початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ТЕХНОЛОГІЯ надсвітлового зв'язку

Теорії відносності Ейнштейна забороняє передачу інформації з надсвітовою швидкістю і стверджує що, ніяка матеріальна частка не може рухатися швидше, ніж світло у вакуумі. Але як не дивно - виявляється "відлуння" від руху частинки може порушувати цю заборону.

На цьому припущенні і заснована гіпотеза Хоушанга Ардавана з Кембриджа про те що імпульси пульсарів, ні що інше як ударні хвилі, викликані джерелом, що переміщається швидше, ніж світло, подібно до ударної хвилі, викликаної подоланням надзвукового бар'єру. Детальніше >>>

Перший надсвітовою фізичний об'єкт - лазерний імпульс в підсилює середовищі - був вперше виявлений в 1965 році. В середині минулого року в журналах з'явилося сенсаційне повідомлення про те що дуже короткий лазерний імпульс рухається в особливим чином підібраною середовищі в сотні разів швидше, ніж у вакуумі. Детальніше >>>

Можна звичайно користуватися для надсвітлового зв'язку і азбукою Морзе, але сьогодні існує і набагато більш підходяща технології тимчасової модуляції в надширокосмугові діапазоні, або інакше кажучи - технологія сверхкороткого імпульсу. Саме їй і присвячена ця стаття.

Технологія сверхкороткого імпульсу

Сьогодні, для передачі інформації, ми використовуємо два основні методи модуляції (або кодування) несучої синусоїдальної хвилі радіосигналу - амплитудную (АМ - зміна амплітуди хвилі) і частотну модуляцію (FМ або ЧС- невелика зміна частоти несучої). Амплітудна модуляція технічно реалізується простіше, а частотна дозволяє обробляти порівняно більший обсяг інформації. Використання несучої хвилі дозволяє порівняно легко розділяти діапазон передач (по центральній частоті несучої) на ділянки (канали) - по кожному з яких передається своя інформація. Однак існує і принципово інший підхід.

У імпульсної радіотехніці існує цікава закономірність: чим коротше імпульс, тим ширше його спектр, тим більше частот в ньому міститься. У надкоротких імпульсі є частоти від десятків герц до гігагерц (10 ⁹ Гц). Його спектр відрізняється від звичайного шуму, з якого, однак, можна виділити сигнал передавача.

Носієм інформації служить послідовність надкоротких імпульсів тривалістю від 0,2 до 1,0 наносекунди, частота яких займає надширокосмугових інтервал в кілька гігагерц, тобто практично весь радіодіапазон. Спектральна потужність цих сигналів дуже мала. Сигнал як би "розмитий" і нагадує звичайний шумовий фон. Для традиційних засобів зв'язку він не доступний не тільки до прийому, але навіть і до визначення самого факту свого існування.

Вся інформація прихована в особливо точно контрольованому поєднанні часових проміжків між окремими надкоротких імпульсами. А час може бути надзвичайно малим. І, отже, кількість переданої інформації величезна. Як і практично необмежена кількість каналів зв'язку, які не потребують виділеного частотного діапазону.

Якщо радіоімпульси зробити зовсім короткими, близько 500 пикосекунд (1 пс = 10 ^-12 с), електромагнітної хвилі як такої вже не буде. Від неї залишиться тільки короткий сплеск (а). Щоб послати повідомлення в цифровому вигляді, "гребінку" таких імпульсів модулюють, збільшуючи або зменшуючи відстань між ними (б).

Повідомлення у вигляді послідовності імпульсів в передавачі змішується з кодованим сигналом, що задає номер каналу, і надходить в блок змінної затримки. Там імпульси зсуваються на задану програмою величину і, таким чином, зашифровуються. Перехоплений сигнал стає неможливо прочитати. Після посилення послідовність імпульсів йде в ефір. У приймальнику на сигнал накладається код каналу разом з імпульсами затримки, дешифрируются повідомлення.

Такий сигнал виключно стійкий до всіх видів перешкод. У тому числі до властивим звичайним радіохвилях накладанням перевідбиттів сигналів на основний. Йому не потрібен певний діапазон хвиль, частоти яких обмежені і давно розподілені між користувачами. Він не заважає роботі традиційних засобів зв'язку і сам не відчуває занепокоєння від їх не надто раціонального існування.

Але це ще на все. Сигнал сверхширокополосного частотного інтервалу прекрасно поширюється в будь-яких умовах: всередині будівлі, серед будинків, на місцевості зі складним рельєфом. Він легко долає перешкоди і відстані, вимагаючи мінімальної потужності передавача і чутливості приймача. А це ще й відмінне рішення проблеми джерела живлення.

Таким чином, ми маємо справу з практично ідеальним способом зв'язку, що володіє унікальними властивостями. І це не тільки мобільний телефон або службова радіостанція. Це - можливість створення бездротових, надійно працюють навіть всередині приміщень локальних комп'ютерних мереж, перешкодостійких і високошвидкісних, в тому числі з включенням їх в Інтернет. А ще для будинків зв'язок, можливість безмежного розвитку програми "розумне житло" і багато іншого.

розробки

Творцем технології тимчасової модуляції в надширокосмугові діапазоні вважають американця Larry Fullerton'а. Його компанія "Time domain" почала свою діяльність в 1987 році. І вже через три роки в їх активі були чотири патенти, які незабаром отримали матеріальне втілення у вигляді успішно функціонуючих засобів зв'язку з дальністю дії 6 миль (1992 р).

У 1997 році спільно з компанією IBM була виготовлена ​​перша мікросхема, що забезпечує можливість практичного використання технології, два роки по тому - друга. Зауважимо, що це - два найбільш складних і важливих компонента. Дальність дії дослідних зразків досягла 10 миль.

Але приймач сигналу і малопотужний передавач - лише одна частина успіху. А якщо треба збільшити швидкість передачі інформації і дистанцію між передавачем і приймачем? Тоді проблема генерації сигналу з необхідними параметрами (потужність, частота повторення, точність позиціонування в часі) катастрофічно ускладнюється, закриваючи доступ технології широко впроваджувати. Ідеї ​​і технології вирішення цієї проблеми з'явилися в Росії.

На початку 80-х років в Ленінградському фізико-технічному інституті ім. А. Ф. Йоффе були відкриті два найцікавіших ефекту - надшвидкого відновлення напруги і надшвидкого оборотного пробою в високовольтних переходах. Це призвело до створення принципово нових напівпровідникових приладів (удостоєних Державної премії), здатних комутувати великі потужності в малих часових проміжках. І сама ідея, і її матеріальне втілення належать одній і тій же групі розробників на чолі з доктором фізико-математичних наук А. Ф. Кардо-Сисоєва.

Ці унікальні прилади дозволяють в принципі формувати сверхкороткие імпульси нано- та пикосекундной тривалості потужністю до десятків мегават і частотою повторення до десятків мегагерц, контролюючи при цьому їх тимчасове положення з точністю краще десяти пикосекунд. І хоча з ростом частоти повторення імпульсів їх пікова потужність падає, але як і раніше залишається багато вище, ніж отримана за допомогою будь-яких інших пристроїв. А самі прилади мають практично необмежений напівпровідниковий ресурс.

Використання цих технологій і дозволяє створити той передавач - джерело сверхкороткого сигналу в надширокосмугові діапазоні. І не один з інших існуючих у світі методів не дозволяє настільки ефективно вирішити таке завдання.

Пропонована технологія крім зв'язку має багато цікавих застосувань. Це, перш за все, локатор, що володіє унікальними властивостями, зумовленими саме надширокосмугові спектром. Якщо якась частота сильно поглинається в середовищі, то спрацює інша - адже сигнал захоплює весь діапазон. Такий локатор істотно простіше, компактніші і дешевше відомих конструкцій. Він володіє більш високою роздільною здатністю, йому не страшні перешкоди, перед якими пасують звичайні радіолокатори, може працювати всередині будівлі, "просвічуючи" стіни і конструкції з будь-якого матеріалу, або безпомилково визначати місцезнаходження і стан підземних комунікацій, розміщуючись в невеликому кейсі. Це не тільки ідеальний прилад для будівництва та ремонту, а й надійний помічник служб порятунку. За таким же принципом можна створити надчутливі сенсори для систем безпеки, охоронної сигналізації, сверхточная система визначення координат і відстаней з точністю до сантиметра.

Версія для друку
Дата публікації 01.12.2003гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів