การสื่อสารเกิน 24 GHz จะเป็นไปได้อย่างไร?

ผมอ่านบทความGoogle ต้องการคลื่นความถี่ไร้สายสหรัฐสำหรับ Internet-based มันบอกว่าจะใช้คลื่นความถี่ 24 GHz เพื่อการสื่อสาร

เป็นไปได้ไหมที่จะสร้างความถี่สูงโดยใช้คริสตัลเพียโซอิเล็กทริก หรือว่าพวกเขาใช้ตัวคูณความถี่PLL

แม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะสร้างสัญญาณความถี่สูงนั้นและหากคุณต้องการส่ง 1 บิตในทุกช่วงเวลาของสัญญาณจะต้องมีโปรเซสเซอร์ที่ทำงานได้เร็วกว่า 24 GHz มาก วิธีที่เป็นไปได้ในบอลลูน?

RF comms ไม่ส่งข้อมูลหนึ่งบิตต่อรอบของคลื่นพาหะนั่นคือการสื่อสารเบสแบนด์ดิจิตอลและต้องใช้แบนด์วิดธ์จำนวนมากอย่างไม่น่าเชื่อ อนึ่งคุณสามารถซื้อ FPGA ด้วยบล็อกฮาร์ดในตัว 28 Gbps สิ่งเหล่านี้สามารถทำให้เป็นอนุกรมและ deserialize ข้อมูลสำหรับอีเธอร์เน็ต 100G (4x25G + ค่าใช้จ่ายในการเข้ารหัส) ฉันคิดว่าความถี่ 'พื้นฐาน' ในกรณีนี้จริง ๆ แล้วจะเป็น 14 GHz (อัตราข้อมูล / 2 - ลองคิดดูว่าทำไมจึงเป็นเช่นนี้!) และพวกเขาต้องการแบนด์วิดท์ประมาณ 200 MHz ถึง 14 GHz พวกเขาไม่ได้ไปจนถึง DC เนื่องจากการใช้รหัสบรรทัด 64b66b ความถี่ที่ใช้ในการขับเคลื่อนโมดูล serdes จะถูกสร้างขึ้นโดย VCO บางประเภทที่เฟสถูกล็อกเข้ากับ oscillator อ้างอิงแบบคริสตัล

ในโลก RF สัญญาณข้อความจะถูกมอดูเลตไปยังผู้ให้บริการซึ่งจะกลับไปเป็นความถี่ที่ต้องการสำหรับการส่งสัญญาณด้วยเครื่องผสม บอลลูนเหล่านี้อาจมีเบสแบนด์ที่น้อยกว่า 100 MHz ซึ่งหมายความว่าในขั้นต้นข้อมูลดิจิตอลจะถูกปรับให้เข้ากับตัวพาความถี่ที่ค่อนข้างต่ำ (ความถี่กลาง) ที่ประมาณ 100 MHz การปรับนี้สามารถทำได้แบบดิจิทัลและถ้าปรับสร้างขึ้นโดย DAC ความเร็วสูง จากนั้นความถี่นี้จะถูกแปลสูงสุด 24 GHz ด้วย 23.9 GHz oscillator และตัวปรับแต่งเสียง สัญญาณที่ได้จะเพิ่มจาก 23.95 เป็น 24.05 GHz, แบนด์วิดธ์ 100 MHz

มีหลายวิธีในการสร้างออสซิลเลเตอร์ความถี่สูงในแถบนั้น วิธีหนึ่งคือการสร้าง DRO ซึ่งเป็น oscillator ด้วยคลื่นสะท้อนอิเล็กทริก คิดว่านี่เป็นวงจรรถถัง LC - จะมีความถี่ที่มันจะ 'สะท้อน' และสร้างความต้านทานสูงหรือต่ำมาก คุณอาจคิดว่านี่เป็นตัวกรอง bandpass ที่แคบ ใน DRO ฉันเชื่อว่ามีการใช้อิเล็กทริกชิ้นหนึ่งซึ่งมักจะเป็นเซรามิกบางชนิดที่สะท้อนตามความถี่ที่น่าสนใจ ขนาดและรูปร่างทางกายภาพเป็นตัวกำหนดความถี่ สิ่งที่คุณต้องทำเพื่อเปลี่ยนเป็นแหล่งความถี่จะเพิ่มกำไรบ้าง นอกจากนี้ยังมีวิธีการใช้ไดโอดพิเศษที่มีความต้านทานเชิงลบ Gunn diode เป็นตัวอย่างหนึ่ง การให้ลำเอียง Gunn diode อย่างถูกต้องจะทำให้การแกว่งที่ GHz หลาย ๆ ตัว ความเป็นไปได้อีกอย่างคือสิ่งที่เรียกว่า YIG oscillator YIG ย่อมาจาก Yttrium Iron Garnet เป็นเรื่องปกติที่จะสร้างตัวกรอง bandpass โดยการเอาทรงกลม YIG ขนาดเล็กและเชื่อมต่อกับคู่สายส่ง YIG เกิดจากความไวต่อสนามแม่เหล็กดังนั้นคุณสามารถปรับหรือกวาดความถี่กลางของตัวกรองโดยการเปลี่ยนสนามแม่เหล็กรอบข้าง เพิ่มเครื่องขยายเสียงและคุณมีออสซิลเลเตอร์ที่ปรับค่าได้ มันค่อนข้างง่ายที่จะใส่ YIG ใน PLL พลังของ YIG ก็คือมันเป็นไปได้ที่จะใช้มันในการสร้างแถบกว้างที่ราบรื่นมากและด้วยเหตุนี้พวกมันจึงถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์ทดสอบ RF เช่นสเปกตรัมและเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายและการกวาดและ CW RF อีกวิธีหนึ่งก็คือใช้ตัวคูณความถี่จำนวนมาก องค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้น (เช่นไดโอด) จะสร้างส่วนประกอบความถี่ที่ทวีคูณของความถี่อินพุต (2x, 3x, 4x, 5x, ฯลฯ )

นี่คือความพยายามของฉันที่สรุปคนธรรมดาปรับจากคำตอบนี้

เมื่อเราพูดถึงการสื่อสารที่เกิดขึ้น "ที่ 24 GHz" เราหมายถึงความถี่ที่หลากหลาย เพื่อให้สัญญาณ "ณ วันที่ 24 GHz" จะไม่เหยียบย่ำทั่วสัญญาณที่ทุกความถี่อื่น ๆ มีวงเงินยากเท่าใดสัญญาณจะได้รับอนุญาตให้แตกต่างจาก sinewave

จุดรวมของการมี "วงดนตรี" วิทยุคือการ จำกัด จำนวนว่าสัญญาณจะแตกต่างกันไปในเอ็นไซน์ได้มากเท่าไรจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างตัวกรองที่ลบสัญญาณที่แตกต่างจากไซนัสของคุณมากเกินไปสัญญาณที่คุณสนใจ

ตัวอย่างเช่นต่อไปนี้เป็นตัวกรองสัญญาณรบกวนแบบสุ่มที่มีเฉพาะความถี่ระหว่าง 190 Hz และ 210 Hz:

สังเกตว่ามันอยู่ไม่ไกลจาก sinewave (200 Hz) สำหรับการเปรียบเทียบเสียงที่ถูกกรองจะมี 150 Hz ถึง 250 Hz:

สังเกตว่ามันแตกต่างจาก sinewave ที่สมบูรณ์แบบมากแค่ไหน ทีนี้ถ้าคุณรับสัญญาณ 24 GHz และเริ่มเปิดและปิดบิตโดยพลการผู้รับจะไม่เห็นวิธีที่คุณส่งเพราะการเปิด / ปิดบิตโดยพลการจะทำให้สัญญาณตกนอกช่วง 24 GHz . เครื่องรับจะกรองความถี่ที่อยู่นอกช่วง 24 GHz ซึ่งจะเป็นการบิดเบือนสัญญาณ Bottom line คือ: ถ้าคุณปรับสัญญาณอย่างไร้เดียงสาโดยการเปิดและปิดบิตมันจะไม่ทำงานกับแนวคิดของการกรองความถี่ที่ไม่ต้องการ

ก่อนการกรองสัญญาณด้านบนมีลักษณะดังนี้:

คิดว่ามันเป็นสิ่งที่เครื่องรับวิทยุเห็นก่อนที่จะกรองความถี่ที่ไม่พึงประสงค์ ฉันคิดว่านั่นเป็นการประมาณคนธรรมดาที่สมเหตุสมผล โปรดทราบว่าสเกลแนวนอนที่นี่เหมือนกับในภาพด้านบน - สิ่งที่คุณเห็นคือความถี่ทั้งหมดที่สูงกว่า 200 คี่ Hz ความถี่ต่ำกว่า 200 เฮิร์ตก็อยู่ที่นั่นด้วยเช่นกัน แต่พวกเขาไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

(คณิตศาสตร์นั้นใช้งานได้เหมือนกันกับเครื่องชั่ง Hz หรือ GHz ดังนั้นอย่าปล่อยให้สิ่งนี้ทำให้คุณตก)

วิทยุ FM ส่งคลื่นความถี่ 98MHz + -10MHz แต่แต่ละสถานีมีข้อมูลประมาณ 200khz (แบนด์วิดท์ที่ใช้งาน) ในทำนองเดียวกัน DirecTV ส่งคลื่นความถี่ผู้ให้บริการ 14GHz แต่สัญญาณอาจเป็นเพียง 10 หรือ 100 MHz ของแบนด์วิดธ์ที่ถูกครอบครอง

สันนิษฐานว่า Google ต้องการใช้แบนด์วิดท์ 24GHz เพื่อส่งสัญญาณด้วยแบนด์วิดท์ที่ถูกครอบครองต่ำกว่ามาก แต่ถ้ามีคนต้องการส่งแบนด์วิดท์จำนวนมากเช่นนั้นจริง ๆ ก็สามารถทำได้โดยใช้เทคนิคการปรับต่าง ๆ โดยใช้พาหะหลายตัว

เท่าที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จริงฉันเคยเห็น 24GHz MMICs มาก่อน นอกจากนี้คุณกำลังสันนิษฐานว่าจำเป็นต้องมี "ตัวประมวลผล" ตัวเดียว คุณอาจมี 24 1Gbit / วินาทีโมเด็มซ้อนกันทำ FDMA อีเธอร์เน็ต 100Gb / วินาทีที่ Xilinx มีความสามารถดังที่กล่าวไว้ข้างต้นฉันคิดว่าใช้อินเตอร์เฟส Quad GMII แบบขนาน

EM spectra นั้นต่อเนื่องและเมื่อคุณเพิ่มความถี่ในที่สุดคุณก็เปลี่ยนจาก RF เป็นออพติคอล มีระบบ Laser Comm แบบเห็นภาพอยู่