دانلود تحقیق آنتن

اختراع آنتن
دید کلی:
آنتن وسیله‌ای است ، که در رادیو و تلویزیون مورد استفاده قرار می‌گیرد ، کار آنتن گیرنده گرفتن امواجی است، که از دستگاه فرستنده منتشر گشته و بعد از پیمودن راه درازی ضعیف شده است.

آنتن این فیزیک امواج ضعیف را می‌گیرد و به آمپلی‌فایر دستگاه می سپارد، تا دوباره قوی شوند، و به صورت صدا و تصویر در آیند.

تاریخچه:
دوازده دسامبر سال 1901 میلادی بود که "مارکنی" در یک اتاق اجاره‌ای دستگاه فرستنده‌ای کار گذاشته بود، که از ساعت 15 تا 18 هر روز علایم رادیویی می‌فرستاد.

این پیام فقط "اس" بود، که به دنبال هم از دستگاه فرستنده به صورت امواج الکترومغناطیسی صادر می‌شد.

وی تواسته بود، این فیزیک امواج را از روی دریای مانش عبور دهد و این کار او با موفقیت همراه بود.

نحوه اختراع اولین آنتن:

مارکنی وقتی می‌خواست علایم رادیویی را از فراز اقیانوس اطلس بگذراند با ناکامی روبه رو شد.

زیرا دستگاه گیرنده او این علایم را دریافت نکرد.

وی در این موقع فقط بیست و پنج سال داشت.

وقتی در حضور تماشاگران زیادی آزمایش خود را بی نتیجه دید، بدون اینکه خودش را ببازد، یک بادبادک درست کرد.

یک سیم نازک به آن متصل ساخت و بادبادک را به هوا فرستاد، در حالی که انتهای پایینی این سیم به دستگاه گیرنده وصل بود.

وقتی ارتفاع بادبادک از زمین تقریبا به پنجاه متر رسید ، ناگهان گیرنده به صدا در آمد و علامتهای "اس" پشت سر هم از آن شنیده شد.

مارکنی فریادی از خوشحالی برکشید.

او به وسیله اولین آنتنی که ساخته بود، موفق شد.

پیامهای رادیویی را بعد از طی مسافت سه هزار و پانصد کیلومتر اخذ کند.

زیرا بین گیرنده و فرستنده ، اقیانوس اطلس قرار داشت.

امروزه نیز گیرنده رادیویی یا تلویزیونی وقتی می‌تواند نتیجه مطلوب بدهد که آنتن مناسب داشته باشد.

آنتن هاى هوشمند

امروزه کوشش هاى پیگیرانه اى در جهت استفاده هرچه بیشتر از امواج به جاى سیم ها در دنیاى کامپیوتر در حال انجام است که برخى از آنها به نتیجه مطلوب رسیده ولى برخى هنوز در مراحل آزمایشى و تحقیقاتى قرار دارند.

ارتباطات ماهواره اى از طریق آنتن هاى عادى دریافت و ارسال (send&receive) یکى از نمونه هاى برجسته و بسیار کارا در این زمینه است که استفاده موفقیت آمیز از آن اکنون معمول گشته است.

با این حال تکنیک هاى پیشرفته ترى نیز در راه هستند که از آن جمله است به کارگیرى آنتن هاى هوشمند در گستره ارتباطات مخابراتى و به خصوص انتقال داده ها.

اما آنتن هوشمند چیست و چه کاربردى دارد و گذشته از آن، آیا به راستى «آنتن» مى تواند «هوشمند»باشد؟

براى اینکه نسبت به سیستم آنتن هوشمند یک دید اولیه پیدا کنید، چشمانتان را ببندید و سعى کنید در حالى که یکى از دوستانتان در اطراف اتاق حرکت مى کند با او صحبت کنید.

درمى یابید که مى توانید محل وى را (یا چند نفر را) بدون دیدنشان در اتاق تشخیص دهید.

مهمترین علت آن عبارت است از آنکه: صداى شخصى را که صحبت مى کند از طریق دو گوشتان، که سنسورهاى صداى شما محسوب مى شوند، مى شنوید.

صدا در دو زمان مختلف به گوش شما مى رسد.

مغز شما که یک پردازشگر سیگنال حرفه اى است، محاسبات زیادى را انجام مى دهد تا همبستگى اطلاعات را با هم پیدا کرده و محل شخص صحبت کننده را پیدا نماید.

مغز شما همچنین توان سیگنال صداى دریافتى از دو گوش را با هم جمع مى کند.

بنابراین صدا را در جهت مربوطه بلندتر از صداهاى دیگر دریافت خواهید کرد.

سیستم هاى آنتن تطبیقى هم همین کار را انجام مى دهند، که در آن به جاى گوش از آنتن استفاده شده است.

ولى فرق این دو در آن است که آنتن ها، دستگاه هایى دوطرفه هستند و مى توانند سیگنالى را در همان جهت که سیگنال اول دریافت کرده اند بفرستند.

بنابراین با استفاده از «چند» آنتن مى توان سیگنال را «چند» بار قوى تر دریافت و ارسال کرد.

نکته بعدى اینکه اگر چند نفر با هم صحبت کنند، مغز شما مى تواند تداخل را حذف کرده و در یک زمان خاص روى یک مکالمه خاص تمرکز کند.

سیستم هاى ارائه تطبیقى پیشرفته هم مى توانند بین سیگنال مورد نظر و سیگنال هاى ناخواسته تفاوت قائل شوند.

اکنون به تعریف آنتن هوشمند نزدیک مى شویم: یک سیستم آنتن هوشمند از چند المان با قابلیت پردازش سیگنال استفاده مى کند تا تشعشع و یا دریافت را در پاسخ به محیطى که سیگنال در آن وجود دارد بهینه نماید.

• نقش آنتن در یک سیستم مخابراتى
آنتن در سیستم هاى مخابراتى بیشتر از تمام بخش هاى دیگر از معرض دید دور مانده است.

آنتن دریچه اى است که انرژى فرکانسى رادیویى را از فرستنده به دنیاى خارج و از دنیاى خارج به گیرنده کوپل مى کند.

روشى که طى آن انرژى به فضاى اطراف توزیع و از آن دریافت مى شود اثرى بسیار جدى روى استفاده موثر از طیف، برقرارى شبکه هاى جدید و کیفیت سرویس ایجاد شده از این شبکه ها دارد.

به طور کلى دو نوع آنتن داریم: آنتن همه جهتى و آنتن یک جهتى.

• آنتن هاى همه جهتى از روزهاى اولى که ارتباط بدون سیم شروع شد، از آنتن همه جهتى استفاده مى شد که این آنتن در همه جهات سیگنال را به خوبى دریافت و منتشر مى کند.

الگوى این آنتن همه جهتى شبیه به قطرات آب است که پس از برخورد یک جسم به آب، از سطح آب خارج مى شوند.

در این نوع آنتن به علت این که اطلاعاتى از محل قرار گرفتن کاربرها در دست نیست، سیگنال پراکنده مى شود و تنها درصد کوچکى از سیگنال به هر کاربر مى رسد.

با وجود این محدودیت روش هاى همه جهتى سعى مى کنند این مشکل را با زیاد کردن توان تشعشعى سیگنال هاى ارسال شده رفع نمایند.

در صورت وجود چند کاربر (یا چند منبع تداخل) مشکلات زیادى ایجاد مى شود زیرا سیگنال هایى که به کاربر مورد نظر نرسند براى کاربران دیگر که به عنوان مثال در سیستم سلولى در سلول مجاور قرار دارند، تداخل ایجاد مى کنند.

روش هاى همه جهتى راندمان طیف را کم کرده و استفاده مجدد از فرکانس را محدود مى کنند.

این محدودیت ها باعث مى شود که طراحان شبکه دائماً مجبور به اصلاح شبکه با هزینه هاى گران باشند.

در سال هاى اخیر محدودیت هاى تکنولوژى در مورد کیفیت، ظرفیت و پوشش سیستم هاى بى سیم باعث ایجاد تغییرات در طراحى و قوانین آنتن در سیستم هاى بى سیم شده است.

• آنتن هاى یک جهتى یک تک آنتن نیز مى تواند طورى ساخته شود که در جهات مورد نظر دریافت و ارسال مشخصى داشته باشد.

با رشد روزافزون سایت هاى فرستنده، امروزه بسیارى از سایت ها بخش هاى مشخصى را به عنوان سلول براى خود انتخاب مى کنند.

یک ناحیه با شعاع ۳۶۰ درجه به ۳ زیر ناحیه ۱۲۰ درجه تقسیم و هر یک توسط یک روش انتشارى پوشش داده مى شود.

آنتن هاى هر بخش در یک محدوده مشخص «گین» بیشترى را نسبت به یک آنتن همه جهتى ایجاد مى کنند.

منظور از گین بهره خود آنتن است و این به بهره هاى پردازشى که در سیستم هاى آنتن هوشمند وجود دارد مربوط نمى شود.

با اینکه آنتن هاى قرار داده شده در هر بخش استفاده از کانال را چند برابر مى کنند، ولى کماکان مشکل تداخل بین کانال ها را همانند آنتن هاى همه جهتى دارند.

• سیستم آنتن هوشمند در حقیقت، آنتن ها هوشمند نیستند بلکه سیستم آنتن ها هوشمند هستند.

عموماً هنگامى که این سیستم ها در کنار یک ایستگاه پایه قرار مى گیرند، آنتن هوشمند از یک ارائه آنتنى با قابلیت پردازش سیگنال دیجیتال براى ارسال و دریافت سیگنال به صورت حساس و تطبیقى استفاده مى کند.

به عبارت دیگر، چنین سیستمى مى تواند به صورت اتوماتیک جهت الگو تشعشعى را در پاسخ به محیط سیگنال تغییر دهد.

این مسئله به طرز شگفت انگیزى مشخصه سیستم بى سیم را بهبود مى بخشد.

• علت هوشمندى این نوع آنتن ها در مکان هایى که تعداد کاربر، تداخل و پیچیدگى انتشار زیاد مى شود، به سیستم هاى آنتن هوشمند نیاز خواهد بود.

هوشمندى سیستم ها به امکانات آنها براى پردازش سیگنال دیجیتال برمى گردد.

مانند اکثر پیشرفت هاى مدرنى که در صنایع الکترونیک امروزى صورت گرفته است، فرمت دیجیتال از جهت دقت و انعطاف پذیرى کارکرد چند مزیت دارد.

سیستم هاى آنتن هوشمند سیگنال هاى آنالوگ (نظیر صوت) را گرفته و به سیگنال هاى دیجیتال تبدیل و براى ارسال مدوله مى کنند و در سمت دیگر دوباره آن را به سیگنال آنالوگ تبدیل مى نمایند.

در سیستم هاى آنتن هوشمند این قابلیت پردازش سیگنال با تکنیک هاى پیشرفته (الگوریتم ها) ترکیب شده و براى اداره وضعیت هاى پیچیده استفاده مى شوند.

• اهداف و مزایاى یک سیستم آنتن هوشمند دو هدف سیستم آنتن هوشمند، افزایش کیفیت سیگنال سیستم هاى رادیویى و افزایش ظرفیت از طریق افزایش استفاده مجدد از فرکانس صورت مى گیرد.

گین سیگنال، ورودى چند آنتن با هم ترکیب مى شود تا توان موجود براى برقرارى سطح پوشش مورد نظر بهینه شود.

متمرکز کردن انرژى فرستاده شده به سمت سلول، محدوده سرویس دهى و پوشش ایستگاه پایه را افزایش مى دهد.

مصرف توان کمتر عمر باترى را بیشتر کرده و تلفن همراه را کوچک تر و سبک تر مى کنند.

مقاومت در برابر تداخل و نسبت سیگنال به تداخل را افزایش مى دهند.

هزینه کمتر براى تقویت کننده، مصرف توان و قابلیت اطمینان بیشترى را ایجاد خواهد کرد.

• کاربرد تکنولوژى آنتن هوشمند تکنولوژى آنتن هوشمند مى تواند به نحو موثرى عملکرد سیستم بى سیم را بهبود بخشد و از نظر اقتصادى نیز بسیار به صرفه است.

این تکنولوژى کاربران کامپیوترها، سیستم هاى سلولى و شبکه هاى حلقه محلى بى سیم را قادر مى سازد که کیفیت سیگنال، ظرفیت سیستم و پوشش را بسیار بالا ببرند.

کاربران معمولاً در زمان هاى مختلف، به درصدهاى مختلفى از کیفیت، ظرفیت و پوشش نیاز دارند.

در اصل سیستم هایى که از نظر ساختار به راحتى قابل تغییر باشند، در دراز مدت بهترین و به صرفه ترین راه حل ها محسوب مى شوند.

سیستم هاى آنتن هوشمند با اندکى تغییر، در تمام استانداردها و پروتکل هاى بى سیم قابل اعمال هستند.

قابلیت انعطاف آنتن هوشمند تطبیقى اجازه خلق محصولات و خدمات بسیار سطح بالایى را مى دهد.

آنتن هاى تطبیقى هوشمند به هیچ نوع مدولاسیون یا پروتکل برقرارى ارتباط هوایى محدود نیستند.

این سیستم ها با تمام روش هاى مدولاسیون فعلى سازگار هستند.

احتمالاً طیف بسیار وسیعى از سیستم هاى ارتباطى بدون سیم از مزایاى پردازش مکانى برخوردار مى شوند، مثلاً سیستم هاى سلولى با قابلیت تحرک بالا، سیستم هاى سلولى با قابلیت تحرک کم، کاربردهاى حلقه محلى بدون سیم، مخابرات ماهوراه اى و Lan هاى بدون سیم و به ویژه اینترنت بى سیم براى کامپیوترهاى قابل حمل.

باور بسیارى براین است که پردازش مکانى، جاى تمام روش هاى موجود براى سیستم هاى بى سیم را خواهد گرفت.

معرفی تکنولوژی آنتن‌های هوشمند در شبکه‌های بدون سیم (استفاده بهینه از باند فرکانسی) در سال‌های اخیر، تقاضا برای استفاده از شبکه‌های مخابراتی بدون سیم رشد فزاینده‌ای داشته است.

این افزایش تقاضا، در نسل دوم و سوم شبکه‌های بدون سیم بیشتر مشاهده می‌شود و ممکن است در آینده نزدیک به یک مشکل جدی منجر شود؛ این مشکل جدی چیزی نیست جز پر شدن باند فرکانسی.

تکنولوژی آنتن‌های هوشمند، مرحله جدیدی از نبرد همه‌جانبه با این مشکل جدی و استفاده بهینه از باند فرکانسی و افزایش ظرفیت در شبکه‌های مخابراتی است.

در نوشتار حاضر، به معرفی این تکنولوژی خواهیم پرداخت: آنتن‌های هوشمند از گذشته‌های دور به طور معمول، کلمه آنتن به یک وسیله مکانیکی اطلاق می‌شود که امواج الکترومغناطیسی را به جریان الکتریکی و بالعکس تبدیل می‌کند و ما آن را بیشتر به عنوان یک تشعشع‌کننده می‌شناسیم.

اما در مبحث آنتن‌های هوشمند، کلمه آنتن مفهوم جامع‌تری دارد و شامل یک فرستنده و گیرنده کامل است.

تئوری آنتن‌های هوشمند یا تطبیقی، موضوع جدیدی نیست و از این آنتن‌ها سال‌ها در جنگ‌های الکترونیک استفاده می‌شده است؛ اولین استفاده عملی از آن به جنگ جهانی دوم (1940) بر می‌گردد.

در صنایع نظامی نیاز است که یک هدف را که با سرعت زیاد حرکت می‌کند، ردیابی کنند.

از آنجا که ثابت زمانی گردش مکانیکی آنتن به علت اینرسی زیاد آن، خیلی زیاد است، نمی‌تواند با ثابت زمانی مدارات الکترونیکی گیرنده و فرستنده آنتن منطبق شود و به همین دلیل، سرعت ردیابی به شدت کند می‌شود.

در نتیجه، این ایده مطرح شد که فضا را با چرخش الکترونیکی راستای دید آنتن جاروب کنند.

مراحل رسیدن به آنتن‌های هوشمند فعلی را می‌توان به صورت زیر بیان کرد: نوع اول) adaptive null steering smart antenna نوع دوم) phased array smart antenna نوع سوم) switched beam smart antenna استفاده از آنتن‌های هوشمند نوع اول و دوم در صنایع مخابراتی بسیار پر‌هزینه است و برای پیاده‌سازی آن در شبکه‌های سلولی امروزی، باید تغییرات گسترده‌ای در ساختار این شبکه‌ها ایجاد گردد.

علاوه بر این، به علت زیاد بودن تعداد کاربران و نیز اثرات تضعیف مختلف، بهره آنها بسیار محدود است.

ولی استفاده از آنتن‌های هوشمند نوع سوم، به تغییرات گسترده در شبکه سیار سلولی حاضر نیاز ندارد.

همچنین، با استفاده از الگوریتم‌های مناسب می‌توان بهره آنها را تا حد مطلوب بهبود بخشید.

در ساده‌ترین بیان، آنتن هوشمند آنتنی است که پترن (pattern) آن ثابت نبوده و آن را با شرایط فعلی رادیویی (موقعیت مشترک) تطبیق می‌دهد.

لزوم استفاده از آنتن‌های هوشمند از آنجاییکه برای طراحی شبکه‌های امروزی، تمام تلاش‌ها روی بهینه‌سازی روش‌های مدولاسیون، کدینگ و استانداردها متمرکز بوده‌است، به تکنولوژی‌های مرتبط با آنتن توجه کمتری شده‌است؛ در حالیکه برای رفع نیاز‌های شبکه‌های سلولی آینده باید آنها را تا حد ممکن هوشمند طراحی کرد.

در همین راستا، عمده توجهات روی فیلتر کردن فضا متمرکز شده است.

فیلتر کردن در حوزه فضا، بین کاربرهایی که از یک کانال رادیویی مشترک استفاده می‌کنند، تمایز ایجاد می‌کند و در نتیجه می‌توان از فضا به عنوان یک روش دستیابی (access) در ترکیب با روش‌های دستیابی کنونی نظیر FDMA، TDMA و CDMA استفاده کرد.

ذکر این نکته لازم است که در اینجا منظور از کانال، فرکانس کاریر، شیار زمانی و کد است.

در واقع آنتن هوشمند می‌تواند کاربرهایی را که فرکانس، شیار زمانی و کد آنها یکی است، از هم تشخیص دهد.

آغاز تحقیقات گسترده برای استفاده تجاری از آنتن‌های هوشمند، به سال 1994 بر می‌گردد.

این مساله ممکن است این سوال را مطرح سازد که چرا با این همه تأخیر به فکر استفاده از آنتن‌های هوشمند افتاده‌ایم و نه مثلاً بیست سال پیش؟

در پاسخ به این پرسش باید به دو نکته توجه کرد: 1– در حال حاضر نیاز شدیدی به افزایش ظرفیت در شبکه‌های مخابراتی وجود دارد؛ در حالیکه در گذشته چنین نبوده است.

2- امروزه پردازنده‌هایی با سرعت‌های فوق‌العاده بالا و قیمت مناسب ارائه شده‌است؛ در حالیکه در گذشته از این امکان برخوردار نبودیم.

طبقه‌بندی آنتن هوشمند بسته به اینکه آنتن‌های هوشمند بیم خود را چگونه تولید می‌کنند، می‌توان آنها را به سه دسته تقسیم کرد.

این تقسیم‌بندی در واقع یک سطح هوشمندی به این آنتن‌ها تخصیص می‌دهد: 1- switching beam or switching lobe smart antenna )SBA) در این روش، آنتن هوشمند تعداد محدودی بیم در اختیار دارد و بسته به موقعیت مشترک، بیمی را انتخاب می‌کند که بیشترین مقدار "نسبت سیگنال به نویز ( SNR )" را داشته باشد.

بدین‌ترتیب، توان سیگنال دریافتی افزایش می‌یابد.

این آنتن به سادگی قابل پیاده‌سازی بوده و هم‌اکنون تلاش‌های زیادی جهت استفاده از آن در نسل دوم و سوم شبکه‌های مخابراتی در حال انجام است.

2- tracking beam or dynamically phased array smart antenna )TBA) در این روش که به نوعی تعمیم روش قبلی است، با در نظر گرفتن "جهت سیگنال دریافتی از مشترک (DoA) " می‌توان مشترک را در محدوده سلول توسط یک بیم ردیابی کرد.

این روش باعث بهبود توان سیگنال دریافتی می‌شود.

در یک آنتن آرایه‌فازی، در تغذیه هر آرایه از یک شیفت‌دهنده فاز استفاده می‌شود؛ در نتیجه بین هر دو آرایه یک اختلاف فاز به وجود می‌آید که میزان چرخش بیم آنتن را تعیین می‌کند.

با در نظر گرفتن اختلاف فاز بین دو سیگنال دریافتی از دو آرایه مجاور، می‌توان جهت مشترک را تخمین زد.

3 - optimum combining or adaptive array smart antenna در این روش از همان الگوریتم DoA برای دریافت سیگنال‌های تداخلی استفاده می‌شود.

اما در گیرنده با ضرب کردن این سیگنال‌ها در توابع وزن مناسب، می‌توان بیم آنتن را طوری جهت داد که حداکثر سیگنال دریافت شود.

در واقع در این روش، "نسبت سیگنال به مجموع تداخل و نویز (SINR‌) " بهینه می‌شود.

در هرکدام از روش‌های بالا، سیگنال دریافتی از هر المان آرایه در یک بردار وزن ضرب می‌شود.

آنچه که این روش‌ها را از هم متمایز می‌کند، چگونگی محاسبه این بردار وزن و نیز معیارهای لازم برای محاسبه آن است.

وقتی که آنتن هوشمند به یکی از روش‌های فوق به کار گرفته شد، می‌توان یک طبقه‌بندی دیگر نیز بسته به نوع کاربرد برای آن در نظر گرفت: 1 - high sensitivity reciever )HSR) در این الگو، آنتن هوشمند فقط در حالت uplink به‌کار می‌رود.

بنابراین می‌توان با افزایش بهره، حساسیت آن را افزایش داد.

این مفهوم، چیزی غیر از همان مفهوم diversity که در شبکه‌های مخابراتی پیاده‌سازی شده‌است، نیست.

2- spatial filtering for interference reduction )SFIR) در این الگو، از آنتن هوشمند در هر دو جهت uplink و downlink استفاده می‌شود.

در این حالت بهره آنتن در هر دو جهت افزایش می‌یابد.

بدین‌ترتیب، به نوعی فضا را فیلتر می‌کنند.

3- spatial division multiple access )SDMA) این روش، آخرین گام در تکامل آنتن‌های هوشمند است.

به‌طوریکه با استفاده از آن می‌توان با کاربرهای زیادی که از یک کانال مخابراتی مشترک در یک سلول استفاده می‌کنند به طور همزمان ارتباط برقرار کرد.

تنها عامل جداکننده این کاربرها زاویه فضایی است.

این روش باعث افزایش ظرفیت روش‌های دستیابی قبلی می‌شود.

استفاده از SDMA در سیستم‌های نسل دوم که مبتنی بر TDMA ‌ هستند تا حدی مشکل است ولی پیش‌بینی می‌شود که در آینده نزدیک، SDMA یک جزء اساسی در سیستم‌های مخابراتی نسل سوم مبتنی بر CDMA باشد.

فواید استفاده از آنتن‌های هوشمند افزایش ظرفیت: در نواحی پرجمعیت، تداخل عامل مهم محدودکننده ظرفیت است.

آنتن‌های هوشمند به طور همزمان با افزایش سطح سیگنال مفید دریافتی و کاهش اثر تداخل، SIR را افزایش می‌دهند.

درسیستم‌های ‏CDMA ، تداخل عامل مهمی در محدودکردن ظرفیت محسوب می‌شود.

علت این امر، عدم دقت در تعامد کدها است.

بدین‌ترتیب پیش‌بینی می‌شود که بهبود ظرفیت در سیستم CDMA ‌ خیلی بیشتر از سایر روش‌های دستیابی باشد.

نتایج تجربی برای سیستم CDMA‌ افزایش ظرفیتی از مرتبه 5 و برای سیستم TDMA‌ افزایش ظرفیتی از مرتبه 3 را نشان می‌دهند.

افزیش محدوه تحت پوشش: در نواحیی که توزیع جمعیت پراکنده باشد، با توجه به اینکه می‌توان پَتِرن آنتن را سمت‌گراتر کرد، با استفاده از سیستم‌های هوشمند می‌توان آنتن‌ها را خیلی دورتر نسبت به هم قرار داد که این امر به معنی افزایش محدوده تحت پوشش شبکه بدون سیم است.

افزایش عمر باتری: با توجه به اینکه در سیستم SDMA‌ پَتِرن آنتن سمت‌گراتر می‌شود، توان ارسالی به گوشی افزایش می‌یابد و این مساله باعث افزایش عمر باتری می‌شود.

ارایه سرویس‌های جدید: با استفاده از آنتن‌های هوشمند، اطلاعات مفیدی درباره موقعیت مکانی مشترکان در اختیار خواهیم داشت.

از این اطلاعات می توان جهت ارایه سرویس‌های جدید به مشترکین بهره جست.

افزایش امنیت مکالمات: از آنجا که برای استراق سمع یک ارتباط باید مشترک مزاحم دقیقاً در همان زاویه فضایی که آنتن BS ، مشترک مورد نظر را می‌بیند قرار داشته باشد، استراق سمع هنگام استفاده از آنتن‌های هوشمند بسیار مشکل است.

کاهش انتشار multi-path : با استفاده از یک بیم باریک در BS ‌ برای ارتباط با مشترک، انتشار multi-path در BS کاهش می‌یابد.

البته این کاهش انتشار خیلی چشمگیر نیست.

هزینه‌ها و معایب استفاده از آنتن‌های هوشمند پیچیدگی تجهیزات فرستنده و گیرنده: با توجه به مباحث قبلی، تجهیزات به‌کاررفته در یک آنتن هوشمند خیلی پیچیده‌تر از آنتن‌های فعلی است.

علاوه‌بر این، الگوریتم‌های تشکیل بیم نیاز به محاسبات پیچیده دارند.

به این معنی که BS ‌های آنتن‌های هوشمند نیاز به پردازنده‌های قدرتمند و سریع دارند.

در نتیجه، هزینه آنها خیلی بیشتر از BS ‌های آنتن‌های امروزی است.

پیچیدگی مدیریت منابع رادیویی: علیرغم آنکه آنتن هوشمند یک تکنولوژی رادیویی است، ولی استفاده از آن تقاضاهای جدیدی را از مدیریت شبکه، مدیریت حرکت و مدیریت منابع (عملیاتی که عمدتاً در لایه سوم و اندکی در لایه چهارم صورت می‌گیرند) درخواست می‌کند که این مساله حجم پردازشی را که مدیریت شبکه باید انجام دهد به‌شدت افزایش می‌دهد.

در نتیجه، مدیریت منابع رادیویی پیچیده‌تر می‌شود.

هنگامی که باید تماس جدیدی برقرار شود و یا تماس فعلی از یک سلول به سلول دیگر handover شود، BS مورد نظر هیچگونه اطلاعاتی از موقعیت فضایی و زاویه‌ای موبایل مورد نظر ندارد.

در این وضع، ابزارهایی جهت یافتن موقعیت موبایل لازم است.

این عمل می‌تواند بدین طریق صورت گیرد که در BS ‌ یک بیم به طور دائم فضا را جاروب کند تا ببیند که آیا مشترک دیگری برای برقراری تماس، درخواست داده است یا نه.

این بیم را اصطلاحا tracking beam می‌نامند.

روش دومی نیز با استفاده از یک سیستم موقعیت‌یابی خارجی نظیر GPS وجود دارد.

در حالتی‌که عمل handover لازم باشد، علاوه‌بر روش‌های فوق، روش سومی نیز وجود دارد.

بدین‌ترتیب که برای حدس زدن سلولی که موبایل قصد رفتن به آن را دارد از اطلاعات زاویه‌ای و فضایی موبایل استفاده کنیم.

همانطوریکه که گفتیم، در سیستم SDMA ، کاربرهای مختلف در درون یک سلول از یک کانال مخابراتی مشترک استفاده می‌کنند و تنها زاویه فضایی‌شان باهم فرق دارد.

حال اگر بین این کاربرها تصادم زاویه‌ای رخ دهد، برای اینکه ارتباط ادامه داشته باشد یکی از آنها باید بلافاصله به کانال دیگری فرستاده شود.

این بدین معنی است که در این سیستم، علاوه بر آن handover ی که در سیستم‌های قبلی نظیر CDMA و TDMA داشتیم به یک intracell handover هم نیاز داریم.

بزرگی اندازه فیزیکی: برای اینکه آنتن هوشمند بهره مطلوب را داشته باشد، نیاز به آنتن آرایه‌ای با المان‌های زیاد داریم.

طبق آزمایش‌های صورت گرفته، آرایه‌هایی با 6 الی 10 المان برای محیط‌های outdoor پیشنهاد می‌شود.

فاصله این المان‌ها از هم حدود 4/0 الی 6/0 طول‌موج است.

با این توصیف، یک آنتن آرایه‌ای مشتمل بر 8 المان در فرکانس MHz 900 ، حدود m 2/1 و در فرکانس GHz 2 ، حدود cm 60 طول دارد.

با توجه به تمایل عمومی برای استفاده از BS ‌هایی با ابعاد کوچک که غیر قابل رویت باشند، این ابعاد خیلی مناسب نمی‌باشند.

آنتن فضایی ناسا عکس از nasa.org این گامی کوچک برای یک مرد و جهشی بزرگ برای بشر است.

این پیغام که برای نخستین بار از ماه نشین آپولو 11،توسط نیل آرم استرانگ* در هنگام گام نهادن بر روی سطح ماه به زمین ارسال شد ، بوسیله آنتن 64 متری شبکه ارتباط فراگیر فضایی ناسا* به گوش تمام جهانیان رسید.

این آنتن در طی چهل سال فعالیت خود در زمینه اکتشافات فضایی و ایجاد ارتباط با فضاپیما ها ،کاوشگر های فضایی و مدار گرد ها نقش بسیار حیاتی داشته است.

علاوه بر آن در طی سال ها به عنوان تنها رابط میان فضانوردان در سری ماموریت های ماه نشین آپولو *با و مهندسین ناسا در زمین بوده است.

اما یکی از مهمترین فعالیت های این آنتن، در یافت نخستین تصاویر واضح از سیارات گازی منظومه شمسی، مانند مشتری ،زحل،اورانوس و نپتون و تعدادی از حلقه های دو سیاره زحل و اورانوس که توسط کاوشگر هایی همچون پایونیر،ویجر،گالیله و کاسینی بوده است.

این آنتن در هر 5 ماموریت اکتشافی مریخ ،مانند مدار گرد های مارس گلو بال سرویر(نقشه بردار مریخ)،مارس ادیسه ،مارس اکسپرس همچنین دو مریخ نورد روح و فرصت و در نهایت مدار گرد اکتشافی مریخ همکاری داشته است.

داستان ساخت این آنتن عظیم فضایی به سال 1963 میلادی باز می گردد ،زمانی که رقابتی بسیار گسترده بین دو قطب قدرتمند فضایی جهان یعنی آمریکا و شوروی آغاز شده بود.

تا آن زمان دانشمندان از آنتن های بسیار کوچکی برای ایجاد ارتباط با ماموریت های خود که بیش از مدار زمین هم پا فراتر نمی گذاشت استفاده می کردند.

با گذشت زمان و پیشرفت روز افزون ماموریت های فضایی به خصوص سری ماموریت های مارینر که هدف آن بررسی سیاره سرخ منظومه شمسی،مریخ بود بیش از پیش نیاز به داشتن تجهیزات ارتباطی گسترده و پیشرفته تر احساس می شد.

بر طبق برنامه ریزی های انجام شده قرار شد آنتی با اندازه 64 متر در یکی از بخش های سه گانه شبکه ارتباط فراگیر فضایی در منطقه ای به نام گلداستون در ایالات متحده ساخته شود.در سال 1963 شرکت رور با قردادی 12 میلیون دلاری از سوی ناسا، مسئولیت ساخت این آنتن عظیم را بر عهده گرفت.

پس از دو سال اجرای پروژه ساخت آزمایش های اولیه به منظور سنجش میزان قابلیت دیش در دریافت سیگنال های ارسالی آغاز شد.

در سال 1966 متخصصین ناسا دهانه آنتن را در جهت کاوشگر مارینر 4 که پس از گردش پیرامون سیاره سرخ در سال 1965به دلیل نقص و ناتوانی آنتن های کوچک قبلی ارتباطش با زمین قطع شد و به عبارت دیگر در فضا گم شده بود،قرار دادند.

پس از مدتی اولین سیگنال ارسالی فضا پیمای مارینر 4 توسط آنتن فضایی ناسا دریافت شد.

بعد ها به خاطر یادبود این اتفاق مهم لقب سیاره سرخ یعنی مارس را بر روی آنتن فضایی گلداستون نهادند.

اما نام اصلی یا به عبارت بهتر نام اختصاصی این آنتن فضایی ،ایستگاه ژرف فضایی 14* می باشد.

در نهایت پس از سه ماه آزمایش،تکمیل مراحل نهایی و آموزش سایر پرسنل مرتبط با فعالیت های آنتن فضایی، در سال 1996 به صورت رسمی به عنوان نخستین آنتن 64 متری وابسته به شبکه ارتباط فراگیر فضایی ناسا شروع به کار کرد.

این شبکه شامل امکانات و تجهیزات ارتباطی بسیار گسترده و فراگیر که در بخش های مختلف در سراسر زمین به عرض 120 درجه قرار دارد می شود.

این سه منطقه عبارتند از گلداستون در ایالات متحده،مادرید در اسپانیا و کانبرا در استرالیا.

همانطور که زمین به دور محور خود می گردد این مناطق استراتژیک به متخصصینی که وظیفه هدایت ماموریت های فضایی پیرامون منظومه شمسی و یا فراتر ، از زمین را دارند این اجازه را می دهد که با فضاپیماها و یا کاوشگر های فضایی در ارتباط باشند و نحوه پیشرفت ماموریت ها را بررسی کنند.

در اواخر دهه 1960 میلادی تقریبا تمام ماموریت های آپولو با همکاری این آنتن فضایی صورت گرفت .

در پایان ماموریت آپولو 13 ، هنگامی که فضا نوردان در حال بازگشت به زمین بودند ناگهان پیغام تکان دهنده ای تحت عنوان "هوستن ما به مشکل برخوده ایم" تمام و ناظران زمینی را دچار دلهره و اضطراب کرد .

در آن شرایط بحرانی ، مهندسین و متخصصین بیش از هر چیز برای بازگشت ایمن کپسول حاوی فضانوردان به زمین نیاز به برقراری ارتباط با آنها داشتند ، در نهایت با کمک آنتن فضایی، فضانوردان توانستند در سلامت کامل بر روی زمین فرود بیایند.

با گذشت زمان، تعداد و گستره ماموریت های اکتشافی ناسا افزایش یافت.

به دنبال آن، میزان قابلیت دریافت سیگنال های ارتباطی این آنتن نیز افزایش یافت که همکاری با ماموریت مریخ نشین وایکینگ در اواسط دهه 1970 میلادی، نقطه عطفی در جهت پیشبرد میزان ظرفیت این آنتن است.

سرانجام در سال 1988 میلادی همزمان با ارسال نخستین عکس های فضاپیمای ویجر2 از سیاره دوردست نپتون، اندازه آنتن به 70 متر گسترش یافت.

امروزه این آنتن فضایی نقش بسیار مهمی در فرایند ارتباطی فضایی ایفا می کند.

علاوه بر آن، از این آنتن در سیستم های پژوهشی راداری در منظومه شمسی و تعیین موقعیت سایر سیارات ، سیارک ها و ستارگان دنباله دار و مسیر حرکتشان استفاده می شود و متخصصین با تحلیل داده ها به بررسی آنها می پردازند .همچنین دانشمندان از این راه می توانند احتمال برخورد اجرام آسمانی با زمین را پیش بینی کنند.

آنتن فضایی ناسا با رادیو تلسکوپ ها و سیستم های بررسی از راه تداخل سنجی و همچنین سایر ایستگاه های شبکه فراگیر ارتباط فضایی در ارتباط است.

علاوه بر موارد فوق در تقابل با سایر ایستگاه ها به اندازه گیری دقیق جهت گیری زمین می پردازند.

اطلاعات بدست آمده در این فرایند نقش بسیار مهمی در جهت تعیین زمان و موقعیت مکانی پرتاب فضاپیما ها و سایر کاوشگر ها دارا می باشد.

با توجه به ماموریت های کنونی ناسا و سایر ماموریت هایی که در زمان های آتی به فضا خواهند رفت ،این آنتن فضایی و سایر آنتن های شبکه فراگیر ارتباطی فضایی به همراه سایر متخصصین وابسته به این گروه، سال های بسیار پر مشغله ای در پیش دارند.

*(اولین انسانی که بر روی ماه قدم گذاشت) *(در بین سال های 1967 تا 1972 تعداد 12 فضانورد در طی ماموریت های ماه نشین آپولو بر روی ماه فرود آمدند.) *(Deep Space Network) *(Deep Space Network Station 14) منبع NASA – forty years of space talk Carolina Martinez/JPL Nasa.gov آنتن RFID آنتن ها برای کاربردها و محیط های مختلفی طراحی می گردند و بصورت آنتن قابل استفاده روی میز ، دروازه ای و در سایز های مختلف تولید می گردند .

برای کاربردهای خاص می توان آنتن خاصی طراحی نمود .

برای کاربردهایی که نیاز به قرائت اتوماتیک پالت یا جعبه در انبار ها و فروشگاهها دارند از سیستم های دروازه ای که قابل نصب بر روی دربهای استاندارد 2.5 متری می باشند استفاده می شود .

این آنتنها بسهولت قابل نصب هستند و بر روی خود قرائت کننده نصب شده دارند که تا چهار آنتن را پشتیبانی می کنند و در عمل می تواند اطلاعات پالتهای تکی یا چند گانه را با هم اخذ نماید .

مزیت این آنتن برای تحویل و ارسال کالا در قرائت در حال گذر کالا از دروازه می باشد .

آنتن چه از طریق بی سیم یا شبکه داخلی قابل راه اندازی می باشد.

آیا تشعشعات ساطع شده از آنتن های BTS تلفن همراه مضرر است ؟

مدیرکل طرح و مهندسی شرکت ارتباطات سیار گفت: فاصله‌ی قرار گرفتن بخش فرستنده و گیرنده‌ی آنتن‌های BTS تلفن همراه که امواج از آن‌ها خارج می‌شود تا زمین، بگونه‌ای است که ضرری متوجه افراد نیست.

مهندس ”محمد حسین فلاح اصغری” در گفت‌وگو با خبرنگار سرویس ارتباطات خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، در مورد تاثیر امواج آنتن‌های BTS تلفن‌همراه بر بدن افراد با بیان این که تمام امواج الکترومغناطیسی فی‌الذات مضر نیستند، گفت: بحث مضر بودن امواج برای آسیب‌رسانی به بدن انسان به قدرت فرستنده، شدت تشعشع و زمانی که فرد در برابر آن قرار می‌گیرد، بستگی دارد.

وی خاطرنشان کرد: محاسبات و اندازه‌گیری‌های صورت گرفته در مورد مضر بودن امواج BTSهای تلفن همراه نشان می‌دهد، فاصله‌ی قرار گرفتن بخشی از آنتن که امواج از آن خارج می‌شود، تا سطح زمین و محل رفت و آمد افراد بگونه‌ای است که ضرری متوجه مردم نیست.

وی، ادامه داد: تا امروز در سایر کشورها نیز که زودتر از ما نسبت به نصب همین نوع تجهیزات با شرایط فعلی اقدام کردند، گزارش مستندی مبنی بر مضر بودن تشعشعات مذکور ارائه نشده است و اخیرا گزارشی از شبیه‌سازی برای دریافت تاثیرات امواج در آزمایشگاهی خارج از کشور دریافت شده که نشان می‌دهد امواج در باند فرکانسی و شدت تشعشعات موجود به انسان صدمه نمی‌رساند.