उच्च आवृत्ति तरंगों में बेहतर पैठ क्यों होती है?

Question

मुक्त स्थान में, कम आवृत्ति संकेत दूर तक जाते हैं क्योंकि संकेत या तो जमीन से अलग होता है या ऊपरी वायुमंडलीय परतों द्वारा परिलक्षित होता है, जिससे यह वास्तव में आगे बढ़ता है।

शहरी स्थिति में, जहाँ हमें दीवारों को भेदना पड़ता है, क्या 2.4GHz 433MHz रेडियो से आगे की यात्रा करता है?

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम में, गामा किरणें और एक्स-रे में अच्छी पैठ होती है क्योंकि उनमें उच्च आवृत्ति होती है?

Comments

यह सवाल संभवतः भौतिकी स्टैकएक्सचेंज के लिए बेहतर अनुकूल है। सामान्य तौर पर, ईएम तरंग की पैठ आप जो भी घुसना करने की कोशिश कर रहे हैं उसके अवशोषण से निर्धारित होती है। बहुत उच्च आवृत्ति (उच्च ऊर्जा गामा किरणें) और बहुत कम आवृत्ति (ईएलएफ सिग्नलिंग) लगभग कुछ भी घुसना होगा, बीच में बहुत सारे कारक हैं जिन्हें सामान्य नियम लिखना मुश्किल है।

— इष्टतम सनकी

@OptimalCynic, इस प्रश्न पर मेरी राय में, किसी भी साइट पर एक घर होना चाहिए, लेकिन अन्य असहमत हो सकते हैं।

— कोर्तुक

@ पास्टर, एक असीम ढांकता हुआ जिसमें कोई सीमा नहीं है, एक कम आवृत्ति अभी भी आगे की यात्रा करेगी। जैसे-जैसे आप गामा और एक्स किरणों में आगे बढ़ते हैं, आप पूरी तरह से असंबंधित घटनाओं तक पहुँच रहे हैं। यह भी उच्च आवृत्ति तो प्रकाश है। इससे पहले कि आप दृश्यमान प्रकाश में आएं, आप अभी भी टेराएर्ट्ज़ स्पेक्ट्रम के माध्यम से जाते हैं जहां दोनों अर्ध-ऑप्टिकल दृष्टिकोण का उपयोग किया जाता है और वेवगाइड्स को धातु के टुकड़ों के साथ आसानी से बनाया जा सकता है। उसके बाद आप आईआर में प्रवेश करते हैं जो टेरार्ट्ज़ की तरह रसायनों के साथ भारी बातचीत करता है (टेराहर्ट्ज़ पानी से घृणा करता है) और फिर आपको दृश्य प्रकाश मिलता है।

— कोरटुक

मैं सुझाव दूंगा कि ४.२ गीगाहर्ट्ज प्रचार के रूप में ४३३ मेगाहर्ट्ज चर्चा के लिए एक एकल प्रश्न हो सकता है और गामा और एक्स-रे जैसे प्रभावों को अलग रखा जाना चाहिए। वे बहुत अलग प्रभाव डालते हैं।

— कोर्तुक

मैंने हमेशा विभिन्न प्रकार की गेंदों के रूप में वीएचएफ / यूएचएफ / गिग के बारे में सोचा है। VHF एक मीटर बड़ी स्क्वैश गेंद के रूप में - बहुत स्क्विशी तो यह मरने से पहले बहुत अच्छी तरह से चारों ओर नहीं उछलती है -UHF एक टोकरी गेंद के रूप में, चारों ओर उछाल और अधिक सतहों को हिट करने की अधिक क्षमता है - एक छोटी सी सुपर गेंद के रूप में गिग, उछाल करने में सक्षम चारों ओर पागल की तरह पहले यह मर जाता है और छोटे उद्घाटन के माध्यम से फिट होता है। एक शहरी पर्यावरणीय इमारतों में आरएफ के चारों ओर इतनी अधिक उछाल होती है कि आप मरने से पहले अधिक उछाल प्राप्त कर सकते हैं, इसका अर्थ है कि अधिक से अधिक हुड इसका मतलब यह होगा कि यह एक इमारत में खिड़कियों / दरवाजों आदि के माध्यम से मिल जाएगा

— शेफ फ्लेमब

Answer 1

यह सच नहीं है कि उच्चतर आवृत्तियां हमेशा निचले लोगों की तुलना में आगे घुसती हैं। तरंग दैर्ध्य के एक समारोह के रूप में विभिन्न सामग्रियों की पारदर्शिता का ग्राफ काफी लम्बा हो सकता है। रंगीन फिल्टर के बारे में सोचो, और वे केवल तरंग दैर्ध्य के एक संकीर्ण सप्तक पर लागू होते हैं जिन्हें हम दृश्यमान प्रकाश कहते हैं।

क्या आप जाहिरा तौर पर सोच रहे हैं तरंग दैर्ध्य इतना छोटा है कि ऊर्जा बहुत अधिक है, जैसे कि एक्सरे और गामा किरणें। ये अपनी उच्च ऊर्जा के कारण पूरी तरह से चीजों को छोड़ देते हैं। कम ऊर्जा (लंबी तरंग दैर्ध्य) पर, तरंगें विभिन्न तरीकों से सामग्री के साथ बातचीत करती हैं ताकि वे अवशोषित, अपवर्तित, प्रतिबिंबित और फिर से उत्सर्जित हो सकें। गैर-मोनोटोनिक तरीकों में ये प्रभाव तरंग दैर्ध्य के कार्य के रूप में भिन्न होता है, सामग्री की गहराई, यह प्रतिरोधकता, घनत्व और अन्य गुण हैं।

Answer 2

उच्च आवृत्तियों का मुख्य लाभ यह है कि उन्हें सभ्य रिसेप्शन गुणवत्ता के लिए छोटे एंटेना की आवश्यकता होती है, और यह मोबाइल उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण है। वे संकेतों को संशोधित करने के लिए एक व्यापक बैंड की भी अनुमति देते हैं, जिससे आप उच्च आवृत्ति संचरण प्राप्त कर सकते हैं।

लेकिन उच्च आवृत्तियों प्रतिबिंब के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं, इसलिए उनके पास दीवारों और सामान्य रूप से बाधाओं से गुजरने में कठिन समय होगा। इसी समय, वे छिद्रों के माध्यम से अधिक आसानी से रिसाव करेंगे: अंगूठे का एक नियम यह है कि यदि आपके पास तरंग दैर्ध्य के आकार का छेद है, तो संकेत इसके माध्यम से रिसाव कर सकता है। लेकिन एक ही समय में, आप एक अच्छे प्रसारण के लिए उस पर भरोसा नहीं कर सकते हैं: इसलिए मैं कहूंगा कि यह सीमा काफी फजी है।

आगे की अंतर्दृष्टि के लिए, लाइन-ऑफ-विज़न प्रसार को देखें : माइक्रोवेव आवृत्ति को कम रेडियो आवृत्ति की तुलना में छोटी वस्तु द्वारा अपवर्तित किया जा सकता है, क्योंकि यह तरंग दैर्ध्य पर दृढ़ता से निर्भर है। तुलना इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि माइक्रोवेव में एक स्पेक्ट्रम होता है जो ऑप्टिकल तरंग दैर्ध्य के समान होता है, इसलिए वे प्रकाशिकी के लिए धारण करने वाली कुछ घटनाओं से पीड़ित होंगे।

Answer 3

वास्तव में उच्च आवृत्तियों में पैठ की क्षमता बदतर होती है। यदि आप एक विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक मॉडल पर विचार करते हैं, तो तथाकथित त्वचा की गहराई , जो एक कंडक्टर की परत की मोटाई देती है, जिससे किसी दी गई आवृत्ति का विद्युत चुम्बकीय तरंग इसे भेदने में सक्षम है, आप देखेंगे कि त्वचा की गहराई आनुपातिक है आवृत्ति के वर्गमूल के साथ:

$\delta = \sqrt{\frac{2\rho}{\omega\mu}}$

$\rho$$\mu$

इसका एक परिणाम यह भी है कि एसी धाराएं एक तार के पूरे क्रॉस-सेक्शन का उपयोग नहीं करती हैं (और ठीक से डिज़ाइन किया गया खोखला व्यक्ति एक ही काम करेगा) और यही कारण है कि एक छोटा एंटीना उचित ट्रांसमिशन के लिए क्या करेगा।

लेकिन वास्तव में चीजें इससे कहीं अधिक जटिल हैं। वायरलेस एचडी वीडियो गंभीर इंजीनियरिंग चुनौती (आंशिक रूप से) है क्योंकि उच्च आवृत्ति संकेतों को उचित बैंडविड्थ प्रदान करने के लिए आवश्यक है जो दीवारों को उछाल देते हैं। इस तरह के अनुप्रयोगों के लिए वास्तव में उच्च आवृत्तियों (यानी ~ 60 गीगाहर्ट्ज) पर अन्य अवशोषण / प्रतिबिंब घटनाएं संचरण से समझौता कर सकती हैं: उदाहरण के लिए ऑक्सीजन द्वारा अवशोषण (हवा में)। यह उस माध्यम पर बहुत निर्भर करता है जिसके माध्यम से आपकी लहर को गुजरना पड़ता है।

तो, कम जवाब नहीं है, उच्च आवृत्तियों कम आवृत्तियों की तुलना में दीवारों के माध्यम से बेहतर जाने में सक्षम नहीं हैं।

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$\delta_s = \frac{1}{Re\{j\omega \sqrt{\mu \epsilon}\}}$

Answer 4

"भौतिकी के नियम झुक सकते हैं लेकिन कभी टूटे नहीं।"

जिस तरह से सिग्नल वातावरण / अंतरिक्ष के माध्यम से फैलते हैं, हिट करते हैं और गुजरते हैं, अवशोषित होते हैं, और एक प्रतिबिंबित पथ के साथ उछाल करते हैं, जैसा कि चर्चा को उजागर करता है, जटिल है। कम आवृत्तियों पर एक तरंग दैर्ध्य लंबी होती है, जिससे छोटे उपकरणों में फिट होने के लिए एंटेना को डिजाइन करना अधिक कठिन हो जाता है। सिग्नल दूर तक जाते हैं जो कवरेज को आसान और कम खर्चीला बना देता है। हालाँकि, यह भी संकेतों को बाधित करने का कारण बनता है जब तक कि एक सामान्य क्षेत्र / अंतरिक्ष में पार करने वाले संकेतों को कुछ फैशन में विभेदित नहीं किया जाता है ताकि एनालॉग साधनों या डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग के उपयोग से हस्तक्षेप संकेतों को फ़िल्टर किया जा सके।

उच्च आवृत्तियों पर, तरंग दैर्ध्य कम हो जाते हैं, एंटेना को छोटे उपकरणों में पैक करने का काम एक चुनौती से कम हो जाता है और एंटीना तक पहुंचने वाले उच्च स्तर के सिग्नल को कैप्चर करने की अनुमति देता है। हालांकि, सिग्नल भी आम निर्माण सामग्री, पत्ते, और अन्य वस्तुओं में अधिक अवशोषित होते हैं। सिग्नल अधिक उछलते हैं, जिससे कई परावर्तित सिग्नल उन क्षेत्रों में होते हैं जहाँ सिग्नल नॉन-लाइन-ऑफ़-विज़न (NLOS) है। ये दूसरों के बीच प्रमुख डिजाइन विचार हैं।

संचार के लिए व्यावहारिक बनने के लिए सिग्नल प्रोसेसिंग और आंशिक-तरंग दैर्ध्य एंटीना डिजाइन सहित वायरलेस प्रौद्योगिकियों का उपयोग सिग्नल प्रसार के नकारात्मक प्रभावों का मुकाबला करने के लिए तेजी से किया जा रहा है। संकेतों के एकाधिक-पथ प्रसार के रूप में नकारात्मक प्रभाव, सिग्नल प्रोसेसिंग द्वारा लाभ उठाया जाता है ताकि सिग्नल को उच्च एसएनआर के लिए प्राप्त सिग्नल को बढ़ाने के लिए संयोजित किया जाए, सिग्नल को शोर अनुपात, एनालॉग तरीकों की तुलना में जो सभी को फ़िल्टर करने की कोशिश कर सकते हैं लेकिन मजबूत संकेत। संकीर्ण-बैंड एंटेना का उपयोग करने के बजाय, उदाहरण के लिए, एमआईएमओ, मल्टीपल-इनपुट, मल्टीपल-आउटपुट, सिग्नलिंग विधियाँ मल्टी-पाथ सिग्नल प्राप्त करती हैं और उन्हें समय-स्थान में अंतर करती हैं, एक एनालॉग फंक्शन, उन्हें डिजिटाइज़ करती हैं और संरेखित करने के लिए सिग्नल प्रोसेसिंग का उपयोग करती हैं सिग्नल यात्रा के कारण समय का अंतर।

यात्राएं कितनी जटिल हैं, इसका मुद्दा अक्सर प्रभावों को तौलने के लिए एक उपयोग-मामले तक ही सीमित होना चाहिए, अन्यथा यह अनजाना हो जाता है। हालांकि, सैद्धांतिक मॉडल और विकसित करने के तरीकों दोनों में एक व्यापक ग्राउंडिंग है कि सिग्नल कैसे यात्रा करते हैं या लाभ उठाते हैं, कैसे अवशोषण हस्तक्षेप को कम करता है और साथ ही सिग्नल रिसेप्शन को भी प्रभावित करता है, और कैसे प्रतिबिंब कई आवृत्तियों के बैंडविड्थ को गुणा कर सकता है, सभी पर विचार किया जाना चाहिए।

अनुप्रयोगों की दुनिया में इस समझ को लाने के लिए घटक (एंटेना, चिप्स, आदि) के व्यावहारिक विचार, उपकरण और उपकरण की उपलब्धता और विकल्पों के सापेक्ष लागत की आवश्यकता होती है। और, अंत में, विश्वसनीयता और वायरलेस संचार की संयुक्त बैंडविड्थ को बढ़ाने के लिए कई-आवृत्ति-वाहक सिग्नलिंग विधियों का उपयोग करना और यह कि लागत समीकरणों को कैसे प्रभावित करता है, एक प्रतिस्पर्धात्मक अनुप्रयोगों के वातावरण में ध्यान में रखा जाना चाहिए।

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अच्छा पहला जवाब।

— Oskar Skog

Answer 5

जिस तरह से बाधाओं के साथ बातचीत के संकेत बेसलाइन गणना की तुलना में अधिक जटिल हैं: जिस तरह से दीवारें या अन्य सामग्रियां बनती हैं, वेवलेंथ के आधार पर संकेतों को अधिक / कम हद तक बाधित कर सकती हैं। उच्च आवृत्तियों पर, तरंग दैर्ध्य ऐसे कम हो जाते हैं कि वे उद्घाटन या जाली प्रकार की संरचनाओं से गुजर सकते हैं, जबकि कम आवृत्ति संकेतों को अवशोषित या प्रतिबिंबित किया जा सकता है। दूसरी ओर, सामग्रियों के अणु या घटक संरचना विशेष आवृत्तियों के प्रति गुंजयमान हो सकते हैं: उदाहरण के लिए, पानी के अणु 2.4 GHz, 3.1 GHz के पास प्राथमिक नोड्स में गुंजयमान होते हैं। यही कारण है कि माइक्रोवेव ओवन आमतौर पर 2.4 गीगाहर्ट्ज के आसपास संचालित होते हैं। पत्ते, बारिश, और बर्फबारी, आदि में पानी की उपस्थिति के कारण हस्तक्षेप की एक विशिष्ट श्रेणी का परिचय देता है। कुछ को इस बात का अनुभव हो सकता है कि वे इसे जानते हैं या नहीं:

कई साल पहले, MIMO रक्षा और एयरोस्पेस रडार और संचार में पूर्व उपयोग से उभर रहा था और वाईफाई और मोबाइल संचार में उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक में निर्माण। इससे पहले, कई शीर्ष डिजाइन इंजीनियरों को इसके लाभों बनाम लागत और व्यावहारिकता पर संदेह था। वायरलेस का उप-क्षेत्र वायरलेस संचार, वाणिज्यिक रडार और अन्य अनुप्रयोगों को बहुत लाभान्वित करने के लिए उभरा है। उच्च आवृत्ति बैंड कम बिखरने की वजह से सबसे अधिक लाभ उठाने के लिए खड़े हुए हैं, स्ट्रेटर लाइन-ऑफ-द-दृष्टि बेहतर सिग्नल भेदभाव / अलगाव को दर्शाता है। कम आवृत्ति बैंड की तुलना में अधिक आसानी और बेहतर मल्टी-पाथ सिग्नलिंग गुण हो सकते हैं।

हालाँकि, अब हम जिस उम्र में रहते हैं, वह कई-फ्रीक्वेंसी बैंड कम्युनिकेशंस की उम्र होती है, जिसमें सबसे अच्छा बैंड सबसे अवसरवादी होता है और एप्लिकेशन की जरूरतों के अनुकूल होता है।

Answer 6

ईएम विकिरण से तीन चीजें होती हैं जब यह एक बाधा का सामना करता है। यह उछल सकता है (परावर्तन या बिखरना), (पारगमन) से गुजरना, या बस सादा ठहराव (अवशोषण)।

प्रेषित विकिरण की तीव्रता कई चीजों पर निर्भर करती है: विकिरण की तरंग दैर्ध्य बाधा से टकराने वाले विकिरण की तीव्रता बाधा की रासायनिक संरचना बाधा के भौतिक माइक्रोस्ट्रक्चर बाधा की मोटाई

Answer 7

विभिन्न तकनीकी कारणों से, निम्न (मध्य श्रेणी 433 मेगाहर्ट्ज) और उच्च आवृत्ति 2.4GHz की तुलना इस तरह से होती है: निम्न आवृत्ति संकेत आगे की यात्रा करते हैं क्योंकि ऊर्जा एक स्थिर फैशन में अधिक और अधिक केंद्रित होती है जिसे अवशोषित नहीं किया जाता है हवा से आसानी से, जिसमें नमी का एक अच्छा सौदा होता है। 2.4 गीगाहर्ट्ज पर उच्च आवृत्ति कई सामग्रियों की आणविक संरचना के माध्यम से एक रास्ता काटने में सक्षम है, लेकिन यह बंद व्यापार है कि मुक्त हवा में नमी सिग्नल को नम करती है। मनु उच्च आवृत्ति ट्रांसमीटर भी आवृत्ति hopping और कुछ प्रकार के एन्क्रिप्शन के साथ डिजाइन किए हैं। यह कम आवृत्ति, बड़ी तरंगों की तुलना में अधिक आसानी से आंशिक अवरोधों के माध्यम से एक रास्ता खोज सकता है।