فایل ورد کامل مقاله امواج رادیویی؛ بررسی علمی، فناوری و نقش آن‌ها در ارتباطات و سیستم‌های مخابراتی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله امواج رادیویی؛ بررسی علمی، فناوری و نقش آن‌ها در ارتباطات و سیستم‌های مخابراتی دارای ۵۳ صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله امواج رادیویی؛ بررسی علمی، فناوری و نقش آن‌ها در ارتباطات و سیستم‌های مخابراتی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است

بخشی از فهرست مطالب پروژه فایل ورد کامل مقاله امواج رادیویی؛ بررسی علمی، فناوری و نقش آن‌ها در ارتباطات و سیستم‌های مخابراتی

مقدمه  
اختراع و تاریخچه  
ماهیت امواج رادیویی  
نحوه برخورد امواج رادیویی با بافتها  
امواج RF در امواج رادیویی  
آسایش فیزیک امواج RF  
پیشرفتهای قرن بیستم  
چگونگی انتشار امواج رادیویی  
محدوده فرکانسی امواج رادیویی و نوع انشار آنها  
پدیده ی فدینگ(FADING)_محو شدن  
طول امواج  
شیوه‌های انتشار امواج رادیویی  
طول امواج رادیویی  
طیف فرکانس امواج رادیویی  
تقسیم بندی باند ها و فرکانس ها  
جدول باندهای فرکانسی  
فرکانس‌های مخابراتی  
باندهای فرکانسی  
تخصیص فرکانس  
تداخل فرکانسی  
هماهنگی فرکانسی  
RFID  
کاربردهای RFID در حوزه درمان و بیمارستان  
پیگیری اشیا و لوازم پزشکی  
پیگیری بیماران  
کنترل تجهیزات خاص بیمارستانی  
دریافت اطلاعات و مشخصات بیمار  
نصب برروی بسته‌های دارو  
نصب برروی بسته های فرآورده های خونی  
استفاده در آزمایشگاه  
تجهیزات مورد نیاز جهت پیاده سازی طرح RFID  
نشانه غیر فعال RFID  
نشانه فعال RFID  
ID Reader  
Data Reader / Writer  
بستر ارتباطی  
کنسول های مانیتورینگ  
سرور مرکزی  
اتصال با سایر نرم افزارها  
اجرای طرح RFID در بیمارستان  
سیستم شناسایی بیماران  
سیستم شناسایی پرسنل  
امواج رادیویی بر بستر فیبر نوری  
منابع  

بخشی از منابع و مراجع پروژه فایل ورد کامل مقاله امواج رادیویی؛ بررسی علمی، فناوری و نقش آن‌ها در ارتباطات و سیستم‌های مخابراتی

کتاب فزیک اوهانیان

کتاب فیزیک هالیدی

کتاب فیزیک برای سرگرمی

کتاب اپتیک زبان اصلی نوشته بنجامین کروال

فرهنگ لغت دهخدا

مقدمه

امواج رادیویی، بخشی از طیف گسترده امواج الکترومغناطیسی را تشکیل می‌دهند. به دلیل ماهیت حامل بودن اکثر این امواج، در ادبیات علمی بیشتر با عنوان «موج حامل» از آنها یاد می‌شود .موج حامل در اصطلاح، به موجی الکترومغناطیسی با فرکانس،‌ فاز و دامنه مشخص اطلاق می‌شود که توسط یک دستگاه فرستنده برای حمل یک سیگنال مشخص الکتریکی تولید می‌شود. روش‌های مختلفی برای سوار کردن سیگنال بر روی موج حامل وجود دارند. فرکانس یا بسامد عبارت است از تعداد ارتعاشات یک موج الکترومغناطیسی (یا حامل) در واحد ثانیه. این کمیت فیزیکی با واحد هرتز اندازه‌گیری می‌شود. کیلو، مگا و گیگا هرتز همگی ضرایبی برای بیان این واحد هستند. فرکانس‌های ارتباطات فضایی عمدتاً در باندهای مگا و گیگاهرتز هستند. مقدار این کمیت از حاصل‌ضرب طول موج (طول یک دوره تناوب موج، به واحد متر) در سرعت نور (به واحد متر بر ثانیه) به دست می‌آید. در واقع می‌توان گفت طول موج و فرکانس دو بیان از یک کمیت هستند .در ادبیات فناوری فضایی، در موارد مربوط به ارتباطات مخابراتی بیشتر از فرکانس و در امور مربوط به سنجش از دور یا انواع محموله‌های غیرمخابراتی ماهواره‌ها، از طول موج استفاده می‌شود .در اصطلاحات و محاورات مربوط به مخابرات، واژه فرکانس کاربرد بسیار فراوانی دارد. اگر بخواهیم در مثالی خارج از تعاریف دقیق و علمی فیزیک، یک بیان عامیانه برای درک مفهوم آن در مخابرات ارائه دهیم، می‌توان گفت که فرکانس، مشخصه‌ای از یک موج رادیویی است که آن را با سایر امواج رادیویی متمایز می‌سازد. امواج تلفن همراه، رادیو، بی‌سیم، تلویزیون و ;، همگی امواج مخابراتی هستند، اما فرکانس موج حامل آنها با هم تفاوت زیادی دارد. بنابراین، هر کدام گیرنده خاص خود را دارند که فقط فرکانس‌های محدوده خود را دریافت کرده و فراتر از محدوده تعریف شده را فیلتر می‌کنند.هرقدر فرکانس یک موج بیشتر باشد، تولید و دریافت آن نیز به لحاظ فناوری پیچیده‌تر و حساس‌تر خواهد ‌بود

اختراع و تاریخچه

اینکه چه کسی مخترع اصلی رادیو است، که در آن زمان تلگراف بی سیم نامیده می‌شد، مورد اختلاف است. ادعاهایی وجود دارد که ناتان ستابلفیلد رادیو را پیش از تسلا و مارکونی ساخت، اما به نظر می‌رسد که دستگاه وی به جای ارسال رادیویی با ارسال القایی کار می‌کرده است. انسان بیش از ۱۰۰ سال است که با امواج الکترومغناطیسی آشناست و امروز از آنها به طور وسیعی در زندگی خود استفاده می‌کند و این امواج در یک میدان مغناطیسی و یک میدان الکتریکی عمود بر هم بوجود آمده‌اند. ویژگی بارزشان که آنها را متمایز ساخته این است که برای سیر نیاز به محیط‌ هادی ندارد و در خلا به راحتی حرکت می‌کنند. امواج رادیویی نیز دسته‌ای از این فیزیک امواج هستند
پایه‌های تئوری انتشار امواج الکترومغناطیسی برای اولین بار توسط جیمز کارل ماکسول در سال ۱۸۷۳م در مقاله‌ای تحت عنوان یک تئوری دینامیک از میدان الکتریکی که به انجمن رویال ارائه شده بود، بیان شد که نتیجه کار وی در طی سالهای بین ۱۸۶۱م تا ۱۸۶۵م بود. در سال ۱۸۹۳م در سنت لوییس میسوری ، نیکلا تسلا اولین نمایش عمومی ارتباطات رادیویی را انجام داد

او در مقابل مؤسسه فرانکلین در فیلادلفیا و انجمن روشنایی الکتریکی ملی اصول ارتباطات رادیویی را به دقت شرح و توضیح داد. تجهیزاتی که او استفاده کرد تمامی اجزایی را که قبل از ساخته شدن تیوب خلا در سیستمهای رادویی وجود داشت، دارا بودند. او بر خلاف مارکونی و دیگران که از کوهیرر استفاده می‌کردند، برای اولین بار از گیرنده‌های مغناطیسی استفاده کرد
در سال ۱۸۹۴م سر الیور لوج نشان داد که می‌توان با استفاده از یک آشکار ساز با نام کوهیرر پیام دادن توسط امواج رادیویی را ممکن ساخت. این آشکار ساز متشکل از تیوبی پر شده با براده‌های آهن بود که توسط تمیستوکل کالزچی ـ اونستی در فرموی ایتالیا در سال ۱۸۸۴م ساخته شده بود. بعدها ادوارد برنلی از فرانسه و الکساندر پوپوف از روسیه نسخه بهبود یافته‌ای از کوهیرر را ابداع کردند. مردم روسیه ادعا می‌کنند پوپوف که سیستم ارتباطاتی عملیای بر پایه کوهیرر ساخت‏، مخترع رادیو بوده است.فیزیکدانی هندی با نام جاجدیش چاندرا بوس استفاده از امواج رادیویی را به صورت عمومی در تاریخ نوامبر ۱۸۹۴م در کلکته نمایش داد، اما او مایل به ثبت کارش نبود. در سال ۱۸۹۶م گاگلیلمو مارکونی جایزه آنچه که گاها به عنوان اولین حق ثبت اختراع رادیو در دنیا با شماره (حق ثبت اختراع بریتانیا ۱۲۰۳۹ از آن یاد می‌شود، را دریافت کرد، بهبود در ارسال ضربه‌های الکتریکی و سیگنالها و در نتیجه بهبود دستگاهها.در سال ۱۸۹۷م در ایالات متحده برخی پیشرفتهای کلیدی در رادیو توسط نیکولا تسلا بوجود آمد و به نام او ثبت شد. در سال ۱۹۰۴م دفتر ثبت اختراع ایالات متحده احتمالا به دلیل پشتیبانهای مالی مارکونی که شامل توماس ادیسون و اندریو کارنجی می‌شد، تصمیم گرفت که حق ثبت اختراع رادیو را به مارکونی اعطا کند. برخی اعتقاد دارند که دولت ایالات متحده بدین دلیل حق ثبت اختراع را به تسلا نداد که از مجبور شدن به پرداخت حق امتیازی که نیکولا تسلا برای استفاده دولت از حق ثبت اختراعش مطالبه می‌کرد خودداری کند

در سال ۱۹۰۹م مارکونی به همراه کارل فردیناند براون جایزه نوبل فیزیک را برای تلاشهایی برای ساخت تلگراف بیسیمدریافت کردند. به هرحال کمی بعد از مرگ تسلا در سال ۱۹۴۳م اختراع تسلا (شماره ۶۴۵۵۷۶) توسط دادگاه عالی ایالات متحده به وضع اول بازگشت. این تصمیم بر این اساس گرفته شده بود که تسلا کارهایی را پیش از حق ثبت مارکونی انجام داده بود. برخی معتقدند که این کار احتمالا به دلایل مالی انجام شده است تا دولت بتواند از پرداخت خساراتی که شرکت مارکونی ادعا می کرد که به دلیل استفاده اختراعش در جریان جنگ اول باید دریافت کند، سر باز زند. برخی حدس می‌زنند که دولت در ابتدا حق ثبت اختراع را به ماکونی داد تا هر گونه ادعای تسلا را برای جبران خساراتش بی اعتبار کند.مارکونی اولین کارخانه بی سیم را در جهان در خیابان هال ، در چلمسفورد انگلستان در سال ۱۸۹۸م افتتاح کرد و حدود ۵۰ نفر را نیز استخدام کرد. در حوالی ۱۹۰۰م تسلا برج واردنکلیف را افتتاح کرد و شروع به تبلیغ خدمات آن کرد. در سال ۱۹۰۳ ساختمان برج تقریبا کامل شد. نظرات مختلفی وجود دارد که چگونه تسلا قصد داشت به اهداف این سیستم (آنگونه که بیان شده یک سیستم ۲۰۰ کیلو واتی) بی سیم دست یابد. تسلا ادعا کرد که واردنکلیف به عنوان بخشی از سیستم انتقال جهانی ، قابلیت دریافت و ارسال مطمئن چند کاناله اطلاعات ، جهتیابی جهانی ، هماهنگی زمان و یک سیستم جهانی موقعیت را دارا خواهد بود.اختراع بزرگ بعدی آشکار ساز تیوب خلا بود که توسط تیمی از مهندسین وستینگهاوس ساخته شد. در شب کریسمس سال ۱۹۰۶م ، ریجینالد فسندن (با استفاده از مدار بازز) اولین ارسال صوتی رادیویی را از برنت راک ، ماساچوست انجام داد. کشتیهای روی دریا امواج ارسال شده‌ای را شنیدند که شامل صدای فسندن در حال نواختن آواز اوه شب مقدس با ویلون و خواندن متنی از انجیل بود. اولین برنامه خبری رادیویی توسط ایستگاه ۸MK در میشیگان در ۳۱ آگوست ۱۹۲۰م ارسال شد. اولین پخش بی سیم منظم برنامه‌های سرگرمی جهان در سال ۱۹۲۲م از مرکز تحقیقاتی مارکونی در ریتل نزدیک چلمسفورد ، انگلستان شروع شد که مکان اولین کارخانه بی سیم نیز بود.رادیوهای اولیه تمامی توان فرستنده را از طریق یک میکروفن کربنی ارسال می کردند. درحالی که برخی از رادیوها از نوعی تقویت جریان الکتریکی یا باتری استفاده می‌کردند، از اواسط دهه ۱۹۲۰م اکثر انواع گیرنده‌ها دستگاههای کریستالی بودند. در دهه ۱۹۲۰م تیوبهای خلا تقویت کننده منجر به انقلابی در گیرنده‌های رادیویی و فرستنده‌های رادیویی شد. بین سالهای ۱۸۸۶م و ۱۸۸۸م ، هاینریش رودلف هرتز برای اولین بار تئوری ماکسول را از طریق آزمایشاتش تأیید کرد. آزمایشات وی نشان می‌دادند که تشعشعات رادیویی تمامی خواص امواج (که امروزه امواج هرتز خوانده می‌شوند) را دارا هستند، و کشف کرد که معادلات الکترومغناطیس را می‌توان به صورت معادلات مشتقات جزئی بازنویسی کرد که معادلات موج نامیده شد

ماهیت امواج رادیویی

هر اتم از الکترون و نوترون تشکیل شده است. نوترون و پروتون در مرکز قرار گرفته‌اند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند و الکترونها اطراف هسته می‌چرخند. هسته بعضی از اتم‌ها به دلیل پروتونهای آنها خنثی می‌شود. دارای حرکت وضعی هستند. یعنی به دور محور خود می‌چرخند. این نوع حرکت را حرکت اسپنی می‌گویند، که ویژگیهای طبیعی هسته‌ها است. همچنین هسته به دلیل وجود پروتون دارای بار مثبت هست و از هر ذره بارداری که حرکت داشته باشد‌، فیزیک امواج الکترومغناطیس تابش می‌شود.بطور کلی فیزیک امواج ، از جمله فیزیک امواج الکترومغناطیسی دارای فرکانس هستند. در اینجا فرکانس به معنی تعداد نوسانهای میدان الکتریکی یا مغناطیسی در واحد زمان از هر نقطه از فضا است. اگر نیروی محرکی را با فرکانس یکسان با فرکانس طبیعی نوسانگر بکار ببریم دامنه حرکت نوسانی یعنی حداکثر فاصله‌ای تا نقطه‌ای از موج از مرکز تعادل می‌گیرد افزایش می‌یابد، که این پدیده را تشدید می‌گویند. امواج رادیو نوعی از تشعشعات الکترومغناطیسی هستند و هنگامی بوجود میآیند که یک شی باردار شده با فرکانسی که در بخش فرکانس رادیویی (RF) طیف الکترومغناطیسی قرار دارد شتاب بگیرد. این محدوده فرکانس از ده ها هرتز تا چند گیگا هرتز تغییر میکند. تشعشعات الکترومغناطیسی توسط نوسانات میدانهای الکتریکی و مغناطیسی انتشار مییابند و از طریق هوا و نیز خلا به همان خوبی عبور میکنند و نیازی به واسطه انتقال ندارند. در مقابل، دیگر انواع تشعشعات الکترومغناطیسی با فرکانس هایی بالای محدوده RF به این شرح اند: اشعه گاما، اشعه X و مادون قرمز، ماوراء بنفش و نور مرئی
وقتی که امواج رادیویی از یک سیم عبور می‌کنند، میدان الکتریکی و مغناطیسی متغیر آنها (بر حسب شکل سیم) جریان و ولتاژی متناوب در سیم القا می‌کنند. این جریان و ولتاژ را میتوان به سیگنالهای صوتی و دیگر انواع سیگنال تبدیل کرد که اطلاعات را انتقال دهند. با وجودی که واژه رادیو برای توصیف این پدیده به کار میرود، ارسال داده‌هایی که ما به عنوان تلویزیون ، رادیو ، رادار و تلفن می‌شناسیم، همگی در کلاس انتشار فرکانس رادیویی هستند

   نحوه برخورد امواج رادیویی با بافتها

در بیشتر اجسام مانند بافت نرم هسته‌ها دارای راستای دوقطبی تصادفی هستند‌، در نتیجه برآیند کلی موجها به دلیل اینکه همدیگر را خنثی می‌کنند صفر است. ولی اگر میدان مغناطیسی در اطراف نمونه ایجاد کنیم، بخشی از اتمهای H که انرژی کمتری دارند در راستای میدان و عده‌ای دیگر که انرژی بیشتر دارند‌، در خلاف راستای میدان قرار می‌گیرند. در اثر ایجاد این میدان H یا هر هسته فعال تشدید مغناطیسی دارای حرکت انتقالی نیز می‌شود و در راستای یک دایره با زاویه نسبت به خط عمود چرخش می‌کند. بسامد این حرکت برای اتمها متفاوت است و به نوع هسته و بزرگی میدان بستگی دارد.هرچقدر میدان مغناطیسی قویتر باشد، بسامد چرخش انتقالی افزایش می‌یابد. بسامد چرخش هسته دارای حرکت اسپینی را حول میدان بزرگتر ، بسامد لارمور می‌گویند. با محاسبه فرکانس لارمو ، می‌توان نسبتی به نام نسبت ژیرومغناطیسی را محاسبه کرد. که آنرا با «» نشان می‌دهند. هر هسته دارای نسبت ژیرومغناطیسی ویژه خود است و با کمک آن می‌توان نوع هسته را تعیین کرد. این نسبت برای اتم H وقتی در میدان مغناطیسی یک تسلا قرار می‌گیرد. برابر ۴۲۵۷ است

امواج RF در امواج رادیویی

با ایجاد یک میدان مغناطیسی رادیو فرکانسی قوی تمام هسته‌ها را در راستای آن قرار دهیم. در RF برای ایجاد تصویر مطلوب باید به گونه‌ای باشد که زاویه انحراف راستای حرکت از حالت و پایه برابر ۹۰ درجه شود. اگر فرکانس میدان با فرکانس لارمور هسته یکی باشد پدیده تشدید رخ می‌دهد. این حالت را برانگیختگی هسته می‌گویند. وقتی که میدان قطع می شود پروتونها که انرژی دریافت کرده به تراز انرژی بالاتر رفته بوده ، انرژی خود را به صورت فیزیک امواج RF و به مقدار ناچیزی هم به صورت گرما از دست می‌دهند

آسایش فیزیک امواج RF

میزان انرژی جذب شده توسط هسته به شدت RF در مدت زمان اعمال موج RF بستگی دارد. و میزان انرژی که پروتون به اطراف می‌فرستد به هسته و ترکیبات شیمیایی مواد اطراف مربوط می‌شود. این پدیده از دست دادن انرژی و بازگشت به حالت پایه را آسایش و زمان لازم برای رسیدن به حالت پایه را زمان آسایش می‌گویند. پدیده آسایش یا از دست دادن انرژی به صورت فیزیک امواج RF به دو صورت روی می‌دهد. یا موج روی بافت اثر می‌گذارد، که به آن آسایش اسپین شبکه یا آسایش طولی می‌گویند و با T_۲ نشان می‌دهند و T_۱ اسپین خود مولکول یا مولکولهای دیگر اثر می‌گذارد. که به آن آسایش اسپین شبکه یا آسایش عرضی می‌گویند و با T_۲ نشان می‌دهند. و به عبارت دیگر T_۱ مدت زمانی است که طول می‌کشد تا پروتون به انرژی اولیه‌اش برسد. و T_۲ مدت زمانی است که طول می کشد تا دامنه موج RF ضعیف شود و از بین برود

پیشرفتهای قرن بیستم