О миллиметровом диапазоне

Особенности миллиметрового диапазона.

 

Общие положения

К миллиметровому диапазону относятся частоты от 30 до 300 ГГц, что соответствует длинам волн от 10 мм до 1 мм.

 

wavesscale

 

 

В настоящее время для использования радиочастот миллиметрового диапазона выделены следующие  поддиапазоны:

 

Q-band 40.5-43.5 ГГц
V-band 57-66 ГГц
E-band 71-76 ГГц, 81-86 ГГц, 92-95 ГГц

 

На дальность связи в миллиметровом диапазоне значительное влияние оказывает атмосферное затухание, связанное с поглощением энергии радиоволн молекулами различных веществ, в первую очередь воды и кислорода.

Локальный максимум ослабления приходится на частоту 60ГГц, соответствующую диапазону V-band. Частоты, диапазонов E-band и Q-band, напротив, попадают в «окна прозрачности».

oxyloss3

 

Оборудование диапазона 60ГГц возможно использовать только на относительно небольших расстояниях (не более 1-1.5 км). Высокое кислородное поглощение на этих частотах с одной стороны является недостатком, значительно ограничивающим дальность связи. С другой стороны данный эффект обеспечивает высокую электромагнитную совместимость и возможность использования на одной территории большого количества РЭС  с повторным использованием частот. 

Частоты диапазонов Q-Band и E-Band значительно более пригодны для организации радиотрасс большей дальности (до 10-15 км), так как атмосферное затухание в них сравнимо с традиционными СВЧ диапазонами. 

Использование оборудования миллиметрового диапазона возможно только на трассах с прямой оптической видимостью. В системах «точка-точка» используются остронаправленные антенны с высоким коэффициентом усиления, распространение радиоволн при этом подобно лазерному лучу. При планировании необходимо учитывать все возможные препятствия как на линии между антеннами приемопередатчиков, так и  в первой зоне Френеля.

Пыль, туман, дым и иные мелкодисперсные взвеси с размером частиц значительно меньше 3 мм не являются препятсвием для волн миллиметрового диапазона (длина волны 3 мм соответсвует верхней частотной границе выделенных в настоящее время поддиапазонов). В этом состоит одно из основных отличий РРЛ миллиметрового диапазона от атмосферных оптических систем связи, обеспечивающих сравнимые скорости передачи данных.

Основной проблемой для радиотрасс миллиметрового диапазона являются интенсивные атмосферные осадки. Наибольшее затухание вносят взвешенные частицы, размеры которых сравнимы с длиной волны (единицы миллиметров), что характерно для сильных ливней и снегопадов. 

 rainatt_f

Ожидаемые дальность и коэффициент доступности линии рассчитываются на основании типовых данных об интенсивности осадков для конкретного региона (карты/таблицы дождевых зон). 

rainatt 

 

Достоинства и недостатки решений  на базе оборудования миллиметрового диапазона

 (+) Достоинства

Гигабитные скорости

Высокие несущие частоты позволяют задействовать широкие полосы (вплоть до единиц ГГц), что позволяет обеспечить гигабитные скорости передачи данных с использованием относительно простых способов модуляции.

 Антенны с высоким коэффициентом усиления имеют достаточно компактные размеры.

Наиболее распростаненная конструкция – двухзеркальные антенны Кассегрена. Перспективным  направлением также является использование фазированных антенных решеток.

Типовые диаметры параболического зеркала (для диапазона E-band) – 30, 60, 90 см.

Типовая ширина ДН антенн радиомостов в миллиметровом диапазоне 1-2 градуса и менее. 

Высокая электромагнитная совместимость.

Узкие ДН с сочетании с отсутствием переотражений (даже от металлических поверхностей) обеспечивают весьма малое влияние друг на друга РЭС, даже находящихся в непосредственной близости друг от друга. 

(-) Недостатки

Зависимость от погодных условий.

Как было указано выше, основным недостатком оборудования миллиметрового диапазона, является зависимость от погодных условий.

Для частичной компенсации этой проблемы изготовителями оборудования предлагаются адаптивные механизмы, динамически меняющие в зависимости от погодных условий скорость передачи данных, ширину полосы, тип кодирования и модуляции. Подобные решения, в комбинации с  функционалом QoS гарантируют трансляцию приоритетного трафика практически в любых погодных условиях. 

adaptive

 

 

Необходимость точной юстировки антенн.

Весьма узкие диаграммы направленности  антенн (1-2 градуса и менее) предъявляют повышенные требования как к точности юстировки антенн, так и к жесткости конструкции, на которой монтируется оборудование. Недопустимы значительные отклонения при ветровой нагрузке, а также вследствие температурного расширения.