Transponder

Transponder (ingliskeelsetest sõnadest transmitter 'saatja' + responder 'vastaja') on raadioside- ja kommunikatsiooniseade, mis kindla koodiga raadiosignaali vastuvõtmisel vastab või edastab sellele automaatselt kodeeritud võimendatud identimissignaaliga. Transponderid jagunevad passiivseteks ja aktiivseteks. Passiivtransponder toimib signaali töötlemisel ja vastamisel vastuvõetava elektromagnetvälja energial. Seetõttu ei vaja see toitevooluallikat, ent toimib üksnes lähidistantsil ‒ kuni mõni sentimeeter. Passiivtransponder on kasutusel RFID- ehk raadiosagedusliku lähituvastuse süsteemides, näiteks koduloomakiibis, pääslakaardis, linnatranspordi ühiskaardis jm. Aktiivne transponder toimib vastuvõetavate andmete töötlemisel ja edastamisel välise elektrivõrgu või sõltumatu elektritoiteallika energial, milleks on enamasti keemiline vooluallikas või autonoomne võrgutoiteallikas. Aktiivtransponderit kasutatakse laialdaselt lennujuhtimises, satelliittelevisioonis jm. Lennunduses kasutatakse aktiivset lennutransponderit lennuki identimiseks. Lennuki transponder võtab vastu juhtimiskeskusest kindlaksmääratud sagedusel radari saadetud kodeeritud signaali ja vastab sellele identimise signaaliga etteantud sagedusel juhtimiskeskusele, kus saadud andmed esitatakse lennujuhtide radariekraanidel. Sidesatelliidi transponder võtab maapealsest paraboolantennist saabuva raadiosignaali vastu, töötleb ja võimendab seda ning saadab teisel sagedusel Maa poole tagasi. Autovarustuses on transpondersüsteem kasutusel ärandamisvastase kaitse vahendina. Raadiosagedustuvastuses (RFID) koosnevad kahest komponendist: lugejast/kirjutajast ja transponderist. RFID-transponderid on tihti kaartide või kiipide sees ning neid kasutatakse inimeste või esemete tuvastamiseks. RFID-transponderid on enamjaolt passiivtransponderid ning lugeja tekitab elektromagnetvälja, mis annab transponderile energiat ning võimaldab lugeda või kirjutada sellele infot. Vähem levinud on aktiivsed ja poolaktiivsed RFID-transponderid. RFID-transponderid koosnevad mikrokiibist, millel on mälu info salvestamiseks, ning antennist, mis võimaldab transponderiga suhelda. RFID-transponderi mälu maht võib varieeruda 4 baidist kuni 8 kilobaidini, millele salvestatakse transponderi ainulaadne ID. Mälusse saab salvestada ka PIN-koode, krüptograafilisi võtmeid ja muid andmeid. Satelliitsides võtab transponder signaali vastu, võimendab ja töötleb seda ning saadab signaali edasi. Vastuvõetav signaal ja väljasaadetav signaal on eri sagedustel, et ei tekiks interferentsi. Sidesatelliidi transponder koosneb tavaliselt madala müraga eelvõimendist, ostsillaatorist ja sagedusmikserist, ribapääsfiltrist ja võimendist. Sidesatelliidi transponderid jagunevad konventsionaalseteks ja regeneratiivseteks transponderiteks. Konventsionaalsed transponderid ehk üheastmelised muudavad sissetuleva signaali raadiosagedussignaaliks ning võimendavad seda. Üheastmelist transponderit on võimalik kasutada nii analoog- kui ka digitaalsignaalide puhul. Regeneratiivsed transponderid töötavad sarnaselt üheastmeliste transponderitega, aga lisaks sellele toimub ka signaali demodulatsioon ja modulatsioon, mis parandab märkimisväärselt signaali ja müra suhet. Regeneratiivset transponderit on võimalik kasutada vaid digitaalsignaalide puhul. Enamustel satelliitidel on mitmeid transpondereid, mis katavad suurema sagedusvahemiku. Suurem osa nendest transponderitest on üheastmelised ehk saadavad tagasi saadud signaali võimenduse ja sageduse nihkega. Optilises sides võtab transponder vastu ja saadab edasi optilist signaali. Transponderit iseloomustab tavaliselt selle andmeedastuskiirus ja maksimaalne teepikkus, mida signaal võib läbida. Transpondereid kasutatakse, et muuta lühimaasignaali kaugmaasignaaliks, muutes lainepikkust ja võimendades signaali. See võimaldab saata signaali optiliste kaablite kaudu väga kaugele. Lennunduses kasutatakse transpondereid õhusõidukite tuvastamiseks lennujuhtimisradaril. Primaarradari abil saab küll määrata suuremate metallist õhusõidukite asukoha, kui see ei ole tihtipeale täpne väiksemate komposiitõhusõidukite korral. Selle ulatust piiravad ka vihm, lumi ja maastiku iseärasused. Lisaks ei saa selle abil alati määrata õhusõiduki kõrgust. Sekundaarradar kompenseerib neid puudusi, kuid sõltub sellest, et transponder saadaks vastuse. Transponder edastab lennujuhtimiskeskusele neljakohalise tunnuskoodi, mis võimaldab tuvastada, millise õhusõidukiga on tegu, ning selle kõrguse. Esimesed transponderid võeti kasutusele militaarõhusõidukites, kus nende abil eristati oma õhusõidukeid vaenlase omadest. Nüüd kasutatakse transpondereid laialdaselt nii tsiviil- kui ka militaarlennunduses. Kasutusel on nelja liiki (A-, C- ja S-) transponderid. A-transponder edastab vaid õhusõiduki tunnuskoodi. C-transponder edastab lisaks tunnuskoodile ka õhusõiduki kõrguse. S-transponder võimaldab lisaks tunnuskoodi ja kõrgusnäitude hankimisele ka pidada ka andmesidet. Enamikus tiheda õhuliiklusega alades on nõutud C- või S-transponderid. Transponderi kasutamine laevanduses sai alguse 20. sajandi teisel poolel. Tänapäeval nõuab Rahvusvahelise Mereorganisatsiooni Rahvusvaheline konventsioon inimelude ohutusest merel (SOLAS), et kõigil rahvusvahelistel laevadel mille kogumass on suurem kui 300 tonni ning kõigil reisilaevadel oleks AIS ehk automaatne identifitseerimissüsteem. Kuigi AIS transponderid saadavad enamasti signaali välja automaatselt, on neid võimalik kasutada ka kui tavalisi transpondereid. Transponderid on ühendatud globaalse positsioneerimissüsteemiga (GPS), mis võimaldab täpselt jälgida laeva asukohta ja liikumist. GPS-i andmed edastatakse transponderile, mis seejärel saadab andmed raadiosagedusel välja, võimaldades teistel laevadel ja rannavalvel jälgida laeva asukohta reaalajas. Lisaks AIS-transponderitele on merenduses kasutusel ka SART- (Search and rescue) transponderid. SART transpondereid kasutatakse päästepaatide või hädas laevade asukoha määramiseks ning see radari tehnoloogiat. SART transponderid vastavad vaid 9Ghz X-riba radarile. Seda signaali näevad kõik päästelaevad 15 kilomeetri raadiuses. Automaatne tuvastussüsteem (AIS) merenduses, kohustuslik laevadel üle 300 GT SART ehk Search and rescue transponder Sen, Dipankar; Sen, Prosenjit; Das, Anand M. (2009), RFID For Energy and Utility Industries, PennWell, ISBN 978-1-59370-105-5, pp. 1-48 Weis, Stephen A. (2007), RFID (Radio Frequency Identification): Principles and Applications, MIT CSAIL, CiteSeerX 10.1.1.182.5224 Kaleja, M. M., Herb, A. J., Rasshofer, R. H., Friedsam, G., & Biebl, E. M. (1999). "Imaging RFID system at 24 GHz for object localization". IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 4: 1497–1500. DOI:10.1109/MWSYM.1999.780237. ISBN 0-7803-5135-5. S2CID 22463766.{{cite journal}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link) Hester, Jimmy GD, and Manos M. Tentzeris. (2017). "A mm-wave ultra-long-range energy-autonomous printed rfid-enabled van-atta wireless sensor: At the crossroads of 5G and IoT". IEEE MTT-S International Microwave Symposium: 1557–1560. DOI:10.1109/MWSYM.2017.8058927. ISBN 978-1-5090-6360-4. S2CID 20439390.{{cite journal}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link) Soltanaghaei, E., Prabhakara, A., Balanuta, A., Anderson, M., Rabaey, J. M., Kumar, S., & Rowe, A. (2021). "Millimetro: mmWave retro-reflective tags for accurate, long range localization". Proceedings of the 27th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking: 69–82. DOI:10.1145/3447993.3448627. S2CID 231833014.{{cite journal}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link) "RFID-Technology". smart-tec.com. Vaadatud 29.04.2023. "What are Satellite Transponders?". satnow.com. 31.10.2022. Vaadatud 29.04.2023. "THE ROLE OF TRANSPONDERS AND MUXPONDERS IN FIBER NETWORKS". smartoptics.com. Vaadatud 29.04.2023. "Transponder". skybrary.aero. Vaadatud 29.04.2023. "AIS Transponder". Marine Traffic Blog. Vaadatud 30.04.2023.