Кіріспе

Микротолқын арқылы ақпарат беру Микротолқындық ақпарат беру - бұл 300 МГц-тан 300 ГГц-қа дейінгі микротолқындық жиілік диапазонындағы (1 м 1 мм толқын ұзындығы) электромагниттік спектрдегі толқын ұзындығы бар электромагниттік толқындар арқылы ақпарат беру. Микротолқынды сигналдар әдетте көзге көрінетін жолмен шектеледі, сондықтан бұл сигналдарды пайдаланатын ұзақ қашықтыққа тарату үшін микротолқынды релелік желісін құрайтын ретрансляторлар сериясы қажет. Тропосфералық шашырауды пайдалана отырып, микротолқындық сигналдарды көкжиектен тыс байланыс үшін пайдалануға болады, бірақ мұндай жүйелер қымбат және әдетте тек арнайы рөлдерде қолданылады. 1931 жылы ағылшын каналы арқылы эксперименталды 64 км микротолқынды телекоммуникациялық байланыс көрсетілсе де, екінші дүниежүзілік соғыста радарлардың дамуы микротолқынды байланысты практикалық пайдалану технологиясын қамтамасыз етті. Соғыс кезінде британдық армия No3 сымсыз құрылғыны енгізді. 10, микротолқындық релелерді ұзақ қашықтыққа сегіз телефон арнасын мультиплекстеуге қолданды. Ағылшын арнасының арғы жағындағы байланыс генерал Бернард Монтгомериге Лондондағы топ штабымен үнемі байланыста болуға мүмкіндік берді. Соғыстан кейінгі кезеңде микротолқынды технологияның дамуы тез болды, бұл Солтүстік Америка мен Еуропада бірнеше трансконтинентальды микротолқынды релелік жүйелердің құрылысына әкелді. Бір мезгілде мыңдаған телефон қоңырауларын жүргізумен қатар, бұл желілер сонымен қатар бүкіл елдегі теледидар сигналдарын, ал кейінірек компьютерлік деректерді жіберу үшін де қолданылды. 1970 және 1980 жылдары теледидар тарату нарығын байланыс спутниктері басып алды, ал 1980 жылдары және әсіресе 1990 жылдары алыс қашықтыққа арналған оптикалық талшықты жүйелердің енгізілуі релелік желілердің тез жойылуына әкелді, олардың көпшілігі тасталды. Соңғы жылдары микротолқынды спектрді қолданудың жаңа телекоммуникациялық технологиялармен, мысалы сымсыз желілер мен теледидар мен радионы тұтынушылардың үйіне тікелей таратушы тікелей хабар тарату спутниктері арқылы кеңінен қолданыла бастады. Ұялы телефон мұнаралары арасындағы байланысты жеткізу үшін үлкен көрінетін желілер тағы да танымал, бірақ олар әдетте ұзын релелік тізбектерге ұйымдастырылмайды.

Микротолқынды радиореле

Микротолқынды радиорелей - 1950-1960 жылдары микротолқынды тар сәуледе екі жер бетіндегі нүктелер арасында ұзақ қашықтыққа телефон қоңыраулары мен теледидар бағдарламалары сияқты ақпаратты беру үшін кеңінен қолданылатын технология. Микротолқындық радиорелейде микротолқындық таратушы және бағыттаушы антенна көптеген арналар бар микротолқындық тар сәулелерді көріну жолы бойынша басқа релелік станцияға жібереді, онда оны бағыттаушы антенна мен қабылдағыш қабылдайды, екі нүкте арасында тұрақты радиобайланыс жасайды. Байланыс көбінесе екі бағыттағы, әр шетінде деректерді екі бағытта беруге арналған таратушы мен қабылдаушыны қолданады. Көздің қашықтығы талап етілуі станциялар арасындағы арақашықтықты көру көкжиегіне дейін шектейді, шамамен Ұзақ қашықтықтарда қабылдау станциясы реле ретінде жұмыс істей алады, алынған ақпаратты басқа станцияға жол бойына қайта жібереді. Микротолқындық релелік станциялар тізбегі телекоммуникациялық сигналдарды трансконтиненттік қашықтыққа жеткізу үшін пайдаланылды. Микротолқындық релелік станциялар көбінесе биік ғимараттарда және тау басында орналасқан, ал олардың антенналары мұнараларда орналасқан. 1950 жылдары АҚШ-тағы AT&T Long Lines жүйесі сияқты микротолқынды релелік сілтемелердің желілері қалалар арасында ұзақ қашықтыққа телефон қоңыраулары мен теледидар бағдарламаларын өткізді. TDX деп аталатын алғашқы жүйе AT&T компаниясы арқылы 1947 жылы Нью-Йорк пен Бостонды сегіз радиорелейлік станциямен байланыстырды. Бұрынғы қарастырулар микротолқынды пайдаланатын жер үсті радио байланыстарын сипаттаудың типтік мәселелерін білдіреді: сүйек желілері деп аталатын бірнеше ондық километрлік (әдетте) ұзындығы 1990 жылға дейін кеңінен қолданылған. 10 ГГц-тен төмен жиілік жолақтары, ең бастысы, берілетін ақпарат, тұрақты қуаттылық блогы бар ағын болды. Мақсат - барлық блок үшін сұратылған қол жетімділікті қамтамасыз ету (Plesiochronous digital hierarchy, PDH, немесе синхронды цифрлық иерархия, SDH). Күндіз қысқа уақыт аралығында байланысты зақымдаған және/немесе бірнеше жолды әртүрлілік архитектурасымен тежеу керек болды. 1990 жылдары микротолқынды радиобайланыстар ұялы байланыс желілеріндегі қалалық байланыс үшін кеңінен қолданыла бастады. Байланыс қашықтығына қатысты талаптар қысқа қашықтыққа ауысты (әдетте, ), ал жиілік 11 мен 43 ГГц арасындағы жолаққа және жақында 86 ГГц-қа дейін (Е жолағы) көбейді. Сонымен қатар, желілерді жоспарлауда жауын-шашынның көп болуы мен көп жолды пайдалану мәселесі қарастырылады, сондықтан әртүрлілік схемалары аз қолданылады. Соңғы онжылдықта орын алған тағы бір үлкен өзгеріс - бұл радио пакеттік беріліске деген эволюция. Сондықтан жаңа қарсы шаралар, мысалы, адаптивті модуляция қабылданды. Шығаратын қуат ұялы және микротолқынды жүйелер үшін реттеледі. Бұл микротолқындық хабар таратулар әдетте 0,03 - 0,30 Вт-тан шығатын қуатты пайдаланады, оны тар сәулелі парабольды антеннадан бірнеше градусқа (1 - 3 4) ауытқыған тар сәуледе сәулелейді. Микротолқынды арналар тәртібі Халықаралық телекоммуникация одағы (ITU R) және жергілікті ережелер (ETSI, FCC) арқылы реттеледі. Соңғы онжылдықта әрбір микротолқынды жолақтың арнайы спектрі өте көп болды, бұл жиілікті қайта пайдалану, поляризациялық бөліністі мультиплекстеу, XPIC, MIMO сияқты тарату қуатын арттыру үшін әдістерді қолдануға итермеледі.

Тарих

Радиорелелік байланыс тарихы 1898 жылы Иоганн Маттауштың Австрияның "Zeitschrift für Elektrotechnik" журналында жариялауымен басталды. Бірақ оның ұсынысы бастапқы және практикалық қолдануға жарамсыз болды. Радио сигналдарын тарату үшін радио қайталау станцияларымен алғашқы тәжірибелерді 1899 жылы Эмиль Гуарини Форезио жүргізді. Телефон, телеграф және факсимильді деректер екі бағыттағы 1,7 ГГц сәулелері арқылы Ұлыбританияның Довер қаласы мен Францияның Кале қаласы арасында 64 км арақашықтықта жіберілді. Диспансердің ошағында орналасқан шағын Бархаузен-Курц түтігі шығаратын сәулелену қуаты жарты ваттты құрады. 1933 жылы Франциядағы Сент-Инглеверт және Ұлыбританиядағы Лимпн әуежайлары арасындағы әскери микротолқынды байланыс 1935 жылы 300 МГц телекоммуникациялық байланыспен, алғашқы коммерциялық микротолқынды релелік жүйемен жалғастырылды. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде радарлардың дамуы микротолқынды технологияның көп бөлігін қамтамасыз етті, бұл практикалық микротолқынды байланыс желілерін, әсіресе клистрондық осцилляторды және параболалық антенналарды жобалау әдістерін мүмкін етті. Көпшілікке танымал болмаса да, Британ армиясы Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде осы рөлде сымсыз No 10 жиынтығын қолданды. Радиореле қажеттілігі 1940-шы жылдары ғана пайда болды микротолқынды толқындар, олар көзге көрінетін жолмен жүрді, сондықтан көру көкжиегімен шамамен 40 миль (64 км) таралу қашықтығымен шектелген. Соғыстан кейін телефон компаниялары бұл технологияны алысқа дейінгі телефон қоңырауларын жеткізу үшін үлкен микротолқындық радиорелейлік желілерді құру үшін қолданды. 1950 жылдары АҚШ телефон операторы AT&T Long Lines компаниясының бірлігі АҚШ-та микротолқынды релелік сілтемелердің континенттік жүйесін құрды, ол АҚШ-тың алыс қашықтыққа телефон трафигінің көпшілігін, сондай-ақ теледидар желісінің сигналдарын тасымалдауға өсті. 1946 жылы кабельдік емес, микротолқынды радионы пайдаланудың басты себебі - үлкен сыйымдылықты тез және арзан орнатуға болады. Ол кезде микротолқынды радионың жылдық операциялық шығындары кабельдікке қарағанда жоғары болады деп күтілді. Үлкен сыйымдылықты кенеттен енгізудің екі негізгі себебі болды: соғыс жылдарындағы үзілістен кейін ұзақ қашықтыққа телефон қызметіне деген сұраныстың артуы және радиодан гөрі кең жолақты қажет ететін жаңа теледидар. Прототип TDX деп аталды және 1946 жылы Нью-Йорк пен Мюррей Хилл арасындағы байланыспен сыналды. TDX жүйесі Нью-Йорк пен Бостон арасында 1947 жылы орнатылды. TDX TD2 жүйесіне жаңартылды, ол [Western Electric өндірген Morton түтігі, 416B және кейін 416C] таратушыларда, содан кейін қатты күйдегі электрониканы қолданған TD3-ке дейін. Таңқаларлық жағдай - Батыс Германия мен Берлин арасындағы үлкен қашықтыққа байланысты техникалық тұрғыдан мүмкін емес болғандықтан, суық соғыс кезінде Батыс Берлинге микротолқынды релелік байланыс орнатылды. Телефон желісінен басқа, теледидар мен радио хабарларын тарату үшін микротолқынды релелік желілер. Бұл студиялардың бүкіл ел бойынша таралған хабар тарату жүйелеріне, сондай-ақ радиостанциялар арасындағы, мысалы, бағдарлама алмасу үшін байланыстарды қамтиды. Әскери микротолқынды релелік жүйелер 1960 жылдары қолданыла берді, бұл жүйелердің көбі тропосфералық шашырау немесе байланыс спутниктік жүйелерімен алмастырылды. НАТО-ның әскери бөлімі құрылған кезде, осы қолданыстағы жабдықтардың көп бөлігі байланыс топтарына берілді. Сол кезеңде НАТО қолданатын байланыс жүйелері қабылдаушы елдердің телефон операторлары үшін әзірленген технологиялардан тұратын. АҚШ-тан алынған бір мысал - RCA CW 20A 12 ГГц микротолқынды реле жүйесі, ол жоғары жиілік жүйелерінде талап етілетін қатаң толқын жетекшісінің орнына икемді UHF кабелін пайдаланды, бұл оны тактикалық қолданбалар үшін өте қолайлы етеді. Микротолқынды релелік қондырғы немесе портативті фургон екі радио жүйеге (плюс резервтік) екі көзді байланыс желісін қосатын. Бұл радиолар жиі микротолқын тасымалдағышта (яғни Lenkurt 33C FDM) 24 телефон арнасының жиілік бөлігін алып жүреді. Кез келген арна 18 телетайп байланысын тасымалдауға тағайындалуы мүмкін. Германия мен басқа да мүше мемлекеттердің осыған ұқсас жүйелері де қолданыста болды. Көптеген елдерде ұзақ қашықтыққа арналған микротолқынды релелік желілер 1980-ші жылдарға дейін салынған, содан кейін технология бір битке арналған арзан бағаны ұсынатын оптикалы талшықты кабель және байланыс спутниктері сияқты жаңа технологияларға байланы�...

Микротолқынды байланыс

Микротолқынды байланыс - бұл екі жердің арасында бейне, дыбыс немесе деректерді беру үшін микротолқынды жиілік диапазонындағы радио толқындардың сәулесін пайдаланатын байланыс жүйесі, олар бірнеше метрден бірнеше шақырымға дейін болуы мүмкін. Микротолқынды желілерді теледидар хабар таратушылары, мысалы, бүкіл ел бойынша немесе сырттан студияға бағдарламаларды беру үшін жиі қолданады. Мобильді құрылғыларға камера орнатылуы мүмкін, бұл камераларға кабельдерді сүйремей еркін қозғалуға мүмкіндік береді. Бұл Steadicam жүйелерінде спорт алаңдарының түйісу сызықтарында жиі көрінеді.

Тропосфератор

Жердегі микротолқындық релелік байланыс көзге көрінетін көкжиекке дейінгі арақашықтықпен шектеледі, мұнараның биіктігіне байланысты бірнеше оншақты миль немесе километр. Тропосфералық шашырау ("тропосфералық шашырау" немесе "шашырау") - 1950 жылдары микротолқынды байланыс желілерін горизонттан тыс, бірнеше жүз шақырым қашықтықта жасауға мүмкіндік беретін технология. Бергіш микротолқын сәулелерін көкке шығарады, ол көкжиектің үстінен қабылдағышқа қарай аз бұрышпен орналасқан. Жарық тропосферадан өткенде микротолқын энергиясының аз бөлігі ауадағы су буы мен шаң арқылы жерге қарай шашылады. Бұл сигнал көкжиектен тыс жерде орналасқан сезімтал қабылдағышпен қабылданады. Бұл әдіспен алынған сигналдың анықтығы ауа райына және басқа да факторларға байланысты, сондықтан да жоғары деңгейдегі техникалық қиындықтар горизонттан жоғары сенімді радиорелейлік байланыс құруға қатысты. Сондықтан троподиагностикалық желілер тек ерекше жағдайларда ғана қолданылады, мысалы, әскери байланыс сияқты спутниктер мен басқа да қашықтықтан хабарласу арналарына сенім артуға болмайды.