“Окна радиопрозрачности”, дожди и СВЧ/КВЧ радиотехнологии

1 167
0

Область радиочастот выше 10 ГГц - того рубежа, на котором заканчивается относительная массовость радиолюбительских экспериментов - в профессиональных радиотехнологиях (даже не говоря о радарной технике) используется достаточно давно.

Для связи с геостационарными спутниками (прежде всего - сегмента спутникового телевидения) широчайшим образом используется Ku-диапазон (в полосе 10,7...12,7 ГГц); короткоинтервальные (до 5...7 км) радиорелейные линии с малогабаритными параболическими антеннами радиусом 30 см до относительно недавних пор весьма активно работали на полосах в районах 11, 13, 15, 18, 23, 25, 28, 32 и 38 ГГц.

Но - лишь несколько лет назад случился прорыв в "чипизации” крайне высокочастотных (КВЧ) приемо-передатчиков, что привело к выпуску очень компактного и относительно доступного по цене оборудования для организации радиоканалов "точка-точка” в диапазонах 59...64 ГГц (V-band) и 71...76/81...86 ГГц (E-band).

Массовости распространения этого оборудования способствовало то обстоятельство, что его объявили безлицензионным (подобно LPD и PMR). В Америке и Европе таковым оказалось оборудование V-диапазона, а в России - (у нас же "свой” путь :-) - оборудование диапазона E.

 

Что же вообще полезно знать о "верхних” СВЧ (10...30 ГГц; сантиметровые волны) и о КВЧ (30...300 ГГц; миллиметровые волны), дабы грамотно их использовать? Тем более, что, имея определенные средства, в диапазоне E теперь могут строить свои сети хоть операторы связи, хоть физические лица (потребуется лишь уведомительная документация в адрес надзорных органов).

Не желая получать комментарии на статью в виде мема "оченьмногобукав”, автор ограничился наглядным сведением на один график:

- кривой поглощения радиоволн в атмосфере;

- кривых поглощения радиоволн в дождях типовых интенсивностей;

- полос частот, разрешенных радиолюбителям;

- полос частот V и E-диапазонов.

“Окна радиопрозрачности”,  дожди и СВЧ/КВЧ радиотехнологии 

Комментарии же к графику будут следующие:

Сперва рассмотрим атмосферное поглощение радиоволн.

Видим ниши  "окон радиопрозрачности” в полосах 25...45, 70...95, 120...130 и 210...220 ГГц. Причем в полосе 210...220 ГГц затухание составляет весьма значительную величину около 4 дБ/км. То есть здесь в принципе не следует ожидать работы радиосредств на дальности более сотен метров, а, следовательно, для связи (в отличие от "коротких” радарных и сходных с ними технологий) он непригоден.

Замечаем, что полосы радиолюбительских частот находятся либо внутри "окон прозрачности”, либо совсем рядом с ними.

E-band также находится в "окне прозрачности” 70...95 ГГц с показателем порядка 0,4...0,5 дБ/км, что само по себе весьма немного.

Недоумение может вызвать V-диапазон, занимающий... весь пик поглощения (!) с уровнем порядка 10,5 дБ/км. Однако загадки здесь нет: этот диапазон предназначен для организации коротких радиоканалов в городской среде (эдакий "радиопровод”). С таким поглощением радиоканалы, находящиеся на небольших расстояниях друг от друга, не будут чувствовать взаимовлияния. И именно поэтому V-диапазон в Америке и Европе был признан безлицензионным. У нас же он со сходными целями (близкой "радиопривязки” базовых станций к городской сетевой инфраструктуре) используется сотовыми операторами, почему его немедленно сделали лицензионным, чтобы государство от продажи лицензий на использование радиочастот получало коммерческую прибыль.

Почему у нас безлицензионным был назначен идеальный для коммерциализации "последней мили” E-band (прекрасно "стреляющий” на 1...3 км и даже чуть более) - честно говоря, тайна за семью печатями.

 

Теперь рассмотрим поглощение радиоволн в осадках:

Видим, что картина куда хуже, чем с атмосферным поглощением в сухую погоду: весь КВЧ (миллиметровый диапазон от 30 до 300 ГГц) "проседает” в сильных дождях на 4...10,5 дБ/км, а в ливнях - на 9...11 дБ/км.

Именно поэтому производители оборудования E-диапазона в документации всегда приводят картинку, показывающую "упадок” в дождливую погоду, скажем, гигабитного радиоканала до величин в несколько десятков мегабит, если длина пролета поболее километра.

Даже относительно "низкочастотный” Ku-диапазон в районе полосы, используемой спутниковым телевидением (10,7...12,7 ГГц), в ливнях потеряет порядка 2 дБ/км, что при низких углах к горизонту (т.е.при "длинном”, до многих километров, ходе луча сквозь дождевую облачность) может привести к полной неработоспособности канала.

“Окна радиопрозрачности”,  дожди и СВЧ/КВЧ радиотехнологии 

Кстати, недавно опубликованная на портале очень оптимистичная статья http://www.433175.ru/index.php?newsid=3628 о развитии у нас спутниковых технологий в Ka-диапазоне (а точнее - в "окне прозрачности” 25...45 ГГц), с нашим графиком потерь в дождях до 10 дБ/км существенно теряет оптимистическую составляющую.

Впрочем, реальная коммерческая ниша для компактного оборудования этого диапазона хорошо просматривается в области спутниковых телекоммуникаций с авиасредствами, летающими выше уровня дождевой облачности. Учитывая огромное количество только гражданских самолетов (не производящих быстрых маневров) и подпадающих под названный высотный критерий, а также - возможность развития коммерческих скоростных он-лайн авиационных телеком-услуг, это - реально огромный рынок.

 

DIM


Источник | Опубликовал: DIM


и поделитесь с друзьями в соц сетях:


Комментарии (1)

Добавить комментарий

Похожие новости