Авдєєнко Гліб Леонідович, Наритник Теодор Миколайович, Бутько Інна Юріївна

Імпульсна надширокосмугова система радіозв’язку терагерцового діапазону частот

У статті розглядається можливість розробки імпульсної надширокосмугової телекомунікаційної системи терагерцового діапазону (ТГц), в якій носієм інформації є імпульсний надширокосмуговий сигнал (ІНШС). Розглянуто варіант побудови трактів передачі та прийому ТГц імпульсної надширокосмугової системи радіозв’язку (ІНШСР) з урахуванням технічних характеристик ТГц-пристроїв, представлених на телекомунікаційному ринку. Одним із основних результатів є блок-схема ІНШСР терагерцового діапазону типу «точка – точка» на основі методу гетеродинування. Важливо зазначити, що вже існують технічні реалізації деяких ТГц-блоків (субгармонійний змішувач, хвилеводи, антени тощо) передаючого та приймального пристроїв, що дозволяють визначити, які пристрої надширокосмугової системи радіозв’язку потребують проєктування. Проведено розрахунок енергетичного бюджету ТГц-лінії для різних типів модуляції ІНШС, що дає змогу оцінити відстань між відповідними станціями за різних умов середовища поширення електромагнітних хвиль. Запропонований варіант системи радіозв’язку є типом «точка-точка» з використанням ІНШС у терагерцовому діапазоні. Проведено оцінку потенційної відстані між відповідними станціями прямої видимості для різних умов розповсюдження електромагнітних хвиль (ЕМХ) та типів виконаної модуляції ІНШС, яка показує, що для ідеального випадку розповсюдження ЕМХ зі збільшенням робочої частоти спостерігається збільшення відстані, що пов’язано з тим, що втрати енергії ЕМХ у вільному просторі зі збільшенням частоти компенсуються збільшенням спрямованості передавальної та приймальної антен.

Ключові слова: терагерцовий діапазон, імпульсне радіо, надширосмуговий, системи бездротового зв’язку, електромагнітна хвиля

Avdeyenko Gleb, Narytnyk Teodor, Butko Inna

Impulse ultrawideband wireless communication system of the terahertz frequency band

The article considers the possibility of developing a wireless telecommunication system of the terahertz band (THz), in which an impulse radio ultrawideband signal (IR-UWB) is used as an information carrier. Variants of the transmission and reception path constructions of the THz IR-UWB wireless communication system (WCS) are considered, taking into account the technical characteristics of the THz devices available on the telecommunication market. One of the main results is the block diagram of the IR-UWB WCS of the terahertz range development of the point–to–point type based on the heterodyning method. It is also important that already existing technical implementations of some THz blocks (subharmonic mixer, waveguides, antennas, etc.) of the transmitter and receiver devices allow us to determine which devices of the WCS require designing. The calculation of the energy budget of the THz IR-UWB WCS line for various types of IR-UWB signal modulation was also carried out, which made it possible to estimate the distance between corresponding stations under different conditions of the electromagnetic wave propagation environment. The proposed version of the radio communication system is of the point-to-point type using IR-UWB signal in the terahertz range. An assessment of the potential distance between the corresponding line-of-sight stations for different conditions of EMF propagation and types of performed IR-UWB modulation was carried out, which shows that for the ideal case of EMF propagation with an increase in the operating frequency, an increase in distance is observed, which is obviously because energy losses EMF in free space with increasing frequency is compensated by increasing the directivity of the transmitting and receiving antennas.

Keywords: terahertz range, impulse radio, ultrawideband, wireless communication systems, electromagnetic wave