24 GHz'den fazla iletişim nasıl mümkün olabilir?

Google'ın ABD'nin balon tabanlı İnternet için kablosuz spektrumunu istediği makalesini okudum . İletişim için 24 GHz'den fazla frekans spektrumu kullandığını söylüyor.

Piezoelektrik kristalleri kullanarak bu yüksek frekansı üretmek mümkün müdür? Yoksa bir PLL frekans çarpanı mı kullanıyorlar ?

Bu yüksek frekanslı sinyali üretmek mümkün olsa ve sinyalin her periyodunda 1 bit göndermek istiyorsanız, 24 GHz'den daha hızlı çalışan bir işlemci olmalıdır. Bir balonda bu nasıl mümkün olabilir?

RF haberleşmeleri, taşıyıcı dalganın döngüsü başına bir bit bilgi iletmez - bu dijital temel bant iletişimi olacaktır ve inanılmaz miktarda bant genişliği gerektirir. Bu arada, yerleşik 28 Gbps serdes sert bloklara sahip FPGA'ları satın alabilirsiniz. Bunlar 100G ethernet (4x25G + kodlama yükü) için verileri serileştirebilir ve serisini kaldırabilir. Bu durumda 'temel' frekansın aslında 14 GHz (veri hızı / 2 - bunun neden olduğunu düşünün!) Olacağını ve yaklaşık 200 MHz ila 14 GHz bant genişliği gerektirdiğini düşünüyorum. 64b66b satır kodunu kullanmaları nedeniyle DC'ye kadar gitmezler. Serdes modüllerini tahrik etmek için kullanılan frekans, bir kristal referans osilatöre faz kilitli bir çeşit VCO tarafından üretilecektir.

RF dünyasında mesaj sinyali, daha sonra karıştırıcılar ile iletim için gerekli frekansa dönüştürülen bir taşıyıcı üzerine modüle edilir. Bu balonlar muhtemelen 100 MHz'den daha düşük bir taban bandına sahiptir, yani başlangıçta dijital veriler yaklaşık 100 MHz'lik nispeten düşük bir frekans taşıyıcı (ara frekans) üzerinde modüle edilir. Bu modülasyon dijital olarak yapılabilir ve modüle edilmiş IF, yüksek hızlı bir DAC tarafından üretilebilir. Daha sonra bu frekans, 23.9 GHz osilatör ve bir mikser ile 24 GHz'e çevrilir. Ortaya çıkan sinyal 23,95 ila 24,05 GHz, 100 MHz bant genişliği arasında genişleyecektir.

Bu bantta yüksek frekanslı osilatörler oluşturmanın birçok yolu vardır. Bir yöntem, bir dielektrik rezonans osilatörü olan bir DRO oluşturmaktır. Bunu bir LC tank devresi olarak düşünün - 'rezonansa gireceği' ve çok yüksek veya çok düşük bir empedans üreteceği bir miktar frekans olacaktır. Bunu dar bir bant geçiren filtre olarak da düşünebilirsiniz. Bir DRO'da, ilgi frekansında yankılanan bir parça dielektrik kullanılır - genellikle bir çeşit seramik, inanıyorum -. Fiziksel boyut ve şekil frekansı belirler. Bir frekans kaynağına dönüştürmek için yapmanız gereken tek şey biraz kazanç sağlamaktır. Negatif direnç gösteren özel diyotlar kullanmanın yolları da vardır. Gunn diyotu buna bir örnektir. Bir Gunn diyotunun doğru şekilde eğilmesi, birkaç GHz'de salınmasına neden olur. Başka bir olasılık YIG osilatörü olarak adlandırılan bir şeydir. YIG, Yttrium Iron Garnet'in kısaltmasıdır. Küçük bir YIG küresi alıp bir çift iletim hattına bağlayarak bant geçiren filtreler oluşturmak yaygındır. YIG manyetik alanlara karşı hassastır, böylece ortam manyetik alanını değiştirerek filtrenin merkez frekansını ayarlayabilir veya süpürebilirsiniz. Bir amplifikatör ekleyin ve ayarlanabilir bir osilatörünüz var. Bir YIG'yi bir PLL'ye koymak nispeten kolaydır. Bir YIG'nin gücü, onu çok geniş bir bant pürüzsüz süpürme üretmek için kullanabilmesidir ve bu nedenle genellikle spektrum ve ağ analizörleri ve süpürme ve CW RF kaynakları gibi RF test ekipmanlarında kullanılırlar. Başka bir yöntem basitçe bir grup frekans çarpanı kullanmaktır. Doğrusal olmayan herhangi bir eleman (diyot gibi), giriş frekansının katlarında (2x, 3x, 4x, 5x, vb.) Frekans bileşenleri üretecektir.

İşte bu cevaptan uyarlanmış bir işten çıkarma özeti girişimim .

İletişimin "24 GHz'de" gerçekleşmesinden bahsederken, küçük bir frekans aralığından bahsediyoruz. "24 GHz'de" sinyalinin diğer tüm frekanslarda sinyallerin hepsini ezmememesi için , sinyalin 24 GHz sinüs dalgasından ne kadar farklı olmasına izin verildiğine dair kesin bir sınır vardır .

Bir radyo "bant" sahip bütün mesele sinyali bir sinüs dalgasının için ne kadar farklı olabildiği bir limit koyarak, bu kaldırma sinyalleri farklı filtreler oluşturmak mümkün hale gelmesidir çok fazla gelen senin böylece onları bastırmak ve sadece tutarak sinüs ilgilendiğiniz sinyal.

Örneğin, burada yalnızca 190 Hz ile 210 Hz arasındaki frekansları içerecek şekilde filtrelenen rasgele gürültü vardır:

(200 Hz) sinüs dalgasından o kadar uzakta olmadığını gözlemleyin. Karşılaştırma için, burada 150 Hz ila 250 Hz içerecek şekilde filtrelenen gürültü:

Mükemmel bir sinüs dalgasından çok daha farklı olduğuna dikkat edin. Şimdi, 24 GHz'lik bir sinüs dalgası alır ve bitlerini keyfi olarak açıp kapatmaya başlarsanız, alıcı bunu gönderdiğiniz şekilde görmeyecektir , çünkü bitleri keyfi olarak açıp kapamak sinyali 24 GHz aralığının dışına çıkarır . Alıcı 24 GHz aralığının dışındaki frekansları filtreleyerek sinyali bozar. Alt satır: bitleri açıp kapatarak sinyali saf olarak modüle ederseniz, istenmeyen frekansları filtreleme fikri ile çalışmaz.

Filtrelemeden önce yukarıdaki sinyal şöyle görünüyordu:

Bir radyo alıcısının istenmeyen frekansları filtrelemeden önce gördüğü gibi düşünün. Bence bu makul bir layman yaklaşımı. Buradaki yatay ölçeğin yukarıdaki resimlerle tamamen aynı olduğunu unutmayın - gördüğünüz tüm 200-Hz Hz'den yüksek frekanslar. 200 Hz altındaki frekanslar da vardır, ancak çıplak gözle görülemezler.

(matematik Hz veya GHz ölçeklerinde aynı şekilde çalışır, bu yüzden bunun sizi ertelemesine izin vermeyin)

FM radyo, 98MHz + -10MHz taşıyıcı frekansında iletim yapar, ancak her istasyonun yalnızca yaklaşık 200khz değerinde bilgiye sahiptir (bant genişliği doludur). Benzer şekilde, DirecTV 14GHz taşıyıcı frekansında iletir, ancak sinyal muhtemelen sadece 10 veya 100 MHz MHz'lik bant genişliğindedir.

Muhtemelen Google, daha düşük bant genişliğine sahip sinyalleri taşımak için 24GHz bandını kullanmak istiyor. Ancak eğer birisi gerçekten bu kadar büyük bir bant genişliği iletmek isterse, birden fazla taşıyıcı kullanan çeşitli modülasyon teknikleri ile yapılabilir.

Gerçek elektronik kadar, daha önce 24GHz MMIC gördüm. Ayrıca, tek bir "işlemci" gerekli olduğunu varsayıyorsunuz. 24 1Gbit / saniye modem FDMA ile istiflenebilir. Xilinx'in yapabildiği 100Gb / sn ethernet, yukarıda tartışıldığı gibi, paralel Quad GMII arabirimlerini kullanıyor.

EM spektrumları bir sürekliliktir ve frekansı artırdıkça RF'den optiğe geçersiniz. Mevcut görüş hattı Lazer İletişim sistemleri mevcuttur.