24GHz 이상의 통신이 어떻게 가능합니까?

Google이 풍선 기반 인터넷을 위해 미국의 무선 스펙트럼을 원한다는 기사를 읽었습니다 . 통신에 24GHz 이상의 주파수 스펙트럼을 사용한다고합니다.

압전 결정을 사용하여 고주파를 발생시키는 것이 가능한가? 아니면 PLL 주파수 승수 를 사용하고 있습니까?

고주파 신호를 생성 할 수 있고 모든 신호주기마다 1 비트를 보내려면 24GHz보다 훨씬 빠른 프로세서가 있어야합니다. 풍선에서 어떻게 가능합니까?

RF 통신은 반송파의 사이클 당 1 비트의 정보를 전송하지 않습니다. 이는 디지털 기저 대역 통신이 될 것이며 엄청난 양의 대역폭이 필요합니다. 또한, 내장 28Gbps serdes 하드 블록이있는 FPGA를 구입할 수 있습니다. 이들은 100G 이더넷 (4x25G + 코딩 오버 헤드)에 대한 데이터를 직렬화 및 직렬화 해제 할 수 있습니다. 이 경우 '기본'주파수는 실제로 14GHz (데이터 속도 / 2-왜 그런지 생각해보십시오!)이며 200MHz ~ 14GHz의 대역폭이 필요하다고 가정합니다. 64b66b 라인 코드를 사용하기 때문에 DC로 내려 가지 않습니다. serdes 모듈을 구동하는 데 사용되는 주파수는 크리스털 기준 발진기에 위상 고정 된 일종의 VCO에 의해 생성됩니다.

RF 세계에서, 메시지 신호는 반송파로 변조 된 다음 믹서로 전송하기 위해 필요한 주파수로 상향 변환된다. 이러한 벌룬은 아마도 100 MHz 미만의 기저 대역을 가질 수 있는데, 이는 초기에 디지털 데이터가 약 100 MHz의 비교적 저주파 반송파 (중간 주파수)로 변조됨을 의미합니다. 이 변조는 디지털 방식으로 수행 될 수 있으며 변조 된 IF는 고속 DAC에 의해 생성됩니다. 그런 다음이 주파수는 23.9GHz 발진기와 믹서로 최대 24GHz로 변환됩니다. 결과 신호는 23.95에서 24.05GHz, 100MHz 대역폭으로 확장됩니다.

해당 대역에서 고주파 발진기를 구축하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 하나의 방법은 유전체 공명 발진기 인 DRO를 구축하는 것입니다. 이것을 LC 탱크 회로라고 생각하십시오. '공진'하는 주파수가 있고 매우 높거나 매우 낮은 임피던스를 생성합니다. 이것을 협 대역 통과 필터라고 생각할 수도 있습니다. DRO에서 유전체 조각은 일반적으로 관심있는 주파수에서 공명하는 일종의 세라믹으로 사용됩니다. 물리적 크기와 모양에 따라 주파수가 결정됩니다. 주파수 소스로 전환하기 위해 필요한 것은 약간의 게인을 추가하는 것입니다. 부정적인 저항을 나타내는 특수 다이오드를 사용하는 방법도 있습니다. Gunn 다이오드가 한 예입니다. Gunn 다이오드를 올바르게 바이어스하면 몇 GHz에서 진동합니다. 다른 가능성은 YIG 발진기입니다. YIG는 Yttrium Iron Garnet의 약어입니다. 작은 YIG 구형을 취해이를 한 쌍의 전송 라인에 연결하여 대역 통과 필터를 만드는 것이 일반적입니다. YIG는 자기장에 민감하므로 주변 자기장을 변경하여 필터의 중심 주파수를 조정하거나 스윕 할 수 있습니다. 증폭기를 추가하면 조정 가능한 발진기가 있습니다. YLL을 PLL에 넣는 것은 비교적 쉽습니다. YIG의 장점은 매우 부드러운 스무스 스윕을 생성하는 데 사용할 수 있기 때문에 스펙트럼 및 네트워크 분석기, 스윕 및 CW RF 소스와 같은 RF 테스트 장비에 종종 사용됩니다. 또 다른 방법은 단순히 주파수 멀티 플라이어를 사용하는 것입니다. 비선형 소자 (예 : 다이오드)는 입력 주파수의 배수 (2x, 3x, 4x, 5x 등)에서 주파수 성분을 생성합니다.

다음은 이 답변에 맞게 평신도 요약을 시도한 것 입니다.

"24GHz에서"발생하는 통신에 대해 이야기 할 때, 우리는 작은 범위의 주파수를 말합니다. "24 GHz에서"신호가 다른 모든 주파수에서 신호 전체를 밟지 않게 하려면 신호가 24 GHz 사인파와 얼마나 다른지에 대한 하드 한계가 있습니다.

무선 "밴드"를 갖는 요점은 신호가 정현파에 따라 다를 수있는 정도에 제한을 두는 것에 의해, 제거 신호가 다른 필터를 생성하는 것이 가능하게한다는 것이다 너무 에서 네 따라서 그들을 억제 만 유지 사인파 관심있는 신호.

예를 들어, 190Hz와 210Hz 사이의 주파수 만 포함하도록 랜덤 노이즈를 필터링했습니다.

사인파 (200Hz)에서 멀지 않은지 확인하십시오. 비교를 위해 다음은 150Hz ~ 250Hz를 포함하도록 필터링 된 노이즈입니다.

완벽한 사인파와 다른 점에 유의하십시오. 이제 24GHz 사인파를 가져와 임의로 비트를 켜고 끄는 경우, 수신기는 비트를 임의로 켜거나 끄면 신호가 24GHz 범위를 벗어나게되므로 수신기가 전송 방식을 볼 수 없습니다. . 수신기는 24GHz 범위 밖의 주파수를 필터링하여 신호를 왜곡합니다. 결론은 : 비트를 켜고 끄면서 신호를 순진하게 변조하면 원하지 않는 주파수를 걸러내는 아이디어와는 작동하지 않습니다.

필터링하기 전에 위의 신호는 다음과 같습니다.

원치 않는 주파수를 걸러 내기 전에 라디오 수신기가 보는 것으로 생각하십시오. 나는 그것이 합리적인 평신도 근사치라고 생각합니다. 여기서 수평 스케일은 위의 이미지와 정확히 동일합니다. 현재보고있는 것은 200-odd Hz보다 높은 주파수입니다. 200Hz 미만의 주파수도 있지만 육안으로는 분명하지 않습니다.

(수학은 Hz 또는 GHz 스케일에서 동일하게 작동하므로 이것을 중단시키지 마십시오)

FM 라디오는 98MHz + -10MHz 반송파 주파수로 전송하지만 각 스테이션에는 약 200khz에 해당하는 정보 (사용 된 대역폭) 만 있습니다. 마찬가지로 DirecTV는 14GHz 반송파 주파수로 전송하지만 신호는 아마도 10 또는 100 MHz의 점유 대역폭 일 것입니다.

아마도 Google은 24GHz 대역을 사용하여 점유 대역폭이 훨씬 낮은 신호를 전송하려고합니다. 그러나 누군가가 실제로 이러한 대량의 대역폭을 전송하려면 여러 반송파를 사용하는 다양한 변조 기술을 사용하여 수행 할 수 있습니다.

실제 전자 장치까지는 24GHz MMIC를 본 적이 있습니다. 또한 단일 "프로세서"가 필요하다고 가정합니다. FDMA를 수행하여 24 개의 1Gbit / 초 모뎀을 쌓을 수 있습니다. Xilinx가 할 수있는 100Gb / sec 이더넷은 위에서 언급 한 바와 같이 병렬 쿼드 GMII 인터페이스를 사용한다고 생각합니다.

EM 스펙트럼은 연속체이며 주파수를 높이면 RF에서 광학으로 이동합니다. 가시선 레이저 통신 시스템이 있습니다.