|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK Gelombang milimeter dalam sistem komunikasi. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Komunikasi radio awam Pada zaman kita, terdapat proses pesat pembangunan sistem dan cara komunikasi, pembangunan jalur gelombang radio tradisional dan bukan tradisional, termasuk frekuensi gelombang mikro, termasuk gelombang milimeter (MMW). Dan walaupun julat ini agak muda berbanding dengan yang lain yang telah lama dikuasai, kini secara amnya diakui bahawa jalur frekuensi yang diduduki oleh MMW jauh melebihi jalur frekuensi yang pernah digunakan oleh manusia. Untuk masa yang lama, IMF dianggap tidak sesuai untuk kegunaan praktikal, kerana tidak ada cara teknikal yang canggih untuk menjana, menerima, membetung ayunan gelombang mikro, tidak ada asas elemen yang diperlukan, dan undang-undang penyebaran IMF dalam atmosfera bumi yang tidak homogen tidak dikaji dengan baik. Lebih-lebih lagi, adalah sangat menarik untuk mempertimbangkan trend dalam pembangunan dan aplikasi sistem komunikasi milimeter untuk pelbagai tujuan, yang telah dicerminkan dalam banyak penerbitan dalam dan luar negara. Penciptaan sistem komunikasi dalam julat gelombang milimeter adalah berdasarkan penyelidikan saintifik tentang perambatan gelombang ini dan pembangunan prinsip dan cara untuk menjana dan menerima isyarat gelombang mikro pada frekuensi melebihi 30 GHz. Para saintis dan pakar terkemuka dari banyak negara di dunia, termasuk Rusia, telah memberikan sumbangan besar kepada penyelidikan teori dan eksperimen dalam bidang penyebaran MMW. Malah pada hari ini, teori dan amalan mendedahkan lebih banyak kelebihan baharu menggunakan MMW, khususnya dalam sistem komunikasi. Ini, pertama sekali, termasuk peningkatan dalam volum dan kelajuan penghantaran maklumat, perambatan gelombang ini dalam keadaan persekitaran yang tidak menguntungkan, keuntungan antena yang tinggi dengan apertur kecil, dan peningkatan imuniti hingar. Walau bagaimanapun, apabila IMW merambat, isyarat menjadi lemah dalam gas atmosfera dan hidrometeor, serta depolarisasi sinaran, amplitud dan perubahan fasa. Selain itu, pengecilan isyarat di atmosfera cenderung meningkat dengan peningkatan kekerapan dan bergantung kepada keadaan cuaca. Di atmosfera, terdapat juga jalur penyerapan sengit gelombang radio yang berterusan kerana kehadiran oksigen dan wap air. Fenomena ini diperhatikan pada 22,2 GHz (H2O), 60 GHz (O2), 118,8 GHz (O2) dan 180 GHz (H2O). Di bawah keadaan kelembapan atmosfera yang sederhana (~7,5 g/m3 di permukaan Bumi), pengecilan lengkap gelombang radio di bahagian tertentu spektrum (walaupun melebihi 200 dB) boleh diperhatikan semasa perambatan menegak tunggalnya. Kepentingan praktikal untuk komunikasi ialah "tingkap ketelusan" yang dikenal pasti oleh sains pada frekuensi kira-kira 35, 94, 140 dan 220 GHz, di mana terdapat pengecilan minimum berbanding bahagian IMW yang berdekatan. Pada latitud pertengahan dengan kelembapan dan suhu sederhana berhampiran permukaan bumi (20 ° C), dalam "tingkap ketelusan" jumlah pengecilan adalah kecil dan dengan perambatan menegak tunggal melalui atmosfera, contohnya, pada frekuensi 94 GHz, ia adalah 1,3 dB. Kami perhatikan bahawa, sehingga baru-baru ini, tidak ada statistik pelbagai tahap penyerapan dalam kajian eksperimen penyerapan molekul. Pengumpulan statistik ini adalah tugas yang sangat sukar kerana kebolehubahan nilai kelembapan yang kuat dan pergantungannya pada keadaan iklim. Oleh kerana penyerapan yang agak besar di atmosfera, SMW dirujuk sebagai gelombang jarak pendek. Pada masa ini, masalah penyebaran IMW telah banyak dikaji, dan hasil kajian dan pengiraan teori penyerapan molekul dalam hidrometeor atmosfera bersetuju dengan agak memuaskan. Trend yang muncul ke arah penggunaan julat MMW untuk menyelesaikan pelbagai masalah yang digunakan kini telah memperoleh watak yang stabil. Kemungkinan aplikasinya dalam sistem komunikasi satelit, talian geganti radio, komunikasi mikroselular, talian komunikasi on-board dan sistem kawalan automatik, serta dalam peralatan mengukur telah dibuka. Ini disebabkan oleh kejayaan dalam pembangunan pangkalan elemen MMW dan penciptaan peranti canggih secara teknikal berdasarkannya, keperluan untuk menghantar sejumlah besar maklumat, di mana kelebihan gelombang radio julat ini ditunjukkan terutamanya. MMV dalam komunikasi satelit. Sistem komunikasi satelit berkembang pada kadar yang sangat pantas. Sebagai contoh, pada tahun 1982, dalam komunikasi satelit AS, terdapat kira-kira 150 batang pengulang dengan lebar jalur 36 MHz setiap satu, dan pada awal tahun 90-an, kadar pelancaran satelit telah meningkat dengan begitu banyak sehingga jalur frekuensi 6/4 dan 14/12 GHz yang diperuntukkan untuk komunikasi hampir diduduki sepenuhnya. Oleh itu, tugas untuk menguasai julat MMW untuk komunikasi satelit adalah sangat mendesak. Ini menjelaskan mengapa dalam dekad yang lalu hanya Amerika Syarikat melancarkan 15 IC3 dengan peralatan yang beroperasi dalam julat frekuensi 16...40 GHz. Pengulang on-board mereka sebahagian besarnya telah mengesahkan semua kelebihan menggunakan MMW untuk komunikasi satelit. Corak sinaran sempit antena MMW menyumbang kepada kerahsiaan komunikasi dan kelemahan gangguan gangguan, dan keuntungan besar membawa kepada penurunan kuasa pemancar dan mengurangkan ciri berat dan saiz peralatan satelit. Tetapi bukan itu sahaja. Penggunaan antena berbilang rasuk yang diarahkan sempit di atas kapal memungkinkan untuk menukar rasuk untuk mengembangkan kawasan liputan, serta meningkatkan kebolehpercayaan komunikasi dalam keadaan cuaca buruk disebabkan penerimaan kepelbagaian. Antara IC3 keutamaan tertinggi, pengulang yang dibangunkan di luar negara pada akhir 80-an dan awal 90-an untuk beroperasi pada frekuensi melebihi 20 GHz, adalah yang berikut. Satelit L-SAT/OL YMPUS (Eropah Barat) mempunyai jumlah lebar jalur frekuensi operasi dalam jalur 14/11 dan 30/20 GHz kira-kira 6,8 GHz. Lebar jalur batang ialah 240 MHz, yang menyediakan penghantaran maklumat pada kelajuan 360 Mbps, mencukupi untuk mengatur 5500 saluran telefon. Satelit MILSTART (AS) dengan transponder jalur lebar dalam julat frekuensi 44/20 GHz. Penggunaan isyarat seperti hingar, penalaan frekuensi pseudo-rawak dalam jalur 2 GHz dan pensuisan isyarat di atas kapal disediakan. Komunikasi antara satelit dalam sistem MILSTART dijalankan dalam julat frekuensi 60 GHz, di mana pengecilan besar di atmosfera menjadikannya hampir mustahil untuk mencipta gangguan radio yang disengajakan aktif dari Bumi untuk pengendalian peralatan onboard. Satelit ECS-2 dan ACTS-E (Jepun). Peralatan ini beroperasi dalam julat frekuensi 30/20 dan 50/40 GHz dengan lebar jalur 250 MHz, dengan kadar pemindahan data sekurang-kurangnya 400 Mbps. Untuk satelit jenis ini, NTT telah membangunkan sistem kapasiti ultra tinggi (tidak kurang daripada 7920 Gbps setiap IC3). Adalah dipercayai bahawa kemasukan 15 IC3 komunikasi besar dalam sistem masa depan akan memungkinkan untuk mendapatkan jumlah keseluruhan sistem komunikasi satelit sehingga 119 Gbit / s. Menurut pakar Jepun, pengalaman yang terkumpul semasa menjalankan eksperimen membolehkan anda mula mencipta pautan komunikasi antara satelit yang beroperasi dalam julat MMW. Salah satu aplikasi yang mungkin bagi pautan antara satelit tersebut ialah komunikasi antarabangsa. Pada masa yang sama, kehadiran sambungan langsung antara dua IC3 menghapuskan keperluan untuk penggunaan stesen bumi perantaraan. Dengan bantuan pautan antara satelit, ia juga mungkin untuk berkomunikasi antara beberapa IS3 yang terletak pada jarak beberapa puluh kilometer antara satu sama lain di mana-mana satu kawasan di angkasa lepas. Terdapat beberapa sistem komunikasi satelit domestik dengan kapal angkasa dalam orbit geopegun, elips dan bulat rendah, serupa dengan sistem asing. Sehingga kini, frekuensi radio dalam julat 0,3 ... 0,4 GHz telah diperuntukkan untuk sistem orbit rendah. Tetapi memandangkan pelbagai perkhidmatan radio-elektronik beroperasi di sini secara utama, sukar untuk mendapatkan jalur untuk rangkaian komunikasi satelit baharu pada masa hadapan. Oleh itu, dalam pengulang IC3 orbit rendah ia sepatutnya menggunakan isyarat pseudo-rawak jalur lebar, yang memungkinkan untuk mengelakkan gangguan daripada pemancar lain dan, seterusnya, tidak mengganggu kerja mereka. Dengan kaedah penghantaran ini, kelajuan dalam saluran separa boleh menjadi 4,8 kbps, dan mengambil kira pengekodan pembetulan bunyi - 2,4 kbps. Penggunaan julat MMW dalam sistem sedemikian dipertimbangkan. Oleh itu, keperluan untuk meningkatkan daya pengeluaran dan kecekapan keseluruhan sistem komunikasi adalah salah satu sebab untuk pembangunan julat frekuensi melebihi 30 GHz. Keupayaan potensi sistem dalam julat frekuensi yang ditentukan dianggarkan pada 10 ribu saluran komunikasi dengan kadar pemindahan maklumat minimum dalam setiap saluran sekurang-kurangnya 2 Mbps. Diandaikan bahawa pada tahun 2000 rangkaian komunikasi satelit Intelsat sahaja akan menyediakan operasi untuk kira-kira 750 saluran telefon, iaitu 15 kali lebih tinggi daripada keupayaan sistem dalam jalur 6...4 dan 14...12 GHz. Masalah teknikal menggunakan julat MMW dalam komunikasi satelit termasuk kajian kaedah untuk mengatur penerimaan kepelbagaian di stesen bumi apabila menghantar maklumat digital pada kadar 1 Gbit / s, pembangunan suis ferit yang boleh dipercayai dan matriks pensuisan untuk pengulang udara, serta penciptaan antena berbilang rasuk yang lebih baik dengan peningkatan ketepatan dalam pembuatan elemen struktur. Penyelesaian masalah ini akan memungkinkan untuk mencapai kecekapan tinggi sistem satelit apabila beroperasi dalam julat 50...40 GHz, dan dalam organisasi komunikasi antara satelit juga dalam julat frekuensi sehingga 60 GHz. Pada masa hadapan, adalah mungkin untuk menggunakan bahagian spektrum frekuensi yang lebih tinggi. Yang menarik adalah pautan radio on-board untuk komunikasi dan penghantaran maklumat, direka bentuk untuk beroperasi dalam julat milimeter. Pada masa hadapan, mereka akan menyediakan lebar jalur 3...5 Gbps, kebolehpercayaan yang tinggi (kira-kira 0,99998). Jadi, untuk pautan radio condong dengan lebar jalur 3 Gbit / s, jarak 20 km, dengan dimensi antena parabola di atas pesawat 0,2 ... 0,5 m dan di Bumi pada titik penerimaan 1 m, dengan angka hingar penerima berasaskan darat ~ 15 dB, berat rendah dan julat kuasa peralatan on-board 0,1-100 ... . Penunjuk tenaga, keperluan untuk peralatan pautan radio sedemikian, dengan keadaan semasa teknologi MMW, agak boleh direalisasikan. Penggunaan MMW pada rangkaian selular. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, di negara maju di dunia, terdapat kemajuan yang ketara dalam penciptaan dan aplikasi sistem komunikasi mudah alih di kawasan bandar dan luar bandar. Pertumbuhan yang tidak pernah berlaku sebelum ini dalam jumlah, kelajuan dan kualiti pemindahan pelbagai maklumat telah dicapai pada skala bukan sahaja satu negara, tetapi juga negara yang terletak di benua yang berbeza. Ini menjadi mungkin disebabkan oleh pembangunan elektronik keadaan pepejal, mikroelektronik, fotonik, akustoelektronik, dan sistem komunikasi satelit. Walau bagaimanapun, penggunaan desimeter secara besar-besaran dan lebih-lebih lagi gelombang radio meter dalam sistem komunikasi bandar mewujudkan beberapa kesukaran dalam mereka bentuk sistem transceiver dan antena-pandu gelombang, meningkatkan tahap gangguan elektromagnet bersama dan mengehadkan lebar jalur frekuensi yang dihantar, yang membawa kepada peningkatan herotan semasa penghantaran maklumat. Perluasan lanjut penggunaan rangkaian komunikasi selular di bandar-bandar jelas mustahil tanpa menggunakan gelombang milimeter. Kesesuaian untuk beralih kepada MMW dalam sistem selular disahkan oleh hasil kajian yang dijalankan di makmal Institut Kejuruteraan Radio dan Elektronik Akademi Sains Rusia. Sistematisasi dan analisis hasil penyelidikan membawa kepada kesimpulan optimistik bahawa dalam keadaan bandar yang sukar adalah mungkin untuk meramalkan ciri-ciri terpenting medan elektromagnet pada jarak dari beberapa ratus meter hingga berpuluh-puluh kilometer dari sumber sinaran. Ramalan sedemikian boleh dilakukan dengan kaedah statistik pada peta topografi bandar berdasarkan data ketumpatan bangunan, ketinggian dan dimensi mendatar bangunan, bahan binaan dari mana dinding dibuat, serta mengambil kira susun atur kawasan bandar, rupa bumi dan lokasi sistem antena. Teknik juga telah dibangunkan untuk mengira ciri medan apabila mereka bentuk talian komunikasi dalam keadaan bandar menggunakan pangkalan data komputer. Mereka memungkinkan untuk mengira ciri tenaga, pengagihan parameter polarisasi medan, serta mengklasifikasikan ciri statistik gangguan radio dalam saluran komunikasi mudah alih bandar. Khususnya, dengan mengandaikan bahawa kuasa pemancar (Rizl) ialah 5...10 mW, kepekaan penerima ialah ~10 W dalam jalur 1 MHz, keuntungan antena adalah kira-kira 15 dB pada panjang gelombang 5 mm, dan dengan mengandaikan nisbah isyarat-ke-bunyi ialah ~10, adalah mungkin untuk menganggarkan julat komunikasi minima wap dalam air dan oksigen (MMW) . 1). Walaupun dalam keadaan penyebaran yang paling teruk, panjang pautan sedemikian sentiasa lebih daripada 0,5 km, yang memenuhi keperluan untuk sistem komunikasi tersebut.
Dengan mengambil kira tahap semasa pembangunan teknologi semikonduktor dan keadaan pembangunan litar mikroelektronik, terdapat peluang sebenar untuk menggunakan pelbagai transceiver domestik, serta sistem pandu gelombang antena untuk talian penghantaran maklumat pendek di kawasan bandar. Mereka boleh menjadi komponen sistem komunikasi selular yang boleh dipercayai dengan stesen pangkalan di kawasan tertentu. Dengan pengeluaran besar-besaran, kos sistem sedemikian pada MMW mungkin agak setanding dengan yang sedia ada pada gelombang desimeter dan meter. Di samping itu, dalam keadaan bandar mereka akan menyelesaikan sepenuhnya masalah kesesakan di udara dan mewujudkan peluang sebenar untuk meningkatkan jumlah mesej yang dihantar, sekurang-kurangnya dengan susunan magnitud atau lebih. Ini, sebagai contoh, penggunaan frekuensi yang sama untuk menyampaikan mesej melalui sistem mikrosel dan picoselular yang dipanggil di kawasan bandar dan pinggir bandar. Kajian telah menunjukkan satu lagi kelebihan penting menggunakan MMW. Mereka tidak mempunyai kesan berbahaya kepada seseorang di dalam premis di mana transceiver dipasang, seperti yang dinyatakan semasa operasi peralatan gelombang desimeter dan meter. Pada rajah. 2 menunjukkan aplikasi sistem komunikasi mikrosel dan picoselular di kawasan bandar dan pinggir bandar. Stesen pangkalan A berkomunikasi melalui rangkaian makroselular B, C, D, D, E, yang menyediakan pertukaran maklumat dengan objek komunikasi mudah alih. Pada masa yang sama, mikrosel b dan c yang terdapat di bandar bertujuan untuk komunikasi dengan objek pegun, dan pixot 1, 2, 3 ... 9 dalam bangunan perindustrian G berfungsi pada tingkat yang berasingan.
Transceiver makmal dan industri serta keadaan asas elemen menimbulkan keyakinan terhadap kemungkinan penggunaan praktikal MMW dalam sistem selular yang dipertimbangkan di bandar. Talian relay radio satu jengkal pada MMV. Baru-baru ini, terdapat keperluan untuk mengatur talian komunikasi satu rentang yang sangat boleh dipercayai yang direka untuk penghantaran telefon berbilang saluran, serta pertukaran data antara komputer dan peranti persisian. Untuk tujuan ini, talian geganti radio bagi julat MMW adalah paling sesuai. Mereka mempunyai imuniti bunyi yang tinggi, saiz dan berat yang kecil, lebar jalur yang tinggi dan penggunaan kuasa yang rendah. Sistem sedemikian termasuk stesen transceiver dupleks (PPS) yang beroperasi dalam jalur 42,5 ... 43,5 GHz dan direka bentuk untuk mengatur talian geganti radio digital satu rentang sehingga 5 km panjang dengan kadar pemindahan maklumat 8,448 Mbps (129 saluran telefon). Untuk menghantar maklumat, modulasi frekuensi dengan indeks modulasi sama dengan satu dipilih. Jarak frekuensi antara saluran penerima dan pemancar, serta nilai frekuensi perantaraan, ialah 480 MHz, yang membolehkan, dalam satu pihak, menyediakan pengasingan yang diperlukan antara saluran, dan sebaliknya, untuk mengatur pelarasan frekuensi automatik berbanding dengan pengayun tempatan penerima yang stabil. Dengan jumlah pengecilan 170 dB pada pautan radio sepanjang 5 km, stesen akan berfungsi secara normal jika keuntungan antena transceiver adalah sekurang-kurangnya 40 dB, kuasa pemancar ialah 30 ... 50 mW, angka hingar penerima tidak lebih daripada 13 dB. Gambar rajah blok PPS sedemikian ditunjukkan dalam rajah. 3. Ia terdiri daripada unit berfungsi berikut: antena dua cermin parabola 1 dengan diameter 300 mm; laluan jalur pandu gelombang menerima 2 dan menghantar 4 penapis gelombang mikro; pemisah polarisasi 3 (E mendatar dan H menegak); pengadun saluran penerima 5 dan saluran AFC 6 pada diod dengan penghalang Schottky, beroperasi pada harmonik keempat pengayun tempatan; Penjana gelombang mikro berdasarkan diod Gunn 7 dengan penalaan frekuensi varakora; IF awal pada transistor bipolar silikon 8; penjana gelombang mikro transistor 9, distabilkan oleh resonator dielektrik; saluran pengesan frekuensi AFC 10; penguat video modulator pemancar 11 dan modul pengesan frekuensi 12. Modul ini dibuat pada papan litar bercetak gentian kaca tunggal dan terdiri daripada IF utama dengan kawalan perolehan automatik 13, pengesan frekuensi pada litar terputus 14 dan penguat video 15. Bekalan kuasa sekunder 16 menukar voltan DC +60 V kepada unit kuasa V + yang distabilkan -12 dan V + 12 yang diperlukan.
Antena parabola, transceiver dan sumber kuasa sekunder diletakkan secara struktur dalam bekas silinder tertutup dengan diameter 300 mm dan panjang 250 mm. Ciri berat dan saiz kecil PPS memungkinkan dalam kebanyakan kes untuk meninggalkan pembinaan struktur tiang khas. Contoh-contoh penggunaan MMW dalam sistem komunikasi ini tidak menyelesaikan masalah penggunaan praktikalnya. Mereka pastinya mempunyai masa depan yang hebat dalam bidang komunikasi dan aplikasi jalur lebar, di stesen bumi untuk komunikasi dengan IC3, dan dalam sistem komunikasi antara satelit dan udara, serta untuk mengatur komunikasi jalur lebar di bandar dan bandar, termasuk talian penghantaran data sel pico. Pengarang: R.Bystrov, Doktor Kejuruteraan. sains, prof., A.Sokolov, doktor teknologi. sains, prof., Moscow
Mesin untuk menipis bunga di taman
02.05.2024 Mikroskop Inframerah Lanjutan
02.05.2024 Perangkap udara untuk serangga
01.05.2024
▪ Menemui rahsia kopi yang sempurna ▪ Tablet Lenovo IdeaPad Duet 3i ▪ Bawang putih menjadikan lelaki lebih menarik
▪ bahagian tapak Penukar voltan, penerus, penyongsang. Pemilihan artikel ▪ artikel Tawaran (c) korban kepada Moloch. Ungkapan popular ▪ artikel Mengapa kita tidak dapat merasakan putaran Bumi? Jawapan terperinci ▪ artikel Seorang wanita terapung di atas meja. Fokus rahsia
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini