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 71
- Downloads 0
МЕТОД ОБ’ЄКТНОЇ ПОСТОБРОБКИ КАРТ КЛАСИФІКАЦІЇ З УРАХУВАННЯМ СПЕЦИФІКИ КОЖНОГО КЛАСУ
Запропоновано метод фільтрації карт класифікації земного покриву, отриманих на основі супутникових знімків високого розрізнення. Основна ідея методу - дослідження властивостей кожного об’єкта в цілому (групи пікселів з...
СИСТЕМА ЗАЩИЩЕННОГО ГОЛОСОВОГО УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫМ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ
В статье предложена и исследована система защищённого голосового радиоуправления функциями беспилотного летательного аппарата, которая основана на впервые разработанном методе защищённой передачи голосовых команд радиоуп...
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОННЫХ РЕГУЛЯТОРОВ ГТД – СТЕНД-ИМИТАТОР ДВИГАТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ
Описано обеспечение испытаний электронных регуляторов газотурбинных двигателей типа FADEC в лабораторных условиях на площадке предприятия-изготовителя. Главное внимание уделено обеспечению контроля метрологических характ...
CONSTRUCTING OF SHOCK POLAR FOR THE CONCAVE CURVED SHOCK
The problem is related to the development of the methods of the figuring of aerodynamic characteristics of concaved bodies “parachute” type, streamlined by supersonic gas stream. In the present work based on the results...
АНАЛИЗ СИСТЕМЫ ОБДУВА ДИСКОВ ОСЕВОЙ ЧЕТЫРЁХСТУПЕНЧАТОЙ СВОБОДНОЙ ТУРБИНЫ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
Выполнен гидравлический расчёт системы охлаждения осевой четырёхступенчатой свободной турбины. Рассматривается практическое использование существующих алгоритмов теплогидравлического расчёта. Обсуждается рациональное рас...