8-12 ГГц жиілік диапазоны: X толқынының қолданылуы

Кіріспе

Микротолқындық радиожиілік диапазоны 8–12 ГГц, микротолқындық спектр.

Х диапазоны – электромагниттік спектрдің микротолқындық радио аймағындағы жиіліктер жиынтығы. Кейбір жағдайларда, мысалы, байланыс инженериясында, Х диапазонының жиілік диапазоны шамамен 7,0–11,2 ГГц деп белгіленеді. Радар инженериясында жиілік диапазоны Электр және электроника инженерлері институты (IEEE) тарапынан 8,0–12,0 ГГц деп анықталған. Х диапазоны радарларда, спутниктік байланыста және сымсыз компьютерлік желілерде қолданылады.

Радар

X жолағы радиолокациялық қолданыстарда қолданылады, оның ішінде үздіксіз толқынды, импульстік, бір поляризациялық, екі поляризациялық, синтетикалық апертуралық радиолокациялық және фазалық тізбектер. X жолағы радиолокациялық жиіліктерінің тармақтары азаматтық, әскери және мемлекеттік мекемелерде ауа райын бақылау, әуе трафигін басқару, теңіз кемелерінің қозғалысын бақылау, қорғаныс мақсатына бағытталған іздерді анықтау және құқық қорғау органдары үшін көлік құралдарының жылдамдығын өлшеу үшін пайдаланылады. X жолағы заманауи радарларда жиі қолданылады. X жолағының қысқа толқын ұзындығы, нысаналарды анықтау және оларды ажырату үшін жоғары сапалы бейнелеуді қамтамасыз ететін жоғары ажыратымдылыққа ие радарлар үшін жоғары ажыратымдылықты бейнелерді ұсынады. X жолағындағы ауа райы радарлары жақын қашықтықтағы бақылаулар үшін үлкен мүмкіндіктер береді, бірақ жаңбыр жағдайында сигналдың әлсіреуі (өшірілуі) олардың ұзақ қашықтықта қолданылуын шектейді.

Жердегі байланыс және желілер

X жолағы 10,15-тен 10,7 ГГц-ке дейінгі сегмент Бразилия, Мексика, Сауд Арабиясы, Дания, Украина, Испания және Ирландия сияқты көптеген елдерде жерүсті кеңжолақты байланыс үшін қолданылады. Alvarion, CBNL, CableFree және Ogier осы мақсатта жүйелер жасап шығарады, бірақ олардың әрқайсысының өзіндік сымсыз байланыс желісі бар. DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) – абоненттерге кабельдік интернет қызметін ұсынуға арналған стандарт, ол X жолағының кейбір жиіліктерін пайдаланады. Үй / Бизнес CPE бір коаксиалды кабельден тұрады, оған қуат адаптері қосылған, ол әдеттегі кабельдік модемге жалғанады. Жергілікті осциллятор жиілігі әдетте 9750 МГц-ге тең, бұл Ku жолағындағы спутниктік LNB теледидарының жиілігімен сәйкес келеді. Кеңжолақты сияқты екі бағытты қолданулар көбінесе 350 МГц TX смещениесін пайдаланады.

Ғылым мен зерттеу үшін ғарыш байланысы

X жолағының шағын бөліктері Халықаралық телекоммуникация одағы (ITU) тарапынан терең ғарыш байланысы үшін эксклюзивті түрде бөлінген. Бұл бөліністің негізгі пайдаланушысы – американдық NASA Deep Space Network (DSN). DSN құрылғылары Калифорния штатындағы Голдстоун қаласында (Мохаве шөлінде), Австралияның Канберрасының жанында және Испанияның Мадрид маңында орналасқан. Олар Жердің айналысына тәуелсіз, Жерден Күн жүйесінің кез келген нүктесімен үздіксіз байланыс қамтамасыз етеді. (DSN станциялары ескі және төмен жиілікті S жолағын терең ғарыш радиобайланысы үшін, сондай-ақ K жолағы сияқты, тәжірибелік негізде кейбір жоғары жиіліктерді де пайдалана алады.) X жолағы байланысын қолданған атақты терең ғарыш зерттеу бағдарламаларына «Викинг» Марс қондырғылары, Юпитер, Сатурн және одан әрі саяхаттарға арналған «Вояджер» миссиясы, Юпитер орбитасындағы «Галилео» ғарыш аппараты, Плутон мен Койпер белдеуіне арналған «New Horizons» миссиясы, «Curiosity» марсоходы және Сатурн орбитасындағы «Кассини-Гюйгенс» ғарыш аппараты кіреді. X жолағы байланысын пайдаланудың маңызды мысалы – «Викинг» бағдарламасының екі қондырғысының жұмысы болды. Марс планетасы Жерден қарағанда Күнге жақын немесе одан артта өтетін кезде, «Викинг» қондырғысы бір уақытта S және X жолақтарында Жерге қарай үздіксіз толқынды екі тасымалдаушыны жіберетін. Оларды DSN жер станциялары қабылдап алатын. Екі әртүрлі жиілікте бір мезгілде өлшеулер жасау арқылы алынған деректер теориялық физиктерге Альберт Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясының математикалық болжамдарын тексеруге мүмкіндік берді. Бұл нәтижелер жалпы салыстырмалылық теориясының ең сенімді растауларының бірі болып табылады. Жаңа еуропалық «ExoMars» қос Марс миссиясы да Марстың ішкі құрылымын зерттеу үшін X жолағы байланысын, соның ішінде LaRa құралын пайдаланады. Сондай-ақ, ол Жер мен беттік платформа арасындағы екі тараптанғы Доплер жиіліктерінің өзгеруін қадағалап, Марстың айналу және бағытталғандығын дәл өлшеуге, массаның қайта таралуына байланысты бұрыштық импульстің өзгеруін, мысалы, полюстік мұздықтардан атмосфераға мұздың көшігін анықтауға мүмкіндік береді.

Small portions of the X band are assigned by the International Telecommunication Union (ITU) exclusively for deep space telecommunications. The primary user of this allocation is the American NASA Deep Space Network (DSN). DSN facilities are in Goldstone, California (in the Mojave Desert), near Canberra, Australia, and near Madrid, Spain, and provide continual communications from the Earth to almost any point in the Solar System independent of Earth rotation. (DSN stations are also capable of using the older and lower S band deep space radio communications allocations, and some higher frequencies on a more or less experimental basis, such as in the K band.) Notable deep space probe programs that have employed X band communications include the Viking Mars landers; the Voyager missions to Jupiter, Saturn, and beyond; the Galileo Jupiter orbiter; the New Horizons mission to Pluto and the Kuiper belt, the Curiosity rover and the Cassini Huygens Saturn orbiter. An important use of the X band communications came with the two Viking program landers. When the planet Mars was passing near or behind the Sun, as seen from the Earth, a Viking lander would transmit two simultaneous continuous wave carriers, one in the S band and one in the X band in the direction of the Earth, where they were picked up by DSN ground stations. By making simultaneous measurements at the two different frequencies, the resulting data enabled theoretical physicists to verify the mathematical predictions of Albert Einstein's General Theory of Relativity. These results are some of the best confirmations of the General Theory of Relativity. The new European double Mars Mission ExoMars will also use X band communication, on the instrument LaRa, to study the internal structure of Mars, and to make precise measurements of the rotation and orientation of Mars by monitoring two way Doppler frequency shifts between the surface platform and Earth. It will also detect variations in angular momentum due to the redistribution of masses, such as the migration of ice from the polar caps to the atmosphere.

X жолақты НАТО жиілік талаптары

Халықаралық телекоммуникация одағы (ITU), азаматтық қолданыс үшін радиожиіліктерді бөлуге уәкілеттік алған халықаралық ұйым, әскери радиобайланыс үшін жиілік жолақтарын бөлуге құқылы емес. Бұл X жолақты әскери байланыс спутниктеріне де қатысты. Дегенмен, әскери радиоспектрдің қажеттіліктерін қанағаттандыру мақсатында, мысалы, тұрақты спутниктік және жылдам спутниктік қызметтер үшін НАТО елдері НАТО-ның Бірлескен Азаматтық/Әскери Жиілік Келісімін (NJFA) жасасты. (a) (b) (c) (d) 7250–7750 МГц ТҰРАҚТЫ спутниктік (s E), ЖЫЛДАМ спутниктік (s E) (S5.461) 1. Спутниктік төменгі байланыс үшін маңызды әскери талаптар; 7250–7300 МГц жылдам спутниктік қосалқы жолағы теңіз және құрлықтағы жылдам жер станцияларына арналған. 2. Кейбір елдердегі тұрақты жүйелерге қойылатын әскери талаптар. 1. Бұл спутниктік төменгі байланыс үшін 1-тармақты, үйлестірілген НАТО жолағы. 2. 7250–7300 МГц, ЖЫЛДАМ спутниктік бөлу үшін 7975–8025 МГц-бен жұптастырылған. 3. Көптеген НАТО елдерінде, оның ішінде ИТУ 2.4 аймағында 7250–7300 МГц жолағында ТҰРАҚТЫ және ЖЫЛДАМ қызметтерін іске қосуға болмайды. 4. 7300–7750 МГц жолағында тасымалданатын жер станциялары басқа қызметтерден қорғануға құқылы емес. 7750–7900 МГц ТҰРАҚТЫ Кейбір елдердегі қолданыстағы НАТО-ның тұрақты жүйелеріне қойылатын әскери талаптар. 7900–8400 МГц ТҰРАҚТЫ спутниктік (E s), ЖЫЛДАМ спутниктік (E s) (S5.461), ТҰРАҚТЫ Жерді зерттеу спутнигі (s E) (S5.462A) 1. Спутниктік жоғары байланыс үшін маңызды әскери талаптар; 7975–8025 МГц жылдам спутниктік қосалқы жолағы теңіз және құрлықтағы жылдам спутниктік жер станцияларына арналған. 2. 8025–8400 МГц жолағында жерді зерттеу спутнигінің (төменгі байланыс) үшін әскери талаптар. 3. Кейбір елдердегі тұрақты жүйелерге қойылатын әскери талаптар. 1. Бұл спутниктік жоғары байланыс үшін 1-тармақты, үйлестірілген НАТО жолағы. 2. 7975–8025 МГц, ЖЫЛДАМ спутниктік бөлу үшін 7250–7300 МГц-бен жұптастырылған. 3. Көптеген НАТО елдерінде, оның ішінде ИТУ 2.4 аймағында 7975–8025 МГц жолағында ТҰРАҚТЫ және ЖЫЛДАМ қызметтерін іске қосуға болмайды. 4. 7900–7975 және 8025–8400 МГц жолақтарында тасымалданатын жер станциялары басқа қызметтерге зиян келтірмеуі тиіс. 8500 МГц 10.5 ГГц РАДИОЛОКАЦИЯ Радарлық жүйелер Құрлықтағы, әуедегі және теңіздегі радарларға арналған әскери талаптар. Таңдалған кіші топтарда 2-тармақты, үйлестірілген НАТО жолағы қажет.

The International Telecommunication Union (ITU), the international body which allocates radio frequencies for civilian use, is not authorised to allocate frequency bands for military radio communication. This is also the case pertaining to X band military communications satellites. However, in order to meet military radio spectrum requirements, e. g. for fixed satellite service and mobile satellite service, the NATO nations negotiated the NATO Joint Civil/Military Frequency Agreement (NJFA). (a) (b) (c) (d) 7250 7750MHz FIXEDFIXED SATELLlTE (s E), MOBILE SATELLlTE (s E) (S5.461)1. Essential military requirements for satellite downlinks; the mobile satellite sub band 7250 7300 MHz is for naval and land mobile earth stations.2. Military requirement for fixed systems in some countries.1. This is a harmonised NATO band type 1 for satellite downlinks. 2. 7250 7300 MHz is paired with 7975 8025 MHz for the MOBILE SATELLlTE allocation.3. The FIXED and MOBILE services are not to be implemented in the band 7250 7300 MHz in most NATO countries, including ITU Region 2.4. In the band 7300 7750 MHz the transportable earth stations cannot claim protection
from the other services.7750 7900MHz FIXED Military requirements for existing NATO fixed systems in some countries.7900 8400MHz FIXED SATELLlTE (E s),MOBILE SATELLlTE (E s) (S5.461), FIXEDEarth exploration satellite (s E) (S5.462A), 1. Essential military requirements for satellite uplinks; the mobile satellite sub band 7975 8025 MHz is for naval and land mobile satellite earth stations. 2. Military requirement for earth exploration satellite (downlink) purposes in the band 8025 8400 MHz. 3. Military requirement for fixed systems in some countries.1. This is a harmonised NATO band type 1 for satellite uplinks. 2. 7975 8025 MHz is paired with 7250 7300 MHz for the MOBILE SATELLlTE allocation. 3. The FIXED and MOBILE services are not to be implemented in 7975 8025 MHz in most NATO countries, including ITU Region 2.4. In the bands 7900 7975 and 8025 8400 MHz the transportable earth stations must not cause harmful interference to other services.8500 MHz 10.5 GHz RADIOLOCATION Radiolocation Military requirement for land, airborne and naval radars. Harmonised NATO band type 2 in selected sub bands is desirable.

Әуесқойлық радио

Халықаралық телекоммуникациялар одағының радиорегламенті әуесқой радио байланысын 10.000-ден 10.500 ГГц-ке дейінгі жиілік диапазонында, ал әуесқой спутниктік байланысын 10.450-ден 10.500 ГГц-ке дейінгі жиілік диапазонында жүргізуге рұқсат береді. Әуесқойлар бұл диапазонды «3 сантиметрлік жолақ» деп, ал AMSAT оны «X жолағы» деп атайды.

Басқа қолданыстар

Қозғалыс детекторлары көбінесе 10,525 ГГц жиілігін пайдаланады. 10,4 ГГц жол-көлік шамдарының қиылысын анықтайтын детекторлар үшін ұсынылады. Ирландиядағы Comreg Жол сенсорларына SRD ретінде 10,450 ГГц жиілігін бөлді. Көптеген электронды парамагниттік резонанс (EPR) спектрометрлері 9,8 ГГц-қа жуық жиілікте жұмыс істейді. Бөлшектерді үдеткіштері X жолақты радиожиілік көздерімен қуаттандырылуы мүмкін. Жиіліктер 11,9942 ГГц (Еуропа) немесе 11,424 ГГц (АҚШ) стандартында болады, бұл С жолағының екінші гармоникасы және S жолағының төртінші гармоникасы. Еуропалық X жолақты жиілік Compact Linear Collider (CLIC) үшін қолданылады.