Использование СВЧ компонентов в телекоммуникационных системах: роль СВЧ компонентов в передаче и обработке сигналов

Почему СВЧ компоненты используются для обработки и передачи сигналов

По мере развития телекоммуникационных технологий росли требования к сверхвысокочастотным компонентам. Активизировались работы по разработке элементов, которые сочетают небольшие размеры с высокой мощностью. Компактные устройства устанавливаются в смартфоны, маршрутизаторы, с их помощью организуются системы спутниковой связи.

Микроволновые сигналы отличаются от других вариантов электромагнитного излучения. Главное их преимущество – диапазон, который находится между инфракрасными и радиоволнами. Он обеспечивает высокую скорость передачи сигнала, что важно для телекоммуникационных систем разного назначения.

Микроволновые сигналы способны проходить через различные материалы. Это свойство обеспечивает стабильную связь в разных технических, климатических условиях. Для обработки и передачи сигналов важны и такие свойства микроволновых сигналов, как:

• Интерференция;
• Отражение;
• Преломление;
• Дифракция.

Компоненты СВЧ используются в производстве телекоммуникационного оборудования, так как обладают рядом преимуществ:

1. Возможность быстро передавать большие объемы данных. Этот плюс основополагающий для систем, обеспечивающих связь. С помощью СВЧ компонентов на большие расстояния передается видео и аудио с минимальной потерей качества.
2. Компактные размеры позволяют интегрировать СВЧ компоненты в различные устройства и оборудование.
3. СВЧ компоненты сочетают мощность с энергоэффективностью. Экономичное потребление энергоносителей – преимущество, активно используемое при организации систем, в производстве оборудования, к которому предъявляются повышенные требования к энергопотреблению.

С помощью СВЧ компонентов обеспечивается высокая точность замеров амплитуды, фазы, частоты. Это свойство важно для обработки сигналов.

Особенности поведения сигналов СВЧ компонентов в разных средах

Свойства сигналов СВЧ компонентов меняются в зависимости от сред, в которых они передаются. Понимание особенностей изменения характеристик позволяет оптимизировать обработку и передачу сигналов. На открытой местности без препятствий они транслируются со скоростью света.

Если на их пути находятся зеленые насаждения, здания, то сигналы приглушаются. Это нужно учитывать при организации передачи сигналов на большие расстояния. Кроме того, данное свойство активно используется для обнаружения объектов радиолокационными системами.

Многочисленные отражения от препятствий приводят к ухудшению качества сигнала. Для его улучшения разносятся антенны, формируются диаграммы направленности. Стабильность передачи сигналов, их качество зависит от толщины кабеля. Чем диаметр его сечения больше, тем выше качество сигнала.

Особенности использования СВЧ компонентов в системах спутниковой связи

Преимущества СВЧ компонентов используются для обработки, передачи сигналов космическими спутниками. На их базе построена система глобального позиционирования GPS. С помощью СВЧ элементов создается бесшовная связь на больших расстояниях. Это означает, что пользоваться приложениями, сервисами можно в разных районах, во время движения в режиме 24/7. И не будет сбоев, разрывов.

СВЧ компоненты соединяют множество станций на Земле, которые принимают сигналы из космоса. Они работают в нескольких частотных диапазонах. Также с помощью сверхвысокочастотных элементов создаются международные каналы связи на базе общедоступных станций.

СВЧ компоненты используются для создания систем спутниковой связи, так как через узкий луч способны моментально передавать большой объем информации. При этом у них небольшая масса и компактные размеры, что существенно облегчает вывод спутников на околоземную орбиту.

СВЧ антенны

С помощью этого оборудования принимается и передается сигнал в сверхчастотном диапазоне. СВЧ антенны помогают передавать большой объем информации на дальние расстояния. При этом сохраняется высокое качество передаваемых данных. Плюсом СВЧ антенн является соотношение в ней входящей и стоячей волны.

С помощью антенн СВЧ обеспечивается равномерное покрытие территории, обеспечивается высокое качество связи. При этом на стабильность сигнала не оказывают негативное влияние станции, которые расположены рядом.

СВЧ антенны также используются для усиления сигнала, применяются в следующих сферах:

• в системах спутниковой связи;
• для обработки, передачи радиосигналов;
• для передачи энергии без проводов;
• для организации телевещания;
• в системах радиолокации.

Это оборудование обеспечивает быстрый доступ в Интернет, ускоряет обмен информацией.

Перспективы развития оборудования для телекоммуникационных систем на базе СВЧ компонентов

СВЧ-технологии, которые используются в телекоммуникационной сфере, активно развиваются. Созданы приборы на базе квантовых точек. Они отличаются широким диапазоном частот, включая волны, длина которых не превышает несколько долей микрона. Это соответствует ультрафиолетовому диапазону. Такие СВЧ приборы создает индуцированное излучение, которое идентично световым волнам.

На базе квантовых разработок выпускается аппаратура, которая работает на базе газовых сред (аргон, неон, другие смеси) или твердых тел. Также производятся приборы на основе неодима, который растворен в неорганических составах, и молекулярных, атомных пучков.

Квантовая СВЧ-аппаратура заменила газоразрядные приборы, лампы накаливания, так как обладает следующими преимуществами:

• высокой мощностью;
• сильной направленностью – она повышает устойчивость передаваемого сигнала к помехам;
• стабильностью передачи сигнала;
• монохроматичными, когерентными колебаниями.

Сочетание перечисленных преимуществ позволяет использовать квантовую СВЧ аппаратуру в разных сферах, включая телекоммуникационную. Еще один плюс этой аппаратуры – высокая чувствительность. Она в 100 раз больше, чем у стандартного оборудования, которое используется для обработки и передачи сигналов.

Еще одно перспективное направление – разработка завершенных приборных структур на базе разных материалов, включая низкотемпературную керамику. Тут используется 2 технологии:

1. 3D-микросборки.
2. Многокристальная.

Сочетание инновационных технологий и материалов позволяет создавать компактные завершенные структуры – приборы или модули. В них интегрируются СВЧ компоненты, такая аппаратура отличается компактными размерами, высокими техническими и эксплуатационными характеристиками.

При этом развитие СВЧ компонентов продолжаются. Эксперты в этой сфере утверждают, что у данного направления высокий технологический потенциал. Это означает, что сверхвысокочастотные элементы будут улучшаться, а вместе с ними и коммуникационные технологии.