24 GHz से अधिक संचार कैसे संभव हो सकता है?

Question

मैं लेख पढ़ता हूं कि Google गुब्बारा-आधारित इंटरनेट के लिए यूएस का वायरलेस स्पेक्ट्रम चाहता है । यह संचार के लिए 24 GHz आवृत्ति स्पेक्ट्रम का उपयोग करने के लिए कहता है।

क्या पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल का उपयोग करके उस उच्च आवृत्ति को उत्पन्न करना कभी संभव है? या वे एक पीएलएल आवृत्ति गुणक का उपयोग कर रहे हैं ?

भले ही उस उच्च-आवृत्ति सिग्नल को उत्पन्न करना संभव हो, और यदि आप सिग्नल की प्रत्येक अवधि पर 1 बिट भेजना चाहते हैं, तो एक प्रोसेसर होना चाहिए जो 24 गीगाहर्ट्ज से अधिक तेजी से काम कर रहा है। एक गुब्बारे पर यह कैसे संभव है?

Comments

24GHz प्रस्तावित है RF carrier frequency, सिग्नल नहीं bandwidthऔर न ही bit rate। (समाचार मीडिया शायद ही कभी तकनीकी विवरण को समझे।) लेख Google से विनियामक अनुमोदन का अनुरोध करने के बारे में है, जो कि कानूनी कार्रवाई का पहला कदम है। लेख में यह नहीं बताया गया है कि वे किस प्रकार के मॉड्यूलेशन का उपयोग करने का इरादा रखते हैं।

— मार्कयू

कुछ रडार सेंसर 70GHz पर भी उच्च आवृत्तियों के साथ काम कर रहे हैं, पता नहीं कैसे वे ऐसा करते हैं (मैं एक आरएफ इंजीनियर नहीं हूं), इसलिए कुछ मॉड्यूलेशन या कुछ के साथ आप उस बैंड में भी संचार करने में सक्षम होना चाहिए।

— शस्त्रागार

@ अर्सेनल आमतौर पर यह जर्मेनियम या सिलिकॉन / जर्मेनियम है जो उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है - छोटे चिप्स बनाने के लिए मुश्किल नहीं है जो 10 गीगा में अच्छी तरह से काम करते हैं।

— J ...

यह ध्यान देने योग्य हो सकता है कि जब हम इन शर्तों के बारे में नहीं सोचते हैं, तो दृश्य प्रकाश उदाहरण है जैसे हरे रंग के लिए 590 THz।

— रैंडम 832

उम, आप महसूस करते हैं कि आप Mhz और THz (तेरा हर्ट्ज) सिग्नल के बीच अधिकांश संकेतों के आयाम मॉड्यूलेशन कर सकते हैं, लेकिन आपके हाथ, और कुछ नहीं? जैसे: ऐन्टेना / वेवगाइड / प्रकाश स्रोत के सामने तरंग हाथ। इसलिए, यदि आपका नग्न शरीर उस बंद को खींच सकता है, तो यह आश्चर्य की बात नहीं है कि आप इसे थोड़ा सा इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ भी कर सकते हैं, :) यह भी इस तथ्य को ध्यान में लाता है कि आपको आवृत्ति संदर्भ उत्पन्न करने के लिए यांत्रिक दोलन की आवश्यकता नहीं है। आप बाध्य इलेक्ट्रॉनों, या व्यक्तिगत परमाणुओं या अणु दोलन कर सकते हैं!

— मोनिका

Answer 1

RF comms वाहक तरंग के प्रति चक्र एक सूचना प्रसारित नहीं करते हैं - यह डिजिटल बेसबैंड संचार होगा और इसमें बैंडविड्थ की अविश्वसनीय मात्रा की आवश्यकता होती है। संयोग से, आप FPGAs निर्मित 28 Gbps सीरीज़ के हार्ड ब्लॉक के साथ खरीद सकते हैं। ये 100G इथरनेट (4x25G + कोडिंग ओवरहेड) के लिए डेटा को क्रमबद्ध और डिसेर्बलाइज कर सकते हैं। मुझे लगता है कि इस मामले में 'मौलिक' आवृत्ति वास्तव में 14 गीगाहर्ट्ज़ होगी (डेटा दर / 2 - इस बारे में सोचें कि यह क्यों है!) और उन्हें बैंडविड्थ के लगभग 200 मेगाहर्ट्ज से 14 गीगाहर्ट्ज़ तक की आवश्यकता होती है। 64b66b लाइन कोड का उपयोग करने के कारण वे DC के नीचे नहीं जाते हैं। सेरेस मॉड्यूल को चलाने के लिए उपयोग की जाने वाली आवृत्ति कुछ प्रकार के VCO द्वारा उत्पन्न की जाएगी जो कि एक क्रिस्टल रेफ़र ऑसिलेटर पर बंद होती है।

आरएफ की दुनिया में, संदेश संकेत एक वाहक पर संशोधित किया जाता है जो बाद में मिक्सर के साथ संचरण के लिए आवश्यक आवृत्ति पर बदल जाता है। इन गुब्बारों में संभवतः 100 मेगाहर्ट्ज से कम का बेसबैंड है, जिसका अर्थ है कि शुरू में डिजिटल डेटा लगभग 100 मेगाहर्ट्ज के अपेक्षाकृत कम आवृत्ति वाहक (मध्यवर्ती आवृत्ति) पर संशोधित होता है। यह मॉड्यूलेशन डिजिटल रूप से किया जा सकता है और एक उच्च गति DAC द्वारा उत्पन्न मॉड्यूलेट IF है। फिर इस आवृत्ति को 24 गीगाहर्ट्ज तक 23.9 गीगाहर्ट्ज ऑसिलेटर और मिक्सर के साथ अनुवादित किया गया है। परिणामी संकेत 23.95 से 24.05 गीगाहर्ट्ज तक, 100 मेगाहर्ट्ज बैंडविड्थ का विस्तार करेगा।

उस बैंड में उच्च आवृत्ति दोलक बनाने के कई तरीके हैं। एक विधि एक डीआरओ का निर्माण करना है, जो एक ढांकता हुआ अनुनाद थरथरानवाला है। इसे एक LC टैंक सर्किट के रूप में सोचें - कुछ आवृत्ति होगी जहां यह 'प्रतिध्वनित' होगी और या तो बहुत उच्च या बहुत कम प्रतिबाधा उत्पन्न करेगी। आप इसे एक संकीर्ण बैंडपास फ़िल्टर के रूप में भी सोच सकते हैं। डीआरओ में, ढांकता हुआ का एक टुकड़ा उपयोग किया जाता है - आमतौर पर किसी प्रकार का सिरेमिक, मेरा मानना ​​है - जो ब्याज की आवृत्ति पर प्रतिध्वनित होता है। भौतिक आकार और आकार आवृत्ति निर्धारित करते हैं। इसे फ़्रीक्वेंसी सोर्स में बदलने के लिए आपको बस इतना ही करना होगा। विशेष डायोड का उपयोग करने के तरीके भी हैं जो नकारात्मक प्रतिरोध को प्रदर्शित करते हैं। एक गन डायोड एक उदाहरण है। एक गन डायोड को सही ढंग से बायस करने से यह कई गीगाहर्ट्ज पर दोलन करेगा। एक और संभावना एक YIG दोलक है। YIG का मतलब है Yttrium Iron Garnet। एक छोटा YIG गोला लेकर और इसे एक जोड़ी ट्रांसमिशन लाइनों में युग्मित करके बैंडपास फिल्टर का निर्माण करना आम है। YIG चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति संवेदनशील होता है, इसलिए आप परिवेश चुंबकीय क्षेत्र को अलग करके फ़िल्टर की केंद्र आवृत्ति को ट्यून या स्वीप कर सकते हैं। एक एम्पलीफायर जोड़ें, और आपके पास एक ट्यून करने योग्य थरथरानवाला है। PLL में YIG लगाना अपेक्षाकृत आसान है। एक YIG की शक्ति यह है कि इसका उपयोग करने के लिए एक बहुत व्यापक बैंड चिकनी स्वीप का उत्पादन करना संभव है, और इसलिए उन्हें अक्सर आरएफ परीक्षण उपकरण जैसे कि स्पेक्ट्रम और नेटवर्क विश्लेषक और स्वीपिंग और सीडब्ल्यू आरएफ स्रोतों में उपयोग किया जाता है। एक अन्य विधि बस आवृत्ति गुणक का एक गुच्छा का उपयोग करने के लिए है। कोई भी nonlinear तत्व (जैसे कि डायोड) इनपुट आवृत्ति (2x, 3x, 4x, 5x, आदि) के गुणकों पर आवृत्ति घटकों का उत्पादन करेगा।

Comments

क्या आप एक आम आदमी का सारांश प्रदान कर सकते हैं? यह उत्तर 100% तकनिकी है!

— मोनिका

@LightnessRacesinOrbit TL; DR : 1) 24GHz सिग्नलिंग फ्रीक्वेंसी 24Gbaud नहीं होती है; 2) 24GHz आरएफ एक बहुत कम आवृत्ति सिग्नल का उपयोग करके उत्पन्न किया जा सकता है जो एक प्रोसेसर को संभाल सकता है (उदाहरण के लिए एक तेज डीएसी से सीधे 100 मेगाहर्ट्ज), एक निरंतर उच्च आवृत्ति फ़ीड और एक मिक्सर (जैसे 6-ट्रांजिस्टर सुपरथेरोडायन रेडियो); 3) बहु-गीगाहर्ट्ज़ थरथरानवाला अब निर्माण करना बहुत आसान है, कई संभावित तरीकों से।

— मैक्सथन चान

@MaxthonChan: मेरा उत्तर उत्तर में था :)

— विथ मोनिका

@LightnessRacesinOrbit यह एक आम आदमी के सारांश को लिखने का मेरा प्रयास है, इसलिए मैंने इसे बोल्ड फोंट में "टीएल; डीआर" के लिए उपसर्ग किया।

— मैक्सथन चान

@ मैक्स हां मुझे वह मिलता है और मैं इसकी सराहना करता हूं। मैं सुझाव दे रहा हूं कि इसे उत्तर में डाला जाए क्योंकि टिप्पणियां क्षणिक हैं। चीयर्स

— लाइटनेस रेस मोनिका

Answer 2

इस उत्तर से अनुकूलित एक आम सारांश में मेरा प्रयास यहाँ है ।

जब हम "24 गीगाहर्ट्ज पर" संचार के बारे में बात करते हैं, तो हम आवृत्तियों की एक छोटी श्रृंखला की बात कर रहे हैं। सिग्नल के लिए "24 गीगाहर्ट्ज पर" सभी अन्य आवृत्तियों पर संकेतों को रौंदने के लिए नहीं, 24 गीगाहर्ट्ज के सिनवेव से अलग होने के लिए सिग्नल की अनुमति देने की एक कठिन सीमा है ।

एक रेडियो "बैंड" होने की पूरी बात यह है कि एक सीमा तक साइन सिग्नल कितना अलग हो सकता है, यह निर्धारित करने के लिए, फ़िल्टर बनाना संभव हो जाता है जो संकेतों को हटाते हैं जो आपके साइनवेव से बहुत अधिक भिन्न होते हैं , इस प्रकार उन्हें दबाकर और केवल रखते हुए वह संकेत जिसमें आप रुचि रखते हैं।

उदाहरण के लिए, यहां 190 हर्ट्ज और 210 हर्ट्ज के बीच केवल आवृत्तियों को शामिल करने के लिए यादृच्छिक शोर फ़िल्टर्ड किया गया है:

निरीक्षण करें कि ऐसा नहीं है कि (200 हर्ट्ज) साइनवेव से बहुत दूर। तुलना के लिए, यहां 150 हर्ट्ज से 250 हर्ट्ज तक के शोर को फ़िल्टर किया गया है:

ध्यान दें कि यह एक आदर्श पाप से बहुत अलग कैसे है। अब, यदि आप एक 24 गीगाहर्ट्ज का सिन्यूवेट लेते हैं और मनमाने ढंग से इसके बिट्स को चालू और बंद करना शुरू करते हैं, तो रिसीवर इसे आपके भेजने के तरीके को नहीं देखेगा , क्योंकि मनमाने ढंग से बिट्स को चालू / बंद करने से 24 हर्ट्ज रेंज के बाहर सिग्नल गिर जाएगा। । रिसीवर 24 गीगाहर्ट्ज रेंज के बाहर आवृत्तियों को फ़िल्टर करेगा, इस प्रकार सिग्नल को विकृत करेगा। लब्बोलुआब यह है: यदि आप बिट को चालू और बंद करके संकेत को सरलता से संशोधित करते हैं, तो यह अवांछित आवृत्तियों को फ़िल्टर करने के विचार के साथ काम नहीं करेगा।

फ़िल्टर करने से पहले, उपरोक्त संकेत इस तरह दिखता था:

इसे ऐसा समझें कि एक रेडियो रिसीवर अवांछित आवृत्तियों को फ़िल्टर करने से पहले देखता है। मुझे लगता है कि यह एक उचित स्तर का अनुमान है। ध्यान दें कि यहाँ क्षैतिज स्तर ठीक उसी तरह है जैसा कि ऊपर की छवियों में है - जो आप देख रहे हैं वह सभी आवृत्तियों 200-हर्ट्ज से अधिक है। 200 हर्ट्ज से नीचे की आवृत्ति भी होती है, लेकिन वे नग्न आंखों के लिए स्पष्ट नहीं हैं।

(गणित Hz या GHz तराजू पर समान काम करता है, इसलिए इसे बंद न करें)

Comments

मेरी तरह एक आरएफ आम आदमी के लिए, यह एक उत्कृष्ट जवाब है। क्या समीकरण (एस) कठिन सीमा का वर्णन करते हैं?

— बेन सीमन्स

@BenSimmons कठिन सीमा वास्तव में चुनने के लिए आरएफ डिजाइनर तक है, और व्यापार-बंद है कि आवृत्ति स्पेक्ट्रम आपके सिग्नल "कितना खाती है" और अन्य उपयोगों से दूर ले जाता है, बनाम एक के लिए कितनी जानकारी ले सकता है सिग्नल-टू-शोर अनुपात। शैनन-हार्टले प्रमेय देखें । तो एक उच्च बैंडविड्थ का मतलब है कि आप सिग्नल को अपने 24 गीगाहर्ट्ज के सिनवेव से अलग करने की अनुमति देते हैं, और एक कम बैंडविड्थ = छोटे अंतर की अनुमति है।

— रोमन स्टार्कोव

दिलचस्प। क्या हर जगह शोर शक्ति काफी स्थिर है? मैं बस सोच रहा हूं कि सिग्नल की शक्ति कैसे तय की जाती है। क्या यह कभी पर्यावरण के लिए "अनुकूली" है, उदाहरण के लिए शोर स्तर में परिवर्तन है?

— बेन सीमन्स

@BenSimmons आरएफ शोर निश्चित रूप से स्थिर नहीं है; बहुत अधिक शोर मानव निर्मित ट्रांसमीटरों द्वारा उत्पन्न होता है क्योंकि सही संचरण असंभव है, लेकिन सौर गतिविधि आदि आरएफ शोर भी बनाती है। रिसीवर एम्पलीफायरों आदि द्वारा कुछ शोर प्राप्त नहीं किया जाता है, बल्कि मेरा मानना ​​है कि वाई-फाई ए / बी / जी आमतौर पर अधिकतम शक्ति पर संचारित होता है, जिससे सबसे अच्छा सिग्नल-टू-शोर अनुपात प्राप्त किया जा सकता है, जबकि बैटरी बचाने के लिए सेल फोन पावर ट्रांसमिट करते हैं। (इस पर मुझे उद्धृत मत करो! ...)। सेल टॉवर, टीवी टॉवर आदि कई रिसीवरों को प्रसारित करते हैं और इसलिए किसी भी प्रकार की प्रतिक्रिया के आधार पर वास्तव में बिजली को समायोजित नहीं कर सकते हैं।

— रोमन स्टार्कोव

सेल फोन टॉवर, फोन संचारित शक्ति स्तर को कमांड करता है, और यह निरंतर एसएनआर को बनाए रखने के लिए लगातार अपडेट किया जाता है। इसे 'क्लोज्ड लूप पावर कंट्रोल' कहा जाता है। यह न केवल बिजली की खपत को कम करने के लिए आवश्यक है, बल्कि सीडीएमए कोडिंग के परिणामस्वरूप भी आवश्यक है। चूंकि बेस स्टेशन एक एकल एंटीना है, यह ऑर्थोगोनल कोड का उपयोग कर सकता है जो एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं करते हैं। हालांकि, ऑर्थोगोनल कोड को दूसरे तरीके से उपयोग करने के लिए आवश्यक सिंक्रनाइज़ेशन को प्राप्त करना संभव नहीं है, इसलिए सेल फोन सिग्नल एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं और इसे कम करने के लिए संचारित शक्ति को नियंत्रित किया जाना चाहिए।

— alex.forencich

Answer 3

एफएम रेडियो एक 98MHz + -10MHz वाहक आवृत्ति पर प्रसारित करता है, लेकिन प्रत्येक स्टेशन में केवल 200khz मूल्य की जानकारी (कब्जे वाली बैंडविड्थ) होती है। इसी तरह, DirecTV एक 14GHz वाहक आवृत्ति पर संचारित होता है, लेकिन सिग्नल कब्जे वाली बैंडविड्थ के केवल 10 या 100 मेगाहर्ट्ज का है।

संभवतः, Google बहुत कम कब्जे वाले बैंडविड्थ के साथ संकेतों को ले जाने के लिए 24GHz बैंड का उपयोग करना चाहता है। लेकिन अगर कोई वास्तव में बैंडविड्थ की इतनी बड़ी मात्रा को प्रसारित करना चाहता था, तो यह कई वाहक तकनीकों का उपयोग करके विभिन्न मॉडुलन तकनीकों द्वारा किया जा सकता है।

जहां तक ​​वास्तविक इलेक्ट्रॉनिक्स की बात है, मैंने पहले 24GHz MMIC देखा है। इसके अलावा, आप मान रहे हैं कि एक एकल "प्रोसेसर" आवश्यक है। आप 24 1Gbit / सेकंड मॉडेम FDMA कर सकते हैं। 100Gb / sec ईथरनेट जो कि Xilinx में सक्षम है, जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, मुझे लगता है कि समानांतर Quad GMII इंटरफेस का उपयोग करता है।

ईएम स्पेक्ट्रा एक निरंतरता है, और जैसा कि आप आवृत्ति बढ़ाते हैं, अंततः आप आरएफ से ऑप्टिकल तक जाते हैं। लेज़र-कॉम लेज़र कॉम सिस्टम अस्तित्व में हैं।