Терагерцові технології в телекомунікаційних системах. Частина 1. Обґрунтування частотного діапазону, проектування функціональних вузлів телекомунікаційних систем терагерцового діапазону

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorАвдєєнко, Гліб Леонідович
dc.contributor.authorБунін, Сергій Георгійович
dc.contributor.authorНаритник, Теодор Миколайович
dc.date.accessioned2022-07-26T08:24:33Z
dc.date.available2022-07-26T08:24:33Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenThe article presented results of researches conducted by the team of authors devoted to the possibilities of creation for the first time in Ukraine the real prerequisites for solving the fundamental problem of constructing digital telecommunication systems with the use of terahertz technologies. The necessity of transition to the use of the terahertz frequency range substantiated during the deployment of future telecommunication systems of ultra-high bandwidth. The analysis of characteristics of the path of signal propagation and determination of signal losses in conditions of operation of the radio relay system in the terahertz frequency range is carried out. The conducted analysis has shown that in the frequency range of 30-300 GHz, the most important types of fading that should consider during the design are fading due to the easing of the signal by hydrometeors and fading due to the absorption of the radio signal in gases, fading due to the influence of the antenna pattern. It determined that the work of the radio relay lines in the terahertz range allows practically not to take into consideration the refraction and interference of electromagnetic waves reflected from interference in the zone of radio signal propagation, which arises especially in conditions of dense urban development. This is due primarily to the fact that the terahertz waves have a low ability to "bend" the noise, and secondly, at the current frequency of 30 to 300 Hz apply at relatively small distances (up to 5 km), which allows for avoiding spatial planning interference to the zone of direct visibility of antennas and the first Fresnel zone. It considered the main factors that lead to the emergence of fading in radio relay communication lines. It is shown that in the terahertz range the greatest influence on the energy potential of the radio-relay lines is attenuating in hydro meteors and gases. The terahertz frequency range areas allocated that is most suitable for application in radio relay communication lines. The principles of formation of signal-code construction considered methods and new technical solutions for choosing the type of signal construction proposed in order to achieve the best bandwidth and performance in the channel of communication of a wireless gigabit system of transmission in the terahertz range. The physical simulation of the ultra high-speed shaper based on multifrequency multiplexing of the modulated OFDM digital streams has been carried out, bench tests and optimization have been carried out to achieve the maximum bandwidth of the digital data transmission channel in the Ethernet format using the developed software. The developed software and hardware allowed for the first time to reach the overall channel speed with a full duplex up to 1.2 Gb / s. On the basis of the generalization of the results of theoretical research and experimental work, the analysis of the existing radio relay element base, the design of the main nodes of the receiving and transmitting parts of a telecommunication system with a gigabit throughput in the frequency range 130-134 GHz, the structural scheme of the transmitting and receiving system of the system is developed: frequency mixer with subharmonic pumping, the heterodyne, which uses a highly stable reference quartz oscillator with a subsequent chain of multiplication and under power stage, bandpass filter using a thin metal plate in the E-plane of the waveguide channel 1.6x0.8 mm, horn antenna. It is presented the results of experimental studies of the main nodes of the receiving and transmitting parts of a telecommunication system with a gigabit throughput in the frequency range 130-134 GHz. Scientific novelty of the work consists in generalization and development of the theory of distribution, generation and measurement of terahertz signals, in the development of the method of multiple frequency multiplexing and generation of modulated OFDM digital streams in the terahertz frequency range and the development of the principles of functional design of the receiving and transmitting parts of a telecommunication system with a gigabit throughput in terahertz frequency range.uk
dc.description.abstractukНаведено 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 спроможні- стю 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.uk
dc.format.pagerangeс.72-91uk
dc.identifier.citationАвдєєнко Г. Л. Терагерцові технології в телекомунікаційних системах. Частина 1. Обґрунтування частотного діапазону, проектування функціональних вузлів телекомунікаційних систем терагерцового діапазону / Г. Л. Авдєєнко, С. Г. Бунін, Т. М. Наритник // Авиационно-космическая техника и технология. – Харків: ХАІ, 2018. – №4(148). – с. 72-91uk
dc.identifier.issn1727-7337
dc.identifier.orcid0000-0002-4788-7273uk
dc.identifier.orcid0000-0001-8071-6356uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/49330
dc.language.isoukuk
dc.publisherНаціональний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”uk
dc.publisher.placeХарківuk
dc.sourceАвиационно-космическая техника и технология, Вип.4(148)uk
dc.subjectтерагерцові технологіїuk
dc.subjectчастотний діапазон поширення радіохвильuk
dc.subjectзавмиранняuk
dc.subjectтелекомунікаційні системиuk
dc.subjectнадвисока пропускна здатністьuk
dc.subjectсигнально-кодові конструкціїuk
dc.subjectфункціональне проектуванняuk
dc.subjectмоделюванняuk
dc.subjectприймальнопередавальні трактиuk
dc.subject.udc621.39.029.7uk
dc.titleТерагерцові технології в телекомунікаційних системах. Частина 1. Обґрунтування частотного діапазону, проектування функціональних вузлів телекомунікаційних систем терагерцового діапазонуuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Avdeyenko_AKTT
Розмір:
2.19 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
1.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Статті (ТК)