6 bit/s og 4.57 bit/s
Lars :)
Lidt formel kan være på sin plads: https://en.wikipedia.org/wiki/Friis_transm...
Termisk støj i 1Hz båndbredde er -174dBm (ved 20C). I 100kHz båndbredde bliver det -124dBm, og i 10MHz båndbredde -104dBm. Der kræves minimum et signal større end støjen for at kunne detekteres, sommetider ved gammeldags TV endda et stykke mere, måske 40dB for ikke at få flimmer. Man skulle altså helst have mere end -60dBm på indgangen til TV-et, derfor brugtes antenner med gain (synonymt med direktivitet). Så skulle den ged være barberet.
Desværre blev politikerne forblændet af DAB, der er udviklet i 1980'erne. De forstod tilsyneladende ikke at fordi noget overfører digitale bits, så er selve sende/modtagelsen ikke digital og af meget forskellig udvikling og kvalitet/kapacitet. Jvnf. 0.6 bit/s og 4.57 bit/s
Men det var så ikke muligt at skaffe interesse for at bruge DVB-T2 med 1.7 MHz båndbredde til radio, selvom det er blevet demonstreret at det fungerer.
Det kunne have givet enten ca 3 gange så mange radiokanaler som DAB+, C/N behov ca 3 gange lavere, eller et kompromis imellem de 2.
Så vidt jeg husker blev det afprøvet med DVB-T2 moduler til en android smartphone
Det simple svar på spørgsmålet er at det er fordi båndbredden af det modtagne signal er større ved et TV signal end et radiosignal. Så kort kan det gøres.
Re: Nå, men nu til antennerne.
Nu var spørgsmålet omkring antenner for FM radio, hvor det afgørende har været en god støjfri dækning og modtagelse med en antenne, der modtager fra alle retninger (fx gående og i biler).
Jeg valgte DAB+ der godt nok er teknisk meget ringe, men det er mere sammenligneligt med antenne-tv, fordi end-end nytte-transmissionen i begge tilfælde er fejlfri 'bits' og ikke analog lyd/video.
DVB-T2Lite som i høj grad Kenneth Wenzel har demonstreret styrken af, kan ganske rigtigt enten dække lang større områder/langt sikrere indendørs og/eller give op til omkring 3 gange højere kapacitet.
Da fejlretningen for DVB-T2/T2Lite desuden er pr. digital (radio-) kanal og ikke som med DAB+ i praksis fælles for hele MUXen, vil man med DVB-T2Lite, kunne sende en eller få (fx P1+P4) radiokanaler ultra robust (C/N ned omkring nul db). Så kan signalet nå ned i nederste kælder, medens andre kanaler samtidig sendes med mere normal robusthed og kun kan høres ovenpå.
Man kan endog slukke - on_the_fly - for andre radiokanaler og bruge hele MUXens kapacitet til at sende totalt ultra robust radio i tilfælde af beredskabs-forhold. Men det er jo en en helt anden historie.
Lars :)
Et stort signal opnår man ved at anvende en antenne med stor egenforstærkning. ... derfor brugtes antenner med gain (synonymt med direktivitet).
Betegnelsen "antenneforstærkning" bruges ofte; men den er lidt misvisende. For lige at slå det fast - der er ingen antenne, der forstærker signalet, da det vil være i strid med energibevarelsessætningen.
På sendesiden er det klart, at energien kun bør udstråles i den retning, hvor modtageren/modtagerne befinder sig, da al anden energi går til spilde, så her er "forstærkningen" et spørgsmål om, hvor meget mere energi, man i en given rumvinkel kan høste på modtagesiden i forhold til en rundstrålende sendeantenne - altså ikke, hvor meget signalet forstærkes, men hvor lidt, der tabes.
På modtagesiden drejer det sig ganske simpelt om, hvor stor en rumvinkel energi, antennen kan høste - det såkaldte fangareal. Når fangarealet øges vha. direktorer, som ved en yagi-antenne, flere sammenkoblede antenner, som ved en "fluesmækker", eller med en parabol, opnår man samtidig en stigende retningsvirkning, da fangarealet kun øges for signaler, der er i fase og derfor kan give konstruktiv interferens dvs. giver større signal, når de enkelte bidrag lægges sammen. Retningsvirkningen giver så yderligere den store fordel, at man samler mindre støj op, hvis støjkilderne er jævnt fordelt, hvilket normalt giver et bedre S/N forhold, som Lars F. Jensen nævner.
En lang trådantenne til lave frekvenser og en parabol til høje frekvenser kan derfor sagtens have nøjagtig samme fangareal og altså høste nøjagtig den samme brøkdel af sendeeffekten og altså have samme effektivitet (bortset fra mere støj på trådantennen); men alligevel vil man se, at parabolen betegnes med den største "gain" = forstærkning, for forstærkning er blevet synonym med retningsvirkning, hvilket kun er (delvist) sandt på sendesiden.
Nu er det sådan, at der er en absolut øvre matematisk/statistisk grænse for hvor mange bits man kan overføre pr Hertz båndbredde. https://en.wikipedia.org/wiki/Shannon%E2%8...
Hej Lars
Det passer ikke mere. Velkommen til det 21. århundrede ! :
Wikipedia: Orbitale angulære moment (bølge):
Kilder:
28. jun 2017, ing.dk: Snoede lydbølger øger båndbredden ved undervandskommunikation: Citat: "...Men også akustiske bølger kan have OAM. Tre forskere fra University of California, Berkeley anført af Xiang Zhang beretter i Procesdings of the National Academy of Sciences PNAS, at de har opnået en spektral effektivitet på 8 bit/s pr. hertz båndbredde ved overførsel af et signal på en akustisk bølge ved 16 kHz...", Chengzhi Shi, Marc Dubois, Yuan Wang, and Xiang Zhang. High-speed acoustic communication by multiplexing orbital angular momentum. PNAS 2017; published ahead of print June 26, 2017.
Fabrizio Tamburini et al 2012 New J. Phys. 14 033001, iopscience.iop.org: Encoding many channels on the same frequency through radio vorticity: first experimental test: Citat: "...Moreover, our experimental findings demonstrate that the spatial phase signature was preserved even in the far-field region and for incoherent non-monochromatic wave beams. These results open up new perspectives not only for wireless communication but also for physics and astronomy, including the possible detection of Kerr black holes in the test general relativity [21]...A.4. Offset helicoidal parabolic antenna..."
University of Southern California (2013, June 27). Breakthrough in Internet bandwidth: New fiber optic technology could ease Internet congestion, video streaming. ScienceDaily: Citat: "...the technology centers on donut-shaped laser light beams called optical vortices, in which the light twists like a tornado as it moves along the beam path, rather than in a straight line...Unlike in conventional fibers, OAM modes in these specially designed fibers can carry data streams across an optical fiber while remaining separate at the receiving end..."
25. feb 2011, ing.dk: Snoede radiobølger skal skaffe båndbredde til hungrende mobilbrugere: Citat: "...Udover at skelne mellem radiobølger med forskellig frekvens, skal man også skelne mellem radiobølger med forskellig snoning af de elektromagnetiske bølgefronter..."
Nov 1, 2012, physicsworld.com: Spooky action with twisted beams: Citat: "...Using this technique, Zeilinger and co-workers found they could obtain differences in quantum number as high as 600 (in other words l = +300 on one photon and l = –300 on the other). Lapkiewicz points out that there is, in theory, no upper limit to a photon's l value, which suggests that a photon – a quantum object – could acquire as much OAM as a macroscopic object, leading to what he calls a "tension between the quantum and classical worlds"..."
Betegnelsen "antenneforstærkning" bruges ofte; men den er lidt misvisende. For lige at slå det fast - der er ingen antenne, der forstærker signalet, da det vil være i strid med energibevarelsessætningen.
Både og. Men det skal forstås som signal i hovedretningen relativt til en helt rundstrålende antenne. Rettes en antenne med retningsvirkning mod kilden kommer der mere signal på klemmerne, end hvis det var en rundstrålende antenne. Det er ikke forkert at kalde det forstærkning. Hvad det har med energibevarelse at gøre fatter jeg ikke. En antenne med retningsvirkning vil også levere mere effekt/m2 i hovedretningen fra generatoren end en rundstrålende antenne, selvom der ikke kommer mere total effekt ud end generatoren leverer.
spektral effektivitet på 8 bit/s pr. hertz båndbredde
Hvad menes med spektral effektivitet? Ved at udnytte to lineære og to cirkulære polariseringer kan du også få overført flere bit/Hz.
Betegnelsen "antenneforstærkning" bruges ofte; men den er lidt misvisende. For lige at slå det fast - der er ingen antenne, der forstærker signalet, da det vil være i strid med energibevarelsessætningen.
Hej Carsten
Det passer ikke helt :-) :
Med diagrammer:
Wideband ferrite longwave/middlewave/lower shortwave-antenna: The positive feedback provided by the feedback current lowers the antenna impedance which, in turn, increases the effective area of the antenna: Citat: "... The positive feedback provided by the feedback current lowers the antenna impedance which, in turn, increases the effective area of the antenna. ... The outstanding stability of this active antenna ... The reason why an antenna with regeneration has greater sensitivity than one without regeneration may be understood in terms of the concept of antenna “effective area.” ... It is yet another object of this invention to provide an improved broadband active antenna system. ... It is desirable to have a very sensitive antenna for the purpose of detecting low level fields, e.g., low level magnetic fields. It is also desirable to have this sensitive antenna exhibit a broadband frequency characteristic for, among other reasons, to satisfy the requirements of modern, fast-Fourier transform data analysis instruments, where it is often advantageous to analyze broad-band signals rather than single-frequency or narrow hand signals. For example, the antennas commonly employed for sensing ELF magnetic fields consist of search coils comprised of several thousand turns of copper wire wound around high permeability, low loss cores, such as ferrite rods. ..."
'Energy-sucking' Radio Antennas, N. Tesla's Power Receiver: Citat: "... The truth is quite strange ... By manipulating the EM fields, we can force an electrically-small receiving antenna to behave as if it was very, VERY large ... In theory a tiny loop antenna can work as well as a longwire 1/2-wave antenna which is 10KM long ... The energy doesn't vanish, instead it ends up INSIDE the atom. By resonantly creating an "anti-wave", the tiny atom has "sucked energy" out of the enormously long light waves as they go by ... When all is said and done, our oscillating coil has absorbed half of the incoming EM energy and re-emitted (or "scattered") the rest ..."
C. F. Bohren, "How can a particle absorb more than the light incident on it?", Am J Phys, 51 #4, pp323 Apr 1983: Citat: "... A particle can indeed absorb more than the light incident on it ... In the former, strong absorption is associated with excitation of surfaces plasmons; in the latter it is associated with excitation of surface phonons. In both instances, the target area a particle presents to incident light can be much greater than its geometrical cross-sectional area. ..."
Regeneration revisited. The Tesla Connection by Gary L. Peterson: Citat: "... So it may be said that Tesla anticipated the technique of regenerative feedback to increase detector sensitivity ... A detailed description of how the negative resistance, negative inductance circuit works, including a differential form of the active antenna circuit and other pertinent information, can be found in U.S. Patent No. 5,296,866, Mar. 22, 199 ..."
Hvad menes med spektral effektivitet? Ved at udnytte to lineære og to cirkulære polariseringer kan du også få overført flere bit/Hz.
Hej Svend
Med dit eksempel er du færdig med at lave ortogonale kanaler indenfor det givne samme frekvensinterval.
Med OAM er antallet af ortogonale kanaler indenfor det givne samme frekvensinterval, i princippet ubegrænset! (og så kan det endda kombineres med "to lineære og to cirkulære polariseringer" dvs x4 mere)
Youtube: Space Balls - Ludicrous Speed.
In theory a tiny loop antenna can work as well as a longwire 1/2-wave antenna which is 10KM long
Det er en gammel sandhed. Problemet er blot tabsfrit at tilpasse impedansen af antennen til generatoren. Kan du få den til at sende al effekten ud fra generatoren, vil den virke lige så godt som modtager. Jeg så engang nogle dielektriske resonatorer som antenner. Problemet var bare at de kun rigtig virkede hvis de blev født fra et passende størrelse jordplan/print.
Med OAM er antallet af ortogonale kanaler indenfor det givne samme frekvensinterval, i princippet ubegrænset! (og så kan det endda kombineres med "to lineære og to cirkulære polariseringer" dvs x4 mere)
Jo, OAM er besynderlig og jeg ved ikke helt hvor grænsen går, men den er begrænset af krydstalen eller opløsningen. Med QAM kan du også overføre flere bit pr Hz, men jeg ved ikke hvorved systemerne adskiller sig.
Rettes en antenne med retningsvirkning mod kilden kommer der mere signal på klemmerne, end hvis det var en rundstrålende antenne.
Hvilket også er det, jeg skriver.
Det er ikke forkert at kalde det forstærkning.
Jo, i princippet, for signalet forstærkes ikke. Det dæmpes bare mindre end ved en rundstrålende antenne. I praksis bruger man dog betegnelsen "forstærkning" som betegnelse for forskellen mellem antennen og en ren rundstråler. Det er også OK - så længe man ved, hvad det reelt set dækker over.
Hvad det har med energibevarelse at gøre fatter jeg ikke.
At forstærke et signal er det samme som at forøge signalenergien; men det kan kun ske ved tilførsel af energi, og det sker jo ikke i en antenne.
Hej Carsten
Det passer ikke helt :-) :
Med diagrammer:
Jo, det gør. Sluk for strømmen til den negativ impedans forstærker, så der ikke tilføres energi til systemet, og se så om der sker en forstærkning.
Jeg så engang nogle dielektriske resonatorer som antenner. Problemet var bare at de kun rigtig virkede hvis de blev født fra et passende størrelse jordplan/print.
Fysik incl. bølger er meget underligt, når kombineret med metamaterialer :-)
October 14, 2013, New Metamaterial Gives Visible Light a Nearly Infinite Wavelength: Citat: "... The way light travels through matter is dependent on the material permittivity: the resistance of a material against the electric fields of light waves. Because the permittivity of silver is negative and that of silicon nitride is positive, the combined material has a permittivity which is effectively equal to zero. Therefore, it seems that the light experiences zero resistance, and propagates with an infinite phase velocity. The wavelength of the light is nearly infinite. ..."
Superleder?: October 16, 2012, Electron-Cloaking Material May Enable More Efficient Transfer of Electrons.
.
30. aug 2015, ing.dk: Rundt ormehul kan skjule og overføre magnetfelter. Det er muligt at overføre magnetfelter fra et sted i rummet til et andet, uden at feltet kan detekteres på mellemvejen, viser ny forskning: Citat: "... Greenleaf og co. viste, at det i princippet var muligt med metamaterialer at lave en tunnel (et ‘ormehul’), hvor objekter i tunnelen kun vil være synlige for elektromagnetiske bølger, som sendes ind i tunnelen fra en af enderne, og usynlige for andre elektromagnetiske bølger. På samme vis vil elektromagnetiske bølger, der udsendes fra et objekt i tunnelen, kun kunne slippe ud fra enderne. ..."
.
25. maj 2011, ing.dk: Metamateriale ophæver afstanden ved trådløs energioverførsel.
Duke University. (2011, May 24). Novel artificial material could facilitate wireless power. ScienceDaily: Citat: "... Just as the metamaterial in the cloaking device appeared to make a volume of space "disappear," in the latest work, the metamaterial would make it seem as if there was no space between the transmitter and the recipient, Urzhumov said. Therefore, he said, the loss of power should be minimal. ..."
Med OAM er antallet af ortogonale kanaler indenfor det givne samme frekvensinterval, i princippet ubegrænset! (og så kan det endda kombineres med "to lineære og to cirkulære polariseringer" dvs x4 mere)
Ubegrænset er nok at tage munden for fuld, hvis der også skal overføres information. Enhver modulation af signalet må give en større bredde også i snoningerne. Er det helt forkert at opfatte et OAM signal som en dipol der roteres med forskellig hastighed for hver kanal? Blot som en simpel visualisering. Og hvor stor forskel skal der være før de er ortogonale? Det er sjældent træerne vokser ind i himlen, og hypen om OAM har måske udeladt nogle reelle begrænsninger. P.S. Kan det også snos hurtigere end et cirkulært polariseret signal?
Med QAM kan du også overføre flere bit pr Hz, men jeg ved ikke hvorved systemerne adskiller sig.
Hej Svend
QAM (quadrature amplitude modulation) adskiller fra AM (amplitude modulation) ved, at QAM har to modulationsdimensioner nemlig amplitude og kvadratur-amplitude (AM har kun een - amplitude) .
QAM kan anvendes analogt til at overføre fx to uafhængige lydkanaler (incl. stereo).
QAM anvendes typisk til modulation som skal fortolkes digitalt.
Her kan Shannons formel fint anvendes. Muligt overført data per sekund er afhængig af båndbredde og signal-til-støj-forhold.
(du tænkte vel ikke på OFDM?)
-
Ved at anvende orbitale angulære moment (OAM) er overført bit per sekund afhængig af båndbredde, signal-til-støj-forhold og herudover antallet af OAM-kanaler.
Antagelser: Fastholdt signal-til-støj-forhold - her satses på, at der ikke "spildes" signal fra OAM-kanal til OAM-kanal (n er antal anvendte OAM-kanaler). Scenarieeksempler: * For fastholdt båndbredde, kan man overføre x n så meget bit/s. * For fastholdt bit/s: Med n anvendte OAM-kanaler, kan man nøjes med båndbredde/n.
Kildeeksempel:
June 25, 2012, extremetech.com: Infinite-capacity wireless vortex beams carry 2.5 terabits per second: Citat: "... Willner's OAM link has a spectral efficiency of 95.7 bits per hertz; LTE maxes out at 16.32 bits/Hz; 802.11n is 2.4 bits/Hz. Digital TV (DVB-T) is just 0.55 bits/Hz. ..."
Er det helt forkert at opfatte et OAM signal som en dipol der roteres med forskellig hastighed for hver kanal? Blot som en simpel visualisering. Og hvor stor forskel skal der være før de er ortogonale?
Hej Svend
Ifølge ing.dk er det bølgefronten som amplitudemoduleres med forskellige heltallige snoningshastigheder med retning (det er uafhængigt af anvendt polarisation!) - fx: ...-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3...
Ca. analogi: Forestil dig 8 mennesker på hug i en rundkreds (=8 "antenner") som alle undtagen een rejser sig op.
Når den næste rejser sig op, sætter den forrige sig på hug - osv.
Så vil OAM-udbredelsesretningen være opad.
-
Kig på illustrationerne i denne kilde (fx figur 1's centrum - her ses 9 patch-antenner på en plade; 8 i ring og een i centrum):
Experimental near field OAM-based communication with circular patch array, pdf: Citat: "... In fact, the antennas number, Na, has to satisfy the condition Na > 2|L| + 1, which corresponds to Na > 3 for generating an L = +1 mode. ..."
25. feb 2011, ing.dk: Snoede radiobølger skal skaffe båndbredde til hungrende mobilbrugere: Citat: "...Udover at skelne mellem radiobølger med forskellig frekvens, skal man også skelne mellem radiobølger med forskellig snoning af de elektromagnetiske bølgefronter ..."
Min påstand er at MIMO og OAM per traditionel definition er to forskellige transmissionsmåder.
Fordi: * MIMO benytter/forklares traditionelt med flervejsudbredelse (eng. multipath propagation) via reflektioner - jo flere mulige reflektioner mellem sender og modtager antenner jo større mulig båndbredde: Citat: "...In radio, multiple-input and multiple-output, or MIMO ..., is a method for multiplying the capacity of a radio link using multiple transmit and receive antennas to exploit multipath propagation.[1] ..." * OAM kræver ikke flervejsudbredelse - faktisk ville flervejsudbredelse skade OAM-modes, da en reflektion fx vil omdanne en del af OAM-mode-signalet fra "-1" til "+1" (og omvendt), som vil give interferens.
Faktisk vil jeg påstå, at det rette designede MIMO-antennesystem, kan anvendes til et miks af flervejsudbredelse-MIMO og OAM-MIMO med endnu højere effektiv hastighed, uanset antallet (incl. nul) af flervejsudbredelser.
Vi bygger bro med stærke vidensmedier, relevante events, nærværende netværk og Teknologiens Jobfinder, hvor vi forbinder kandidater og virksomheder.
Læs her om vores forskellige abonnementstyper
Med vores nyhedsbreve får du et fagligt overblik og adgang til levende debat mellem fagfolk.
Teknologiens Mediehus tilbyder en bred vifte af muligheder for annoncering over for ingeniører og it-professionelle.
Tech Relations leverer effektiv formidling af dit budskab til ingeniører og it-professionelle.
Danmarks største jobplatform for ingeniører, it-professionelle og tekniske specialister.
Kalvebod Brygge 33. 1560 København V
Adm. direktør
Christina Blaagaard Collignon
Chefredaktør
Trine Reitz Bjerregaard
