ТЕРАГЕРЦОВІ ТЕХНОЛОГІЇ В ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ. ЧАСТИНА 1. ОБҐРУНТУВАННЯ ЧАСТОТНОГО ДІАПАЗОНУ, ПРОЕКТУВАННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ВУЗЛІВ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ ТЕРАГЕРЦОВОГО ДІАПАЗОНУ
Journal Title: Авиационно-космическая техника и технология - Year 2018, Vol 0, Issue 4
Abstract
Наведено результати проведених авторським колективом досліджень можливостей створення вперше в Україні реальних передумов вирішення фундаментальної проблеми побудови цифрових телекомунікаційних систем з використанням терагерцових технологій. Обґрунтовано необхідність переходу до використання терагерцового діапазону частот при розгортанні майбутніх телекомунікаційних систем надвисокої пропускної здатності. Проведено аналіз сучасного стану проблеми, вибрано напрямок досліджень та виконана постановка задачі щодо створення терагерцової телекомунікаційної системи широкосмугового радіодоступу із гігабітною пропускною здатністю в діапазоні робочих частот 130-134 ГГц. Проведено аналіз характеристик траси поширення сигналу та визначення втрат сигналу в умовах експлуатації радіорелейної системи в терагерцовому діапазоні частот. На основі проведеного аналізу показано, що в діапазоні частот 30-300 ГГц з відомих типів завмирань найбільш вагомі, які слід враховувати при проектуванні, є завмирання внаслідок послаблення сигналу гідрометеорами, завмирання внаслідок поглинання радіосигналу в газах, завмирання внаслідок впливу діаграм спрямованості антен. Показано, що робота радіорелейних ліній в терагерцовому діапазоні дозволяє практично не враховувати рефракцію та інтерференцію електромагнітних хвиль, відбитих від перешкод в зоні поширення радіосигналу, що виникає особливо в умовах щільної міської забудови. Це пов’язано по-перше з тим, що терагерцові хвилі мають низьку здатність до «огинання» завад, по-друге, на поточний момент частоти від 30 до 300 Гц застосовуються на відносно невеликих відстанях (до 5 км), що дозволяє при плануванні прольотів уникнути потрапляння завад в зону прямої видимості антен та першу зону Френеля. Розглянуто основні фактори, що призводять до виникнення завмирань в радіорелейних лініях зв’язку. Показано, що в терагерцовому діапазоні найбільший вплив на енергетичний потенціал радіорелейних лінії чинять затухання в гідрометеорах та газах. Виділено ділянки частот терагерцового діапазону, які найбільше за все придатні для використання в радіорелейних лініях зв’язку. Розглянуто принципи формування сигнально-кодової конструкції, запропоновано способи і нові технічні рішення для вибору виду сигнальної конструкції з метою досягнення найкращої пропускної здатності та продуктивності в каналі зв’язку безпроводової гігабітної системи передачі в терагерцовому діапазоні. Проведено фізичне моделювання надвисокошвидкісного формувача на основі багаточастотного мультиплексування промодульованих OFDM цифрових потоків, проведено стендові випробування та оптимізація на досягнення максимальної пропускної здатності каналу передачі цифрової інформації потоку у форматі Ethernet з використанням розроблених програмних засобів. Створені програмно-апаратні засоби дозволили вперше досягнути загальну канальну швидкість при повному дуплексі до 1,2 Гбіт/с. На основі узагальнення результатів теоретичних досліджень і експериментальних робіт, аналізу наявної радіорелейної елементної бази проведено проектування основних вузлів приймальнопередавального тракту телекомунікаційної системи із гігабітною пропускною здатністю в діапазоні частот 130-134 ГГц, розроблена структурна схема приймальнопередавального тракту системи: частотні перетворювачі з субгармонійною накачкою, гетеродин, що використовує високостабільний задаючий кварцовий генератор з подальшим ланцюгом помножувальних і підсилювальних каскадів, смугопропускаючий фільтр з використанням тонкої металевої пластини в Е-площині хвилеводного каналу 1,6х0,8 мм, рупорна лінзова антена. Відображено результати експериментальних досліджень основних вузлів приймального і передавального трактів телекомунікаційної системи з гігабітною пропускною спроможністю в діапазоні частот 130-134 ГГц. Наукова новизна роботи полягає в узагальненні та розвитку теорії поширення, формування та вимірювання терагерцових сигналів, в розробленні методу багаточастотного мультиплексування та формування промодульованих OFDM цифрових потоків в терагерцовому діапазоні частот та розвитку принципів функціонального проектування приймальнопередавального тракту телекомунікаційної системи із гігабітною пропускною здатністю в терагерцовому діапазоні частот.
Authors and Affiliations
Гліб Авдєєнко, Сергій Бунін, Теодор Наритник
Keywords
Related Articles
- EP ID EP500093
- DOI 10.32620/aktt.2018.4.10
- Views 81
- Downloads 0
THE THEORETICAL DESCRIPTION AND ANALYSIS OF THE MECHANISMS OF DEGRADATION PROCESSES IN ELECTROCHEMICAL BATTERIES FOR USE IN OBJECTS OF SPACE-ROCKET HARDWARE
The advantages and shortcomings batteries used in objects of space-rocket hardware (lithium, nickel-alkaline, lead-acid) discusses in article. Operating modes of electrochemical batteries in objects of space-rocket hard...
EFFECTIVE NANOSTRUKTURNYE MULTI-LAYERED COVERAGES FOR TOOLPIECES AND DETAILS OF MEDICAL SETTING, WORKINGS IN DYNAMIC MODE
Shows that the maximum residual voltage compression in multilayered coating TiN – Ti make up more than 7,5 Hpa (energy ions 200 EV) and approaching 7 Hpa at 70 EV energy, as evidenced by the theoretical results. In the m...
ОПТИМИЗАЦИЯ ОБЪЁМА НЕРЕЛЯЦИОННОЙ БАЗЫ ДАННЫХ И ВРЕМЕНИ ДОСТУПА К ДАННЫМ ПРИ МНОЖЕСТВЕННЫХ ЧАСТОТАХ РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ
Рассмотрено использование нереляционной базы данных для регистрации параметров работы ГТД. Сформулированы обобщенные технические требования к базе данных с учетом прикладной специфики задачи. Приведено обоснование выбран...
DEPENDENCE OF CARRYING CAPACITY OF CELLULAR STRUCTURES AT TRANSVERSALLY BREAK FROM GLUING TECHNOLOGY CLADDING WITH FILLER
The analysis of the bearing capacity of sandwich structures of aircraft subjected to impact-charged internal pressure, a honeycomb of aluminum foil and the polymer of paper attached to the bearing casing by means of adhe...
A STUDYING CONTROL SYSTEM FOR A SMALL VERTICAL TAKEOFF AND LANDING AIRCRAFT
This paper presents a new class of small vertical takeoff and landing (VTOL) aircraft, also the control algorithms were proposed, which provide a given quality of performance of the studied flying vehicle in nominal con...