Системы беспроводной связи терагерцового частотного диапазона
Abstract
Terahertz frequency range is very promising for development of high speed wireless communications systems. In spite of complicated operation of communication systems due to fast signal attenuation at its propagation in atmosphere one can achieve the bandwidth about some tens of GHz, which provides the high channel capacity in terahertz frequency range. Use of fixed narrow-beam antennas (Kassegren antennas) with high antenna power gain allows to provide the direct surface communications distance to some kilometers. The model of transmitter-receiver system of 200-220 GHz range based on modern semiconductor devices is presented. The transmitter outpower of some hundreds microwatts is shown to be sufficient for data transmission for the distance of 1.5 km with antenna power gain of no less than 50 dB according theoretical calculations. The possibility of digital signal transmitting with the speed up to 1 Gb/s for the distance of 1 km is shown experimentally.
- терагерцовый диапазон частот
- высокоскоростные беспроводные сети связи
- приемопередатчик
- цифровой сигнал
- terahertz frequency range
- high speed wireless communications systems
- transmitter-receiver system
- digital signal
Аннотация (на русском)
Системы беспроводной связи терагерцового частотного диапазона
Терагерцовый диапазон частот перспективен для создания высокоскоростных беспроводных сетей связи. Несмотря на сложности в обеспечении работы сетей связи из-за быстрого ослабления сигнала при распространении в атмосфере, в терагерцовом диапазоне возможно получение полосы пропускания шириной в несколько десятков ГГц, а следовательно, достижение высокой пропускной способности. Для обеспечения дальности прямой наземной связи на расстояние до нескольких километров перспективны фиксированные узконаправленные антенны (антенны Кассегрена) с большим коэффициентом усиления. В работе представлен макет приемопередатчика (200-220 ГГц) на основе современной элементной базы полупроводниковой электроники. Представлены результаты теоретических расчетов, согласно которым мощности на выходе передатчика в несколько сотен микроватт достаточно для передачи данных на расстояние до 1,5 км при коэффициенте усиления антенны не менее 50 дБ. Представлены результаты эксперимента, показавшие возможность передачи цифровых сигналов со скоростью до 1 ГГб/с на расстояние 1 км.
For citation
Vaks V.L., Biriukov V.V., Kisilenko K.I., Panin A.N., Pripolzin S.I., Raevskii A.S., Shcherbakov V.V. Системы беспроводной связи терагерцового частотного диапазона // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.12.4
References
- Fitch M.J., Osiander R. Terahertz Waves for Communications and Sensing. Johns Hopkins APL Technical Digest, 2004, Vol. 25, No. 4, pp. 348-355.
- Kallfass I., Antes J., Schneider T. et al. All active MMIC-based wireless communication at 220 GHz. IEEE Trans. Terahertz Sci.Technol., 2011, Vol. 1, No. 2, pp. 477-487.
- Song H. J., Ajito K., Muramoto Y., et al. 24 Gbit/s data transmission in 300 GHz band for future terahertz communications. Electron. Lett., 2012, Vol. 48, pp. 953-954.
- Hirata A., Kosugi T., Takahashi H., et al. 5.8-km 10-Gbps data transmission over a 120-GHz-band wireless link. 2010 IEEE Int. Wireless Inform. Technol. Syst. Conf., 2010, pp. 1-4
- Wang C., Lin C., Chen Q., et al. A 10-Gbit/s Wireless Communication Link Using 16-QAM Modulation in 140-GHz Band. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2013, Vol. 61, No. 7, pp. 2737-2746.
- И.П. Заикин, А.В. Тоцкий, С.К. Абрамов. Проектирование антенных устройств радиорелейных линий связи. Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2006. 90 с.