تکرار کننده چیست

ریپیتر  یا تکرار کننده چیست و چه کاربردی دارد

در ارتباطات از راه دور ، یک تکرار کننده وسیله الکترونیکی است که سیگنال را دریافت می کند و آن را مجدداً انتقال می دهد. از تکراركنندها برای گسترش انتقال فضای ارتباطی استفاده می شود تا سیگنال بتواند مسافت های طولانی تر را پوشش ارتباطی دهد و یا در طرف دیگر انسداد طول موجی انجام هد. بعضی از تکرار کننده ها یک سیگنال یکسان را پخش می کنند و میتوانند در یک فرکانس  عملیات تکرار را انجام دهند، اما روش انتقال آن به سیستم های دیگر توسط یه بافل تغییر میکند ، به عنوان مثال ، در یک فرکانس مشخص  مقدار گیرنده با مقدار  فرستنده فرق کند و یا سرعت دیگر  را انتقال دهدbaud .
چندین نوع تکرارکننده وجود دارد.نوع اول تکرارکننده های تلفن همراهو تقویت کننده در یک خط تلفن موبایل است ،نوع دوم تکرار کنندهای نوری یک مدار نوری است که پرتو نور را در یک کابل فیبر نوری تقویت می کند. و نوع سوم تکرار کنندها رادیوییهستند که یک گیرنده و فرستنده رادیویی است که یک سیگنال رادیویی را گرفته و با توان بیشتر  از نو ارسال می کند.

تکرار کننده ها چطور کار میکنند

هنگامی که یک سیگنال حاوی اطلاعات از یک کانال ارتباطی عبور می کند ، به دلیل از دست دادن نیرو ( تـوان ) به تدریج تخریب می شود و قدرت انتشار و حرکت خود را از دست میدهد. به عنوان مثال ، هنگامی که تماس تلفنی از طریق خط تلفنی باسیم عبور می کند ، مقداری از برق موجود در جریان الکتریکی که نشان دهنده سیگنال صوتی است به عنوان گرما در مقاومت در برابر سیم مسی از بین می رود. هرچه سیم طولانی تر باشد ، قدرت بیشتری از دست می رود و دامنه سیگنال در انتهای آن کوچکتر میشود. بنابراین هرچه سیسم ارتباطی بلند تر باشد ، تماس در انتهای دیگر شنیده نخواهد شد. به طور مشابه ، این موضوع به طور مشابه در گیرنده  دورتر از یک ایستگاه رادیویی اتفاق می افتد ،هر چه کلاینت گیرنده  دورتر باشد سیگنال رادیویی ضعیف تری را دریافت میکند ، و امکان دریافت سیگنال از جانب آن کلاینت به دلیل ضعیف تر بودن  کمتر خواهدشد. تکرار کننده یک وسیله الکترونیکی در یک کانال ارتباطی است که باعث افزایش قدرت سیگنال و انتقال مجدد از آن می شود و به این وسیله امکان دریافت یک کلاینت در راه دور را فراهم میکند. و از با توجه به این موضوع ک سیگنال توسط یک سیستم مجزا تقویت می شود نیاز به منبع انرژی الکتریکی دارد . اصطلاح تکرارکننده در قرن نوزدهم با تلگراف آغاز ظهور کرد و به دستگاه الکترومکانیکی ( رله ) که برای بازسازی سیگنال های تلگراف استفاده می شود گفته می شد. امروزه این اصطلاح در ارتباطات تلفنی و داده ها بسیار وسعت بیشتری دارد و به صورت تجاری دارای بیش از یک ملیون محصول در سیستم های مختلف میباشد.

توجه : ایستگاهای رله بخش تکرار کنندگی رادیو و تلوزیون است که ریپیتر یکی از اجزای آن است و به اختصار رله یا  ایستگاه تکرار کننده نام دارد و علاوه بر سیستم ریپیتر اجزای مختلفی در خود جای میدهد .
در شبکه های رایانه ای ، زیرا تکرارکننده ها با سیگنال فیزیکی واقعی کار می کنند ، و سعی در تفسیر داده های منتقل شده ندارند ، آنها روی لایه فیزیکی ، اولین لایه مدل OSI کار می کنند

. 

انواع تکرار کننده ها

- تکرار تلفن این مورد برای افزایش دامنه سیگنالهای تلفنی در یک خط تلفن استفاده می شود .تکرار کننده های تلفنی در تمام زمینه های تجاری و نظامی به طور وسیعی مورد استفاده قرار میگیرند.

** تکرار خط زمین یا Land line repeater آنها اغلب در بدنه اصلی خطوط  که تماس های مکالمه ای  از راه دور را ارائه میدهند استفاده می شود. در یک خط تلفن آنالوگ متشکل از یک جفت سیم ،  تکرار کننده از یک مدار تقویت کننده ساخته شده است و از ترانزیستوری تشکیل شده است که از یک منبع جریان DC استفاده می کند تا قدرت سیگنال صوتی جریان متناوب را در این خط افزایش دهد. از آنجا که تلفن یک سیستم ارتباطی دو طرفه (دو طرفه) است ، جفت سیم دارای دو سیگنال صوتی است که یک ارتباط در هر جهت حرکت می کند. بنابراین تکرار کنندگان تلفن باید دو طرفه باشند و بدون ایجاد بازخورد ، سیگنال را در هر دو صورت تقویت کنند ، که این امر به طرز چشمگیری  باعث شده که طراحی آنها پیچیده شود. تکرارکننده های تلفن نوع اول تکرار کننده و اولین کاربردهای تقویت کننده بودند . توسعه تکرارکنندگان تلفن بین سالهای 1900 و 1915 سرویس تلفن از راه دور را امکان پذیر کردند.ولی اکنون اکثر کابل های ارتباطی کابل های فیبر نوری هستند که از تکرار کننده های نوری استفاده می کنند که در ادامه با آنها آشنا خواهید شد .

قبل از اختراع آمپلی فایرهای الکترونیکی ، میکروفن های کربنی مکانیکی به عنوان تقویت کننده در تکرارهای تلفن استفاده می شدند. پس از قرن بیستم مشخص شد که لامپهای جیوه مقاومت منفی می توانند تقویت شوند و از آنها استفاده شود. اختراع تکرارکننده های  لوله  ای شنوایی (audion tube) در حدود سال 1916 ،امکان تلفن های قاره بین قاره را  را برای بشرعملی کرد. در دهه 1930 تکرارکننده های لوله خلاء (vacuum tube ) با استفاده از کویل های ترکیبی امری عادی شدند و امکان استفاده از سیم های باریک تر را فراهم کردند. در دهه 1950 دستگاه های افزایش مقاومت امپدانس منفی محبوبیت بیشتری داشتند و به صورت نسخه ترانزیستوری شده به نام تکرار کننده E6 نوع اصلی نهایی بود که در سیستم Bell علاوه برکم هزینه بودن امکان انتقال دیجیتال را فراهم کردند ، همه تکرار کننده های نوار صوتی را منسوخ کردند. تکرار کننده های قورباغه فرکانس در سیستم های چند برابر تقسیم فرکانس از اواسط تا اواخر قرن بیستم معمول بودند.

** تکرار کننده کابل زیردریایی

 نوعی از تکرارکننده تلفنی است که در کابل های ارتباطی زیر آب زیر آب استفاده می شود.الگوریتم اصلی این تکرار کننده ها شبیه به سرویس  IOP سرویس رادار است و بر پایه اERTTC کار میکند

- تکرار کننده نوری یاOptical communications repeater

این تکرار کننده ها برای افزایش دامنه سیگنالها در یک کابل فیبر نوری استفاده می شود . اطلاعات دیجیتالی از طریق یک کابل فیبر نوری به شکل پالسهای کوتاه از نور عبور میکنند. نور از ذراتی به نام فوتون ساخته شده است که می توانند در فیبر جذب یا پراکنده شوند. یک تکرارکننده ارتباطات نوری معمولاً از یک ترانزیستور نوری تشکیل شده است که پالس های نوری را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند ، یک تقویت کننده برای افزایش قدرت سیگنال ، یک فیلتر الکترونیکی که پالس ها را تغییر می دهد و یک لیزر یا دی کدر که دوباره سیگنال الکتریکی را به نور تبدیل می کند و ارسال می کند.  به طور کلی نور در مبدا تبدیل به الکتریسیته میشود و در مقصد مجدد تبدیل به نور میگردد تا اطلاعات شکسته نشوند.

- تکرار کننده های رادیویی یا Radio repeater

ریپیتر های رادیویی برای گسترش دامنه پوشش یک سیگنال رادیویی استفاده می شود. تاریخچه تکرارکننده های رادیویی یا رله رادیویی در سال 1898 از زمان انتشار یوهان متاوتش در مجله اتریشی Zeitschrift für Electrotechnik آغاز شد. اما او "مترجم" ابتدایی بود و تنها پیشنهادی کاربردی بود و برای استفاده مناسب نبود. اولین سیستم رله با تکرار کننده های رادیویی ، که واقعاً کارایی داشتند ، بود که در سال 1899 توسط Emile Guarini-Foresio اختراع شد.

یک تکرار کننده رادیویی معمولاً  از یک گیرنده رادیویی  و یک فرستنده رادیویی تشکیل شده است وبا یک اینترفیس به هم متصل است . سیگنال دریافتی RX تقویت شده و مجدداً با فرکانس دیگر یا blond  ارسال می شود تا پوشش بیشتری را برای یک ارتباط فراهم نماید. به طور معمول با استفاده از دوبلکسر(دستگاه یکی کننده آنتن) می تواند به تکرارکننده اجازه داد ک  از یک آنتن برای دریافت و انتقال همزمان استفاده کند به این حالت در علم ارتباطات CRTS میگویند.

•  ایستگاه رله پخش ، پخش مجدد یا مترجم  Broadcast relay station: این نوع سیستم تکراری است که برای گسترش پوشش یک ایستگاه پخش رادیو یا تلویزیون استفاده می شود . BRS ها شامل یک فرستنده رادیویی یا تلویزیونی ثانویه هستند و  سیگنال فرستنده اصلی اغلب از طریق خطوط تلفنی اجاره ای یا رله مایکروویو برگشت داده میشود.
• رله مایکروویو : تکرار کننده های ماکرو یک لینک ارتباطی ارتباطی از نقطه به نقطه است و از یک گیرنده مایکروویو تشکیل شده است که اطلاعات را از طریق پرتو مایکروویو از ایستگاه فرستنده رله میکند و ایستگاه های دیگری در فاصله زیاد میتوانند سیگنال را دریافت کنند . یک فرستنده مایکروویو متواند اطلاعات را توسط آن منتقل می شود را به ایستگاه بعدی روی پرتویی غیر از پرتو با طول موج گیرنده خود انتقال دهد .  به طور کلی شبکه های ایستگاه های رله ای که مایکروویو از نوع  تماس های تلفنی ، برنامه های تلویزیونی و داده های رایانه ای هستند را میتواند از یک شهر به شهر دیگر در مناطق گسترده قاره منتقل کند و مسافت های زیاد میتوانند توسط لینک های ارزان مایکرو ارتباط گیرند.

• تکرار کننده منفعل یا Passive repeater : یک نوع رله مایکروویوی است که به سادگی از یک سطح فلزی مسطح تشکیل شده است تا پرتو مایکروویو را در جهت دیگری منعکس کند. هنگامی که نیازی به تقویت سیگنال نیست از آن برای دریافت سیگنال رله مایکروویو بر فراز تپه ها و کوه ها استفاده می شود.

• تکرار کننده سلولی یا Cellular repeater : یک نوع تکرار کننده رادیویی  است برای تقویت پذیرش تلفن همراه در یک منطقه محدود با قابلیت های مشخص. این دستگاه مانند یک ایستگاه پایه سلولی کوچک  یا بی تی اس عمل می کند ، و با یک آنتن جهت دار مسیر دریافت سیگنال را از نزدیکترین برج سلولی دریافت میکند و یک تقویت کننده به همراه  یک آنتن محلی برای پخش مجدد سیگنال به تلفن های همراه مجاور وصل میگردد و عمل تقویت را انجام میدهد .این تجهیزات  اغلب در ساختمانهای اداری و مرکز شهر های پر جمعیت با عنوان تقویت کننده آنتن استفاده می شود.

• Digipeater : یک گره تکرار کننده  میباشند که در یک شبکه رادیویی بسته ای فعالیت میکنند . عملکرد و ارتباط  را به صورت مستقیم انجام می دهد و بسته های اطلاعات را از یک گره به گره  دیگری منتقل می کند.

• تکرار کننده رادیویی آماتور :معمولا  این تکرار کننده ها توسط اپراتورها ها و تکنسین های رادیویی آماتور برای فعال کردن ارتباطات دو طرفه در یک منطقه گسترده استفاده می شود . این سرویس زمانی که ارتباط نقطه به نقطه درباند VHF و UHF دشوار باشد و ارتباط مطلوب امکان پذیر نباشد قابل اجرا خواهد بود. این تکرار کننده ها توسط اپراتورها یا شرکت های شخصی نصب و راه اندازی  و یا نگهداری می شوند و به طور کلی برای استفاده از هر آماتور دارای مجوز در دسترس میباشد (این سرویس به صورت عمومی در ایران فعال نمیباشد). جهت راه اندازی این تکرار کننده یک مکان بلند  مثل تپه یا کوهستان یا یک مکان ترجیحی برای ساخت یک تکرار کننده  مورد استفاده قرار میگیرد ،  دلیل ارتفاء این سیستم  برای افزایش گسرش پوشش میباشد .

تکرارکننده های  رادیویی میتوانند  پوشش ارتباطی را در سیستمهایی مخابراتی  افزایش دهند و با استفاده از فرکانسهایی که به طور معمول انتشار خط دید دارند ،  به ارتقاء سطح کیفیت مخابرات بهبود ببخشند. بدون تکرار کننده ها ، سیستم های مخابراتی با انحنایی که در  زمین وجود دارد  و اثر مسدود کننده  ای زمین یا ساختمان های بلند در مسیر ارتباطات است، محدود هستند و ارتباط مطلوب  میسر نمیباشد. تکرارکننده ها معمولا  دریک تپه یا یک ساختمان بلند قرار میگیرند و به ایستگاه هایی که خارج از محدوده خط دید یکدیگر نیستند اجازه می دهد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

تکرارکنندهای رادیو اجازه ترجمه از یک مجموعه فرکانس های رادیویی را به مجموعه دیگر می دهند ، برای مثال اجازه می دهد تا دو آژانس خدمات عمومی مختلف با هم همکاری کنند (مثلاً پلیس و خدمات آتش نشانی یک شهر یا ادارات پلیس استانی) . این سرویس به مراکز اجازه میدهد که پیوندهایی به شبکه تلفنی سوئیچ شده  MAR عمومی نیز داشته باشند که این شبکه هم زوج سیم میتواند وصل گردد و هم میتواند به شبکه های ویپ اتصال پیدا کند و یا میتواند به شبکه ماهواره ای  BGAN ، INMARSAT ، MSAT  به عنوان یک مسیر جایگزین از مبدا به مقصد استفاده نماید و سرویس معروف و فراگیر مراکزی همچون ارتش و پروتوکل های شلیک موشک و ... باشد  .

به طور معمول ایستگاه تکرارکننده در یک فرکانس ، RX   گوش می کند و در کمتر از چند هزارم ثانیه با فرکانس جدید را به تمام ایستگاه های تلفن همراه سیگنال هایی را در کانال TX گوش می دهند و در کانال  مشخص منتقل می کند. تفاوت بین دو فرکانس ممکن است نسبت به فرکانس عملکرد نسبتاً اندک باشد. به عنوان مثال بگویید 1٪ اغلب ایستگاه تکرارکننده از همان آنتن برای انتقال و دریافت استفاده می کند. فیلترهای بسیارزیادی برای تبدیل دو انتن به یک آنتن وجود دارد که موسوم به "دوبلکسر" میباشند و  سیگنال دریافتی ضعیف دریافت شده را از میلیاردها برابر سیگنال انتقال یافته را دریافت و با مقدار انرژی بیشترو قویتر باز ارسال می کنند. بعضی مواقع مکان های دریافت با  ارسال جداگانه استفاده می شود ، که توسط یک سیم سیم یا یک لینک رادیویی متصل می شوند و در کشور ایران تحت عنوان رادیو لن شناخته شده و کاربرد زیادی دارد ولی درارتباطات آماتور ایستگاه تکرار شونده برای دریافت و انتقال همزمان طراحی شده است  و امکان جدایی گیرنده و فرستنده تقریبا با خطای زیادی رو ب رو میشود .

واحدهای تلفن همراه نیازی به دوبلکسورهای بزرگ و پرهزینه ندارند ، زیرا فقط یا میتوانند دریافت کنند و یا میتوانند ارسال نمایند و این موضوع باعث محدودیت های ریبیتر های بیسیم آنالوگ است . واحدهای تلفن همراه در یک سیستم تکرار شونده ممکن است دارای یک کانال "Talkaround" باشند که امکان کارکرد مستقیم موبایل به موبایل را در یک کانال واحد فراهم می کند. این ممکن است در صورت دور از دسترس بودن سیستم تکرار شونده یا برای ارتباطاتی که نیاز به توجه همه موبایلها ندارند استفاده شود. کانال "Talkaround" ممکن است فرکانس خروجی تکرار شونده باشد. تکرارکننده هیچ سیگنالی را در فرکانس خروجی خود منتقل نمی کند.

یک طراح سیستم ارتباطات رادیویی مهندسی شده ،  میبایست منطقه پوشش مورد نظر را تجزیه و تحلیل کرده و مکان های تکرار شونده ، ارتفاعات ، آنتن ها ، فرکانس های عملیاتی و سطح توان را انتخاب کند تا یک سطح قابل پیش بینی از ارتباط قابل اعتماد را در منطقه مورد نظر طراحی گردد

مدیریت داده ها

بسته به نوع داده ای که در دست دارید ، تکرار کنندگان می توانند به دو نوع تقسیم شوند:

تکرار آنالوگ

این نوع  تکرار کننده در کانالهایی استفاده می شود که داده ها را به صورت سیگنال آنالوگ منتقل می کنند که در آن ولتاژ یا جریان متناسب با دامنه سیگنال محرکه انتقال پیدا میکند ، همانند یک سیگنال صوتی . همچنین در خطوط خاموشی مورد استفاده قرار می گیرند که چندین سیگنال را با استفاده از تقسیم فرکانس تقسیم فرکانس (FDM) انتقال می دهند. تکرار کننده های آنالوگ از یک تقویت کننده خطی تشکیل شده اند و ممکن است شامل فیلترهای الکترونیکی برای جبران فرکانس و تحریف فاز در خط باشند.

ویرایشگر تکرار دیجیتال

از Digipater در کانالهایی استفاده می شود که داده ها را توسط سیگنال های دیجیتال باینری منتقل می کنند ، که در آن داده ها به صورت پالس هایی با تنها دو مقدار ممکن است ، که ارقام باینری 1 و 0. را نشان می دهد. یک تکرار کننده دیجیتالی سیگنال را تقویت می کند ، همچنین ممکن است دوباره بازیابی شود. ، هماهنگ سازی مجدد و تغییر شکل پالس ها. تکرارکننده ای که عملکردهای بازپرداخت یا تنظیم مجدد را انجام می دهد ممکن است یک بازسازنده نامیده شود.

 این مقاله در ژانویه 2020 توسط تیم آدپارس ترجکه گردیده و تنها بخشی از آن را مطالعه نموده اید .