Содержание

Особенности СВЧ диапазона и его использование



Поиск Лекций




 

Диапазон сверхвысоких частот (СВЧ) занимает коротковолновый участок радиоволн по частотам от 300 МГц до 3000 ГГц и по длинам волн соответственно от 1 м до 0,1 мм (см. рис. 1). На низкочастотном краю он граничит с УКВ радиодиапазоном, а на высокочастотном краю – с инфракрасным диапазоном оптического излучения. Условные обозначения радиоволновых диапазонов показаны на рис. 2.

 

 

 

 

Пути распространения радиоволн упрощенно иллюстрируются на рис. 1.3. Традиционные радиоволны (РВ) с частотами ниже 300 МГц огибают землю (поверхностная волна 1) или отражаются от ионосферы (пространственная волна 2). Такие отражения могут происходить многократно. Поглощение излучения атмосферой невелико и зависит от ее состояния, времени суток и др. При этом волны не выходят за пределы ионосферы и способны полностью обогнуть земной шар.

Излучение СВЧ диапазона распространяется в пределах прямой видимости (подобно оптическому излучению), может пронизывать ионосферу и выходить за ее пределы, обеспечивая связь с космическими объектами (волны 3, 4 и 5). Волны с длиной волны свыше 1 см поглощаются атмосферой сравнительно слабо, в диапазоне сантиметровых волн наблюдаются наиболее низкий уровень шумов различного происхождения. В диапазоне КВЧ поглощение атмосферой существенно возрастает, но имеются «окна прозрачности», где потери сравнительно невелики (участки вблизи 35 ГГц, 94 ГГц и др.). Оптические волны также распространяются в пределах прямой видимости и способны выходить в космос, но характеризуются очень высокими потерями в атмосфере в условиях облачности, тумана, осадков и др., что делает такую связь через атмосферу ненадежной.



 

Рис. 1.3. Распространение радиоволн

 

Основные области применения радиоволн перечислены на рис. 1.4.

 

100 – 10 км служебная связь; связь с подводными лодками
10 – 1 км радиовещание; навигация
1 – 0,1 км радиовещание; навигация; служебная связь
100 – 10 м радиовещание; дальняя связь с движущимися объектами; любительская
радиосвязь
10 – 1 м ТВ; РЛ; ближняя связь с движущимися объектами; радиовещание; навигация
100 – 10 см ТВ; РЛ; радиорелейная связь; системы посадки; сотовая телефонная связь; СВЧ нагрев
10 – 1 см РЛ; радиоастрономия; связь с космическими объек
ами; спутниковое ТВ
10 – 1 мм ближняя РЛ; радиоастрономия; медицинская техника
1 – 0,1 мм космическая связь, физические исследования
Рис. 1.4. Основные области применения радиоволн

 

Наиболее широкой и важной областью применения СВЧ волн, как и более длинных радиоволн, является техника связи. Рассмотрим особенности СВЧ диапазона по сравнению с остальными радиодиапазонами, имея в виду названную область их использования.




Известно, что передача информации по радиоканалу требует определенной полосы частот вблизи центральной «несущей» частоты, выделенной для данного канала. Так, минимальная полоса частот, необходимая для передачи звуковых сигналов при умеренном качестве их воспроизведение, составляет около 20 кГц. При передаче телевизионного сигнала требуется уже около 8 МГц. Переход к системам цифровой связи позволяет повысить качество и надежность передачи, но требует значительного расширения занимаемой полосы частот. Из этого следует, что емкость «традиционных» радиодиапазонов (включая УКВ диапазон метровых волн) недостаточна для использования современных систем качественной передачи телевизионных сигналов, многоканальных систем телефонной сотовой связи и др. Возможности их внедрения открылись только после освоения СВЧ диапазона.

Применение СВЧ линий связи позволило многократно повысить скорость передачи цифровых данных и передавать большое количество разнообразной информации (в том числе многих видеосигналов в реальном масштабе времени) одновременно по одному каналу от передатчика к приемнику. При этом ширина рабочей полосы частот может быть всего лишь порядка 1 % от несущей частоты. Из сказанного понятно, почему развитие радиотехники сопровождается постоянной борьбой за освоение все более коротковолновых диапазонов.

При использовании систем радиолокации и в большинстве случаев специальной связи применяются высоконаправленные антенны с шириной луча в единицы градусов или даже доли градуса. Это дает возможность резко увеличить дальность связи при заданной мощности передатчика. Узкий луч необходим для достижения высокой точности и разрешающей способности радиолокаторов. Помимо этого, для обнаружения объектов с помощью систем радиолокации необходимо, чтобы длина волны излучения не превышала размеров объекта, иначе луч будет его огибать, не давая эффективного отраженного сигнала. Поэтому для решения наиболее важных задач в данной области техники требуется работать на длине волны не более 1 м.

Коэффициент направленности антенны пропорционален площади ее зеркала и обратно пропорционален квадрату длины волны излучения. Поэтому при увеличении рабочей частоты значительно возрастает выигрыш за счет использования высоконаправленных антенн, который в СВЧ диапазоне может достигать порядка 105, такие значения коэффициента направленности характеризуют как передающую, так и приемную антенны. Это позволяет судить о достоинствах волн СВЧ диапазона для систем связи, радиолокации, радиоастрономии и др. по сравнению с более длинными радиоволнами.

Как показано на рис. 1.3, только радиоволны СВЧ диапазона способны пронизывать земную атмосферу и обеспечивать связь с космическими объектами. Поэтому вся деятельность, связанная с освоением и использованием космоса, основана на применении систем связи этого диапазона.

Наиболее важные достоинства СВЧ диапазона по сравнению с более длинноволновыми радиодиапазонами (кроме п. 5) перечислены на рис. 1.5.

 

Рис. 1.5. Достоинства СВЧ диапазона

 




Рекомендуемые страницы:



poisk-ru.ru

СВЧ диапазон | Основы электроакустики

Интенсивное освоение электромагнитного излучения СВЧ диапазона началось в 30х годах прошлого столетия и продолжается по сей день.  К СВЧ диапазону относят область частот от 300 МГц — 300 ГГц, т.е.

  • дециметровые
  • сантиметровые
  • миллиметровые длины волн.

 Первоначально оно стимулировалось потребностями военной техники, прежде всего необходимостью совершенствования РЛС. Действующие в это время РЛС были громоздки и не обеспечивали достаточную точность определения координат цели. Чтобы уменьшить габариты и увеличить точность, необходимо было уменьшить длину волны используемого электромагнитного излучения, т.е. перейти к использованию излучения СВЧ диапазона. Оказалось, что при таком уменьшении длины волны изменяются условия взаимодействия излучения с веществом и распространения в различных средах настолько, что старая экспериментальная база, созданная для метрового диапазона, становится малопригодной в СВЧ диапазоне. Поэтому для освоения электромагнитного излучения СВЧ диапазона потребовалось создать новую элементную базу с учетом особенностей излучения данного диапазона. За короткое время был разработан целый класс нового типа элементов и приборов, работающих в СВЧ диапазоне. Это прежде всего

  • объемные и открытые резонаторы;
  • коаксиальные, волноводные, полосковые линии передачи;
  • генераторы, усилители, умножители частоты,
  • измерительная аппаратура.

Они работают на иных физических принципах.Созданный комплекс радиоэлектронной аппаратуры не только решил задачу совершенствования РЛС, но и позволил существенно расширить область применения СВЧ излучения. Сформировались новые направления в радиоэлектронике: радиоастрономия, спутниковая и радиорелейная связь, радиоспектроскопия, квантовая радиофизика, экспериментальная ядерная физика с использованием ускорителей и т.д.

Появление и становление этих направлений обусловлено особенностями СВЧ излучения. Появление радиоастрономии и спутниковой связи связано с наличием окон прозрачности в атмосфере и ионосфере. По этой причине невозможна тропосферная связь в СВЧ диапазоне, и появилась радиорелейная связь. Энергия кванта в СВЧ диапазоне сравнима с энергией возбуждения и ионизации молекул и атомов различных веществ. Эта особенность важна для радиоспектроскопии и квантовой радиофизики, плазменных и тепловых СВЧ технологий.

Дальнейший прогресс в радиоэлектронике СВЧ связывают с освоением излучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Повышается разрешающая способность систем радионаблюдения, увеличивается энергия кванта, и появляются дополнительные возможности в радиоспектроскопии химических и биологических объектов, достигается более высокая степень фокусировки излучения и возможность его использования в термоядерных реакциях и других технологических операциях.

Появляется возможность освоения в полном объеме информационных возможностей диапазона. Ширина полосы пропускания СВЧ диапазона на 3-4 порядка выше ширины пропускания остальной части радиодиапазона. Это позволяет передавать большой объем информации и повысить качество передачи информации путем использования помехоустойчивых широкополосных видов модуляции. С уменьшением длины волны уменьшается дифракционная расходимость формируемых антеннами волновых пучков. Это, в первую очередь, имеет важное значение для радиорелейных. линий связи и РЛС. Высокая направленность излучения позволяет повысить помехоустойчивость радиосвязи, точность определения координат, скрытность передачи информации, дальность действия РЛС и т.д.

С каждым годом возрастает объем передаваемой информации (количество передаваемой информации увеличивается в два раза каждые 6-7 лет), поэтому системы связи должны постоянно совершенствоваться. Т.к. СВЧ диапазон является самым большим по информационной емкости, поэтому техника СВЧ связи находит все большее применение, но и здесь есть специфические особенности, к которым относится:

  • Размеры СВЧ антенны существенно больше длины волны, поэтому можно получить остро направленные антенны. Высокая направленность антенн позволяет во много раз повысить помехоустойчивость радиосистем, разрешающую способность, точность определения координат.
  • В СВЧ диапазоне длина волны становится соизмеримой с размерами элементов цепей, проводников и т.д. В результате этого в радиотехнических схемах за счет излучения происходит увеличение потерь, возникают нежелательные и обычно не контролируемые связи между элементами схем. Поэтому, при переходе к СВЧ диапазоны конструкции элементов схем должны быть изменены так, чтобы ЭМП их полностью находились в замкнутых металлических объемах.
  • По мере увеличения частоты затрудняется применение элементов радиотехнических схем: конденсаторов, катушек индуктивности, резисторов. Так, например емкостная проводимость между витками катушки индуктивности становится в СВЧ диапазоне настолько большой, что катушка представляет собой последовательность соединенных контуров, а не чистую индуктивность.
  • СВЧ энергия распространяется в основном вне проводников, которые либо ограничивают пространство, где располагается энергия (волноводы, коаксиальные линии), либо задают направление распространения энергии (проводники двух проводных линий, однопроводные линии передачи (ОЛП)).

audioakustika.ru

связь — это… Что такое СВЧ-связь?

  • СВЧ-связь — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN microwave communication …   Справочник технического переводчика

  • СВЧ — сверхвысокая частота сверхвысокочастотный радио связь Словари: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. М.: ООО «Издательство АСТ», ЗАО «Издательский дом Гелеос», 2003. 318 с., С. Фадеев. Словарь сокращений… …   Словарь сокращений и аббревиатур

  • СВЧ и КР — СВЧиКР СВЧ и КР сверхвысокочастотная и квантовая радиотехника кафедра ТУСУР образование и наука, связь, техн. СВЧиКР Источник: http://www.tusur.ru/ru/index.php?id=84 …   Словарь сокращений и аббревиатур

  • ГОСТ 23769-79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины, определения и буквенные обозначения — Терминология ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины, определения и буквенные обозначения оригинал документа: 39. π вид колебаний Ндп. Противофазный вид колебаний Вид колебаний, при котором высокочастотные напряжения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Отрицательная обратная связь — (ООС)  тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое противодействует первоначальному изменению. Иными словами, отрицательная обратная связь  это такое влияние… …   Википедия

  • прямая связь — 2.4.4.3. прямая связь: Связь между органом управления и контактным элементом, исключающая любой люфт органа управления. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Волоконно-оптическая связь — Волоконно оптическая связь  вид проводной электросвязи, использующий в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического (ближнего инфракрасного) диапазона, а в качестве направляющих систем  волоконно… …   Википедия

  • Оптоволоконная связь — средство связи на больших расстояниях, построенное на основе волоконно оптических линий связи. Представляет собой связь между источником оптического излучения (полупроводниковым лазером или светодиодом) и приёмником (фотодиодом) через оптическое… …   Википедия

  • Прямая связь резонансного разрядника — 12. Прямая связь резонансного разрядника Передача СВЧ энергии через резонансный разрядник, находящийся в состоянии с максимальной проводимостью нелинейных элементов Источник: ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Сантиметровые (СВЧ) волны — Сантиметровыми волнами называют СВЧ радиоизлучение, длина волны которого лежит примерно в пределах от 1 до 100 см, или, соответственно, частота от 0.3 до 30 ГГц. Излучение этого диапазона находит разнообразные применения в современной технике.… …   Википедия

  • Резонатор СВЧ — 131. Резонатор СВЧ Cavity Объем, ограниченный проводящими поверхностями, имеющий связь с внешним электромагнитным полем, характеризующийся набором дискретных собственных частот Источник: ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • normative_ru_en.academic.ru

    Тайный мир сетей СВЧ (РРЛ) связи / Блог компании Mail.ru Group / Хабр

    Между Лондоном и Франкфуртом протянулась таинственная частная сеть связи, которая работает вдвое быстрее обычного интернета. Соединение обеспечивается цепочкой вышек с СВЧ-приёмопередатчиками (у нас именуемых радиорелейными или РРЛ — примеч. пер.). Когда-то сеть была совершенно секретной: её использовала единственная, очень богатая компания, и никто об этом не знал.

    Однако пару лет спустя конкурент построил свою собственную линию СВЧ-связи между двумя городами. И тогда первая компания, чтобы не потерять преимущество в бизнесе, раскрыла информацию о своей линии. Если бы не усилия конкурента, вероятно, этот секрет до сих пор не был бы раскрыт.


    Аналогичные истории происходили по всему миру. Но в связи с тем, что это частные сети и их зачастую используют финансовые группы, стараясь получить преимущество на фондовом рынке и заработать больше миллиардов, приходится прилагать усилия, чтобы найти информацию о таких сетях связи.

    К примеру, в 2013 году, когда только начал лопаться пузырь высокочастотного трейдинга (high-frequency trading, HFT), исследователи из Калифорнии изучили большую выборку биржевых торгов и обнаружили, что с марта 2011-го сетевая задержка между Чикаго и Нью-Йорком резко снизилась на 2,5 мс. До этого лучший результат был 7,5 мс, так что снижение до 5 мс оказалось значительным. Далее исследователи воспользовались FCC и другими записями, на основании которых сделали вывод, что по состоянию на 2013 год (когда проводилось исследование) существовало 15 (!) сетей СВЧ-связи между упомянутыми двумя городами. Вероятно, отмеченное снижение задержки было связано с введением в строй новой сети.

    Заметка из газеты 1949 года, рассказывающая о сети СВЧ-связи компании AT&T, «всего за 34 прыжка» соединяющей Нью-Йорк с Чикаго


    Сами по себе СВЧ-сети известны очень давно. В 1949 году между Нью-Йорком и Чикаго (около 1140 км по прямой) компания AT&T ввела в строй линию связи из 34 отрезков ретрансляции между вышками связи, стоящими на расстоянии прямой видимости. В Великобритании с середины 1950-х по 1980-е из СВЧ-сетей была создана национальная магистральная сеть связи. Она обслуживала всё, от телевидения и телефонов до нужд военных и разведки.

    Основа британской СВЧ-сети в 1956-м

    Развернуть СВЧ-сеть было дешевле, чем тянуть кабели, а её пропускная способность была выше, чем у меднопроводных технологий того времени. Но недостатком микроволн (обычно это частоты от 6 до 30 ГГц) является необходимость очень точного позиционирования антенн и обеспечения прямой видимости между вышками. Более того, дождь, облачность или просто замутнённость воздуха ослабляют СВЧ-сигнал — так называемый эффект rain fade («замирание при дожде»).

    Частично компенсировать затухание можно с помощью усиления мощности передачи, установив более крупные антенны с гидрофобным покрытием, а также внедрив отказоустойчивые протоколы, использующие понижение радиочастоты для улучшения стабильности связи при ненастной погоде. Также с 1980-х годов СВЧ-связь заменяется или дополняется оптоволокном в качестве дополнительного канала передачи.

    На сегодняшний день оптоволокно практически вытеснило СВЧ в магистральных каналах. Тем не менее микроволновые сети широко используются до сих пор, а лежащие в их основе технологии активно развиваются. В наши дни СВЧ по большей части применяется для подключения удалённых, труднодоступных районов к интернету, а также для специальных задач вроде обслуживания частных финансовых организаций. Ещё несколько лет назад практически все вышки сотовой связи в Европе обеспечивали СВЧ-транзит, но сейчас многие участки заменены оптоволокном, чтобы уменьшить нагрузку на базовые станции LTE и LTE-Advanced.

    Карта некоторых СВЧ-сетей на юге Англии и в континентальной Европе. Сети в районе Корнуолла используются для подключения к подводным магистральным кабелям, которые здесь выходят на поверхность

    Учитывая, что мир уже плотно покрыт высокоскоростными оптоволоконными кабелями, возникает логичный вопрос: зачем нужны собственные СВЧ-сети?

    Первая причина очевидна: в своей сети легче обеспечивать безопасность, качество обслуживания, пропускную способность и прочие вещи, важные для бизнеса.

    Вторая причина, о которой уже упоминалось: как ни удивительно, СВЧ-сети имеют более низкий уровень задержки по сравнению с оптоволоконными каналами. На коротких участках оптоволокно работает быстро, но на длинных маршрутах, например между зарубежными офисами и биржей ценных бумаг, часто возникают лаги.

    К сожалению, протяжённые оптоволоконные сети очень дорого прокладывать: необходимо копать траншею длиной в сотни или тысячи километров (либо оплачивать доступ к уже проложенным другими компаниями сетям). Также надо учитывать рельеф: как пересекать горы и реки — напрямую (дороже) или делать крюк и протягивать кабель через ближайший мост или тоннель? Собственно, поэтому большинство наземных оптоволоконных линий проходят поблизости от автомобильных и железных дорог.

    Каждый раз, когда разработчикам сетей при планировании маршрута прокладки приходится принимать подобные важные решения, общая задержка несколько увеличивается. В сумме набирается несколько дополнительных миллисекунд. И в результате СВЧ-сети начинают выигрывать по этому параметру.

    Карта наземных и подводных европейских линий, 2001 год. Более современные карты найти трудно, но большинство линий используется до сих пор, просто с обновлённым оборудованием

    Карта наземных линий в Европе, 2002 год

    Современная карта подводных кабелей между Великобританией и континентом

    Возьмём для примера Лондон и Франкфурт. Между ними по прямой около 644 км. Свет преодолеет это расстояние (299 700 км/с) за 2,126 мс. В оптоволокне световой луч движется не по прямой линии, а по ломаной, поэтому скорость снижается до 200 000 км/с, что даёт нам теоретический минимум в 3,186 мс.

    Кроме того, в реальности кабель между Лондоном и Франкфуртом не состоит из цельного куска. Например, пакет данных может несколько раз пересылаться внутри самого Лондона, прежде чем достигнуть нужного роутера и начать путешествие через Европу. На пути ему встречаются другие роутеры и репитеры. Прибыв во Франкфурт, пакет также может быть передан несколько раз от одного сетевого узла к другому, прежде чем попасть к адресату. Добавьте сюда разнообразие рельефа и инфраструктуры, прохождение по подводному кабелю (через французский Кале или бельгийский Остенде), а также вероятность того, что роутер в Лондоне решит отправить пакет через Париж. В результате получаем среднюю задержку между Лондоном и Франкфуртом на уровне 17 мс.

    А теперь сравните: задержка частной СВЧ-сети между ними — около 4,2 мс. Около — потому что параметры новейших сетей держатся в секрете. Поэтому компании, для которых критично время задержки, делают выбор в пользу СВЧ, а не оптоволокна.

    У СВЧ-сетей есть два ключевых преимущества:

    • радиосигнал идёт по воздуху примерно в 1,5 раза быстрее света в оптоволокне,
    • чаще всего между двумя пунктами можно построить сеть, близкую к прямой линии.

    Последнее означает, что можно сильно уменьшить физическое расстояние прохождения пакета. Кроме того, снижается количество промежуточных роутеров при передаче пакета из пункта А в пункт Б.

    Приёмопередатчик BridgeWave FP80-3000, способный передавать до 3 Гбит/с на частоте 80 ГГц. Диаметр антенны — 30 см

    Если говорить об инфраструктуре, то СВЧ-сеть представляет собой цепочку вышек с двумя приёмопередатчиками, направленными в противоположные стороны. Расстояние между вышками зависит от условий на местности, но в среднем — от 40 до 65 км. Максимальное расстояние определяется высотой антенн над землёй, частотными ограничениями и рельефом. Если водрузить мачту на вершину возвышенности и поставить мощный передатчик, то можно легко преодолевать и 80 с лишним километров, упираясь только в радиогоризонт.

    Стоимость приёмопередатчика — в районе 10—20 тыс. фунтов стерлингов за устройство наподобие вышеупомянутого BridgeWave плюс 100—200 тыс. фунтов за каждую вышку (сюда входит доставка материала, возведение, резервное питание и так далее). Возвращаясь к примеру с Лондоном — Франкфуртом: такая сеть состоит примерно из 20 вышек, то есть стоимость возведения — 2,5—5 млн фунтов стерлингов. Сюда не входят затраты на персонал, операционные расходы (питание, аренда земли, техподдержка) и многое другое. Компании, управляющие такими сетями, отказываются раскрывать общие затраты, но про Лондон — Франкфурт известно, что речь идёт о сумме от 10 до 20 млн евро.

    Если сравнить стоимость развёртывания СВЧ-сети и сотовой, то во втором случае нужно закупить массу оборудования и объединить вышки сетью, оптоволоконной или СВЧ. По данным на 2013 год, компания AT&T продала 9700 вышек на 4,85 млрд долларов, по 500 тыс. долларов каждая.

    Наконец, для полноты сравнения давайте посмотрим, сколько будет стоить использование прямой оптоволоконной сети между Лондоном и Франкфуртом. Допустим, у нас есть 644-километровый кабель, аренда которого обходится примерно в 1 фунтов стерлингов за метр в год. Стоимость прокладки своего кабеля зависит от ряда параметров, в том числе от количества узлов и экранирования, но в целом это 0,5—1 фунт за метр для обычного наземного кабеля. Кроме того, как и в случае с СВЧ-сетью, через каждые 30—50 км нам нужны усилители сигнала, которые хоть и дороги, но всё же дешевле СВЧ-приёмопередатчиков.

    Укладка нового оптоволокна дешевле развёртывания собственной СВЧ-сети, но это верно только в том случае, если между двумя пунктами уже есть магистраль, к которой можно подключиться с обеих сторон. Но если нужно построить свою 640-километровую линию… удачи!

    Уменьшение задержки на несколько микросекунд при подключении брокеров к биржевой системе впечатляет, но от неё не будет толку, если программное обеспечение не успевает за скоростью работы сети.

    По большей части финансовые организации используют СВЧ-сети для алгоритмического высокочастотного трейдинга. Речь идёт о компьютерных алгоритмах, обрабатывающих данные о рынках ценных бумаг и быстро принимающих решения (продавать, покупать, длинные позиции, короткие), чтобы обогнать других трейдеров. В начале 2000-х первые алгоритмы соперничали с людьми, но сегодня на рынке сплошное засилье алгоритмов.

    Как вы понимаете, подробности работы алгоритмов — строго охраняемый секрет. Но мы можем рассказать о любопытном случае. Утром 1 августа 2012 года компания Knight Capital, занимавшая одну из ведущих позиций в сфере HFT, выкатила новое трейдинговое ПО. Начиная примерно с 9:30 приложение вышло из-под контроля и начало хаотично покупать и продавать. За 45 минут убытки составили 7 млрд долларов. В конце концов компании удалось откатить часть сделок и снизить ущерб до 460 млн долларов, на тот момент — около половины рыночной стоимости самой Knight Capital. С тех пор этот случай называют «the Knightmare» (игра слов: nightmare — страшный сон).

    На графике изображено изменчивое поведение трейдингового приложения Knight Capital. В 9:52 был провал, вероятно, кто-то вмешался в работу ПО, затем оно снова взбрыкнуло. К 10 утра его пофиксили

    График показывает объём торговли приложения по сравнению с другими биржами. Вероятно, именно здесь было потеряно больше всего денег

    Более подробное поведение алгоритма на протяжении 27-секундного отрезка. Синим цветом обозначены цены предложения и спроса на Нью-Йоркской фондовой бирже (NYSE)

    Ещё более подробный график. Приложение продаёт по 38,60, затем покупает по 38,75, каждый раз теряя 15 центов. Бот осуществлял сделки около 40 раз в секунду, 2400 раз в минуту

    А здесь показано поведение другого трейдингового ПО (Nokia). Бот снова и снова продаёт и покупает

    В последние пару лет некоторые сетевые компании экспериментировали с лазерной связью в качестве замены двухточечных СВЧ-сетей.

    На сегодняшний день лазерные сети работают ненамного быстрее: задержка чуть ниже, пропускная способность почти та же. А передаваемый на сверхвысоких частотах (около 200 000 ГГц) сигнал крайне чувствителен к осадкам и облачности. Отчасти это можно компенсировать адаптивной оптикой (когда приёмник пытается изменить её форму для компенсации искажения сигнала), но на случай плохой погоды всё равно не обойтись без резервного канала — СВЧ, миллиметровой связи или оптоволокна.

    Оборудование для создания лазерной сети производства компании AOptix

    Сейчас растёт популярность двухточечных миллиметровых сетей, использующих часть спектра над микроволновым диапазоном (~30—300 ГГц). Но во многих случаях они играют роль альтернативной связи, их пропускная способность по сравнению с СВЧ чуть выше, а устойчивость к погоде — ещё хуже. Также сейчас обсуждается использование миллиметрового диапазона для развёртывания 5G, а ряд WiGig-устройств (802.11ad) уже его используют. Но всё это сильно отличается от направленных двухточечных сетей.

    Одна из СВЧ-вышек

    Компании, создающие сети связи, не особо распространяются о своих текущих и будущих проектах. Однако была озвучена любопытная информация о создании трансатлантической СВЧ-сети. Теоретически можно поместить приёмопередатчики на стоящих на якорях баржах (наподобие маленьких нефтяных платформ) или на привязанных воздушных шарах. Выгода та же, что и в случае с наземными сетями: низкая задержка. Сегодня при передаче данных по оптоволокну с западного побережья Англии на восточный берег Лонг-Айленда (4960 км) задержка составляет 25 мс. По СВЧ она будет около 16 мс.

    Разница в 9 мс выглядит не слишком впечатляюще, но если добавить задержки при передаче по СВЧ из Лондона в Корнуолл (такая сеть уже есть), а также из Лонг-Айленда в Нью-Йорк (тоже есть), то в сумме получим на линии Лондон — Нью-Йорк задержку около 25 мс. А это ГОРАЗДО быстрее, чем нынешние 60 мс по оптоволокну.

    Но, увы, никто пока не вложился в создание 80 плавучих СВЧ-вышек, пересекающих Атлантику. Насколько известно…

    habr.com

    Физика — СВЧ излучение

    СВЕРХВЫСОКИХ
    ЧАСТОТ ДИАПАЗОН-
    частотный диапазон электромагнитного излучения (100ё300 000 млн. герц),
    расположенный в спектре между ультравысокими телевизионными частотами и
    частотами дальней инфракрасной области. Этот частотный диапазон соответствует
    длинам волн от 30 см до 1 мм; поэтому его называют также диапазоном
    дециметровых и сантиметровых волн. В англоязычных странах он называется
    микроволновым диапазоном; имеется в виду, что длины волн очень малы по
    сравнению с длинами волн обычного радиовещания, имеющими порядок нескольких
    сотен метров.


    Так как по длине волны излучение
    СВЧ-диапазона является промежуточным между световым излучением и обычными
    радиоволнами, оно обладает некоторыми свойствами и света, и радиоволн.
    Например, оно, как и свет, распространяется по прямой и перекрывается почти
    всеми твердыми объектами. Во многом аналогично свету оно фокусируется,
    распространяется в виде луча и отражается. Многие радиолокационные антенны и
    другие СВЧ-устройства представляют собой как бы увеличенные варианты оптических
    элементов типа зеркал и линз.


    В то же время СВЧ-излучение сходно с
    радиоизлучением вещательных диапазонов в том отношении, что оно генерируется
    аналогичными методами. К СВЧ-излучению применима классическая теория радиоволн,
    и его можно использовать как средство связи, основываясь на тех же принципах.
    Но благодаря более высоким частотам оно дает более широкие возможности передачи
    информации, что позволяет повысить эффективность связи. Например, один СВЧ-луч
    может нести одновременно несколько сотен телефонных разговоров. Сходство
    СВЧ-излучения со светом и повышенная плотность переносимой им информации
    оказались очень полезны для радиолокационной и других областей техники.


    ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ:


    • Радиолокация.
    • Связь.
    • Спутники связи.
    • Термообработка пищевых продуктов.
    • Научные исследования.








    ИСТОЧНИКИ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ:


    Быстрый прогресс в
    области СВЧ-техники в значительной мере связан с изобретением специальных
    электровакуумных приборов – магнетрона и клистрона, способных генерировать
    большие количества СВЧ-энергии. Генератор на обычном вакуумном триоде,
    используемый на низких частотах, в СВЧ-диапазоне оказывается весьма
    неэффективным.


    Двумя главными недостатками триода как
    СВЧ-генератора являются конечное время пролета электрона и межэлектродная
    емкость. Первый связан с тем, что электрону требуется некоторое (хотя и малое)
    время, чтобы пролететь между электродами вакуумной лампы. За это время СВЧ-поле
    успевает изменить свое направление на обратное, так что и электрон вынужден
    повернуть обратно, не долетев до другого электрода. В результате электроны без
    всякой пользы колеблются внутри лампы, не отдавая свою энергию в колебательный
    контур внешней цепи.





    В магнетроне,
    изобретенном в Великобритании перед Второй мировой войной, эти недостатки
    отсутствуют, поскольку за основу взят совершенно иной подход к генерации
    СВЧ-излучения – принцип объемного резонатора. Подобно тому как у органной трубы
    данного размера имеются собственные акустические резонансные частоты, так и у
    объемного резонатора имеются собственные электромагнитные резонансы. Стенки
    резонатора действуют как индуктивность, а пространство между ними – как емкость
    некой резонансной цепи. Таким образом, объемный резонатор подобен параллельному
    резонансному контуру низкочастотного генератора с отдельными конденсатором и
    катушкой индуктивности. Размеры объемного резонатора выбираются, конечно, так,
    чтобы данному сочетанию емкости и индуктивности соответствовала нужная
    резонансная сверхвысокая частота.


    В магнетроне (рис. 1) предусмотрено несколько
    объемных резонаторов, симметрично расположенных вокруг катода, находящегося в
    центре. Прибор помещают между полюсами сильного магнита. При этом электроны,
    испускаемые катодом, под действием магнитного поля вынуждены двигаться по
    круговым траекториям. Их скорость такова, что они в строго определенное время
    пересекают на периферии открытые пазы резонаторов. При этом они отдают свою
    кинетическую энергию, возбуждая колебания в резонаторах. Затем электроны
    возвращаются на катод, и процесс повторяется. Благодаря такому устройству время
    пролета и межэлектродные емкости не мешают генерации СВЧ-энергии.

     


    Рис. 1. МАГНЕТРОН (вид с частичным
    вырезом, показывающим внутреннее устройство). Представляет собой
    двухэлектродную электронную лампу, которая генерирует СВЧ-излучение за счет
    движения электронов под действием взаимно перпендикулярных электрического и
    магнитного полей. Применяется в качестве генераторной лампы радио- и
    радиолокационных передатчиков СВЧ-диапазона. 1 – катод; 2 – токоподводы
    нагревателя; 3 – анодный блок; 4 – объемные резонаторы; 5 – выходная петля
    связи; 6 – коаксиальный кабель.


    Магнетроны могут быть
    сделаны большого размера, и тогда они дают мощные импульсы СВЧ-энергии. Но у
    магнетрона имеются свои недостатки. Например, резонаторы для очень высоких
    частот становятся столь малыми, что их трудно изготавливать, а сам такой
    магнетрон из-за своих малых размеров не может быть достаточно мощным. Кроме
    того, для магнетрона нужен тяжелый магнит, причем требуемая масса магнита
    возрастает с увеличением мощности прибора. Поэтому для самолетных бортовых
    установок мощные магнетроны не подходят.





    Для этого
    электровакуумного прибора, основанного на несколько ином принципе, не требуется
    внешнее магнитное поле. В клистроне (рис. 2) электроны движутся по прямой от
    катода к отражательной пластине, а затем обратно. При этом они пересекают
    открытый зазор объемного резонатора в форме бублика. Управляющая сетка и сетки
    резонатора группируют электроны в отдельные «сгустки», так что электроны
    пересекают зазор резонатора только в определенные моменты времени. Промежутки
    между сгустками согласованы с резонансной частотой резонатора таким образом,
    что кинетическая энергия электронов передается резонатору, вследствие чего в
    нем устанавливаются мощные электромагнитные колебания. Этот процесс можно
    сравнить с ритмичным раскачиванием первоначально неподвижных качелей.

    Рис. 2. КЛИСТРОН, электровакуумный прибор отражательного типа. Применяется в СВЧ-технике. Изменяющиеся электрические поля периодически группируют электроны в «сгустки». Электронный пучок, модулированный по скорости, поступает в объемный резонатор, где и вызывает генерацию или усиление. 1 – катод; 2 – резонатор; 3 – отражательная пластина; 4 – резонаторные сетки; 5 – выходная петля связи; 6 – управляющая сетка.


    Первые клистроны были довольно маломощными приборами,
    но позднее они побили все рекорды магнетронов как СВЧ-генераторов большой
    мощности. Были созданы клистроны, выдававшие до 10 млн. ватт мощности в
    импульсе и до 100 тыс. ватт в непрерывном режиме. Система клистронов
    исследовательского линейного ускорителя частиц выдает 50 млн. ватт СВЧ-мощности
    в импульсе.


    Клистроны могут работать на частотах до 120 млрд.
    герц; однако при этом их выходная мощность, как правило, не превышает одного
    ватта. Разрабатываются варианты конструкции клистрона, рассчитанного на большие
    выходные мощности в миллиметровом диапазоне.


    Клистроны могут также служить усилителями
    СВЧ-сигналов. Для этого нужно входной сигнал подавать на сетки объемного
    резонатора, и тогда плотность электронных сгустков будет изменяться в
    соответствии с этим сигналом.


    • Лампа бегущей волны (ЛБВ).

    Еще один электровакуумный прибор для генерации и
    усиления электромагнитных волн СВЧ-диапазона – лампа бегущей волны. Она
    представляет собой тонкую откачанную трубку, вставляемую в фокусирующую
    магнитную катушку. Внутри трубки имеется замедляющая проволочная спираль. Вдоль
    оси спирали проходит электронный луч, а по самой спирали бежит волна
    усиливаемого сигнала. Диаметр, длина и шаг спирали, а также скорость электронов
    подобраны таким образом, что электроны отдают часть своей кинетической энергии
    бегущей волне.

    Радиоволны распространяются со скоростью света, тогда
    как скорость электронов в луче значительно меньше. Однако, поскольку СВЧ-сигнал
    вынужден идти по спирали, скорость его продвижения вдоль оси трубки близка к
    скорости электронного луча. Поэтому бегущая волна достаточно долго
    взаимодействует с электронами и усиливается, поглощая их энергию.


    Если на лампу не подается внешний сигнал, то
    усиливается случайный электрический шум на некоторой резонансной частоте и ЛБВ
    бегущей волны работает как СВЧ-генератор, а не усилитель.


    Выходная мощность ЛБВ значительно меньше, чем у
    магнетронов и клистронов на той же частоте. Однако ЛБВ допускают настройку в
    необычайно широком частотном диапазоне и могут служить очень чувствительными
    малошумящими усилителями. Такое сочетание свойств делает ЛБВ очень ценным
    прибором СВЧ-техники.


    • Плоские вакуумные триоды.




    Хотя клистроны
    и магнетроны более предпочтительны как СВЧ-генераторы, благодаря
    усовершенствованиям в какой-то мере восстановлена важная роль вакуумных
    триодов, особенно в качестве усилителей на частотах до 3 млрд. герц.


    Трудности, связанные с временем пролета, устранены
    благодаря очень малым расстояниям между электродами. Нежелательные
    межэлектродные емкости сведены к минимуму, поскольку электроды сделаны
    сетчатыми, а все внешние соединения выполняются на больших кольцах, находящихся
    вне лампы. Как и принято в СВЧ-технике, применен объемный резонатор. Резонатор
    плотно охватывает лампу, и кольцевые соединители обеспечивают контакт по всей
    окружности резонатора.


    • Генератор на диоде Ганна.




    Такой
    полупроводниковый СВЧ-генератор был предложен в 1963 Дж.Ганном, сотрудником
    Уотсоновского научно-исследовательского центра корпорации ИБМ. В настоящее
    время подобные приборы дают мощности лишь порядка милливатт на частотах не
    более 24 млрд. герц. Но в этих пределах он имеет несомненные преимущества перед
    маломощными клистронами.


    Поскольку диод Ганна представляет собой
    монокристалл арсенида галлия, он в принципе более стабилен и долговечен, нежели
    клистрон, в котором должен быть нагреваемый катод для создания потока
    электронов и необходим высокий вакуум. Кроме того, диод Ганна работает при
    сравнительно низком напряжении питания, тогда как для питания клистрона нужны
    громоздкие и дорогостоящие источники питания с напряжением от 1000 до 5000 В.


     

    fi-zi-ka.ucoz.ru

    связь — это… Что такое СВЧ-связь?

  • СВЧ-связь — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN microwave communication …   Справочник технического переводчика

  • СВЧ — сверхвысокая частота сверхвысокочастотный радио связь Словари: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. М.: ООО «Издательство АСТ», ЗАО «Издательский дом Гелеос», 2003. 318 с., С. Фадеев. Словарь сокращений… …   Словарь сокращений и аббревиатур

  • СВЧ и КР — СВЧиКР СВЧ и КР сверхвысокочастотная и квантовая радиотехника кафедра ТУСУР образование и наука, связь, техн. СВЧиКР Источник: http://www.tusur.ru/ru/index.php?id=84 …   Словарь сокращений и аббревиатур

  • ГОСТ 23769-79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины, определения и буквенные обозначения — Терминология ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины, определения и буквенные обозначения оригинал документа: 39. π вид колебаний Ндп. Противофазный вид колебаний Вид колебаний, при котором высокочастотные напряжения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Отрицательная обратная связь — (ООС)  тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое противодействует первоначальному изменению. Иными словами, отрицательная обратная связь  это такое влияние… …   Википедия

  • прямая связь — 2.4.4.3. прямая связь: Связь между органом управления и контактным элементом, исключающая любой люфт органа управления. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Волоконно-оптическая связь — Волоконно оптическая связь  вид проводной электросвязи, использующий в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического (ближнего инфракрасного) диапазона, а в качестве направляющих систем  волоконно… …   Википедия

  • Оптоволоконная связь — средство связи на больших расстояниях, построенное на основе волоконно оптических линий связи. Представляет собой связь между источником оптического излучения (полупроводниковым лазером или светодиодом) и приёмником (фотодиодом) через оптическое… …   Википедия

  • Прямая связь резонансного разрядника — 12. Прямая связь резонансного разрядника Передача СВЧ энергии через резонансный разрядник, находящийся в состоянии с максимальной проводимостью нелинейных элементов Источник: ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Сантиметровые (СВЧ) волны — Сантиметровыми волнами называют СВЧ радиоизлучение, длина волны которого лежит примерно в пределах от 1 до 100 см, или, соответственно, частота от 0.3 до 30 ГГц. Излучение этого диапазона находит разнообразные применения в современной технике.… …   Википедия

  • Резонатор СВЧ — 131. Резонатор СВЧ Cavity Объем, ограниченный проводящими поверхностями, имеющий связь с внешним электромагнитным полем, характеризующийся набором дискретных собственных частот Источник: ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • dic.academic.ru

    связь СВЧ — это… Что такое связь СВЧ?

  • СВЧ — сверхвысокая частота сверхвысокочастотный радио связь Словари: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. М.: ООО «Издательство АСТ», ЗАО «Издательский дом Гелеос», 2003. 318 с., С. Фадеев. Словарь сокращений… …   Словарь сокращений и аббревиатур

  • СВЧ-связь — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN microwave communication …   Справочник технического переводчика

  • СВЧ и КР — СВЧиКР СВЧ и КР сверхвысокочастотная и квантовая радиотехника кафедра ТУСУР образование и наука, связь, техн. СВЧиКР Источник: http://www.tusur.ru/ru/index.php?id=84 …   Словарь сокращений и аббревиатур

  • ГОСТ 23769-79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины, определения и буквенные обозначения — Терминология ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины, определения и буквенные обозначения оригинал документа: 39. π вид колебаний Ндп. Противофазный вид колебаний Вид колебаний, при котором высокочастотные напряжения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Отрицательная обратная связь — (ООС)  тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое противодействует первоначальному изменению. Иными словами, отрицательная обратная связь  это такое влияние… …   Википедия

  • прямая связь — 2.4.4.3. прямая связь: Связь между органом управления и контактным элементом, исключающая любой люфт органа управления. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Волоконно-оптическая связь — Волоконно оптическая связь  вид проводной электросвязи, использующий в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического (ближнего инфракрасного) диапазона, а в качестве направляющих систем  волоконно… …   Википедия

  • Оптоволоконная связь — средство связи на больших расстояниях, построенное на основе волоконно оптических линий связи. Представляет собой связь между источником оптического излучения (полупроводниковым лазером или светодиодом) и приёмником (фотодиодом) через оптическое… …   Википедия

  • Прямая связь резонансного разрядника — 12. Прямая связь резонансного разрядника Передача СВЧ энергии через резонансный разрядник, находящийся в состоянии с максимальной проводимостью нелинейных элементов Источник: ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Сантиметровые (СВЧ) волны — Сантиметровыми волнами называют СВЧ радиоизлучение, длина волны которого лежит примерно в пределах от 1 до 100 см, или, соответственно, частота от 0.3 до 30 ГГц. Излучение этого диапазона находит разнообразные применения в современной технике.… …   Википедия

  • Резонатор СВЧ — 131. Резонатор СВЧ Cavity Объем, ограниченный проводящими поверхностями, имеющий связь с внешним электромагнитным полем, характеризующийся набором дискретных собственных частот Источник: ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • dic.academic.ru

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о