Технология сверхсветовой связи

 

  

Теории относительности Эйнштейна запрещает передачу информации со сверхсветовой

скоростью и утверждает что, никакая материальная частица не может двигаться

быстрее, чем свет в вакууме. Но как ни странно - оказывается "эхо" от движения

частицы может нарушать этот запрет.

 

На этом предположении и основана гипотеза Хоушанга Ардавана из Кембриджа о том

что импульсы пульсаров, ни что иное как ударные волны, вызванные источником,

перемещающимся быстрее, чем свет, подобно ударной волне, вызванной преодолением

сверхзвукового барьера.   

 

Первый сверхсветовой физический объект - лазерный импульс в усиливающей среде -

был впервые обнаружен в 1965 году. В середине прошлого года в журналах появилось

сенсационное сообщение о том что очень короткий лазерный импульс движется в

особым образом подобранной среде в сотни раз быстрее, чем в вакууме. 

 

Можно конечно пользоваться для сверхсветовой связи и азбукой Морзе, но сегодня

существует и гораздо более подходящая технологии временной модуляции в

сверхширокополосном диапазоне, или иначе говоря - технология сверхкороткого

импульса. Именно ей и посвящена эта статья.

Технология сверхкороткого импульса    

Технология сверхсветовой связи

Сегодня, для передачи информации, мы

используем два основных метода модуляции

( или кодирования) несущей синусоидальной

волны радиосигнала - амплитудную(АМ -

изменение амплитуды волны) и частотную

модуляцию( FМ или ЧМ- небольшое изменение

частоты несущей) . Амплитудная модуляция

технически реализуется проще, а частотная

позволяет обрабатывать сравнительно

больший объем информации. Использование

несущей волны позволяет сравнительно легко

разделять диапазон передач(по центральной

частоте несущей) на участки(каналы) - по

каждому из которых передаётся своя информация.

Однако существует и принципиально

иной подход.   

выделить сигнал передатчика.  Носителем информации служит последовательность сверхкоротких импульсов длительностью от 0,2 до 1,0 наносекунды, частота которых занимает сверхширокополосный интервал в несколько гигагерц, то есть практически весь радиодиапазон. Спектральная мощность этих сигналов очень мала. Сигнал как бы "размыт" и напоминает обычный шумовой фон. Для традиционных средств связи он не доступен не только к приему, но даже и к определению самого факта своего существования. 

 Технология сверхсветовой связи Вся информация скрыта в особо точно контролируемом сочетании временных промежутков между отдельными сверхкороткими импульсами. А время может быть чрезвычайно малым. И, следовательно, количество передаваемой информации огромно. Как и практически не ограничено число каналов связи, не требующих выделенного частотного диапазона.  Если радиоимпульсы сделать совсем короткими, порядка 500 пикосекунд (1 пс = 10 -12 с), электромагнитной волны как таковой уже не будет. От нее останется только

короткий всплеск (а).

   Технология сверхсветовой связи Чтобы послать сообщение в цифровом виде, "гребенку" таких импульсов модулируют, увеличивая или уменьшая расстояние между ними (б).  Сообщение в виде последовательности импульсов в передатчике смешивается с кодированным сигналом, задающим номер канала, и поступает в блок переменной задержки. Там импульсы сдвигаются на заданную программой величину и, таким

образом, зашифровываются.

  Перехваченный сигнал становится невозможно прочесть. После усиления последовательность импульсов уходит в эфир. В приемнике на сигнал накладывается код канала вместе с импульсами задержки, дешифрирующими сообщение.  Такой сигнал исключительно устойчив ко всем видам помех. В том числе к свойственным обычным  радиоволнам  наложениям  переотраженных  сигналов  на  основной.  Ему  не требуется  определенный  диапазон  волн,  частоты  которых  ограничены  и  давно распределены между пользователями. Он не мешает работе традиционных средств связи и сам не испытывает беспокойства от их не слишком рационального существования.  Но это еще на все. Сигнал сверхширокополосного частотного интервала прекрасно распространяется в любых условиях: внутри здания, среди домов, на местности со

сложным рельефом. Он легко преодолевает преграды и расстояния, требуя минимальной

    

В импульсной радиотехнике

существует интересная

закономерность: чем короче импульс,

тем шире его спектр, тем больше

частот в нем содержится. В

сверхкоротком импульсе есть частоты

от десятков герц до гигагерц (10 9 Гц).

Его спектр неотличим от обычного

шума, из которого, однако, можно мощности передатчика и чувствительности приемника. А это еще и отличное решение

проблемы источника питания. 

 Таким образом, мы имеем дело с практически идеальным способом связи, обладающим уникальными свойствами. И это не только мобильный телефон или служебная радиостанция. Это - возможность создания беспроводных, надежно работающих даже внутри помещений локальных компьютерных сетей, помехоустойчивых и высокоскоростных, в том числе с включением их в Интернет. А еще внутридомовая связь, возможность безграничного развития программы "разумное жилище" и многое

другое.

   Разработки    Создателем технологии временной модуляции в сверхширокополосном диапазоне считают американца Larry Fullerton'а. Его компания "Time domain" начала свою деятельность в 1987 году. И уже через три года в их активе имелись четыре патента, которые вскоре получили материальное воплощение в виде успешно функционирующих

средств связи с дальностью действия 6 миль (1992 г.). 

 В 1997 году совместно с компанией IBM была изготовлена первая микросхема, обеспечивающая возможность практического использования технологии, два года спустя - вторая. Заметим, что это - два наиболее сложных и важных компонента.

Дальность действия опытных образцов достигла 10 миль. 

 Но приемник сигнала и маломощный передатчик - только одна часть успеха. А если надо увеличить скорость передачи информации и дистанцию между передатчиком и приемником? Тогда проблема генерации сигнала с требуемыми параметрами (мощность, частота повторения, точность позиционирования во времени) катастрофически усложняется, закрывая доступ технологии к широкому применению. Идеи и технологии

решения этой проблемы появились в России. 

  В начале 80-х годов в Ленинградском физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе были открыты два интереснейших эффекта - сверхбыстрого восстановления напряжения и сверхбыстрого обратимого пробоя в высоковольтных переходах. Это привело к созданию принципиально новых полупроводниковых приборов (удостоенных Государственной премии), способных коммутировать большие мощности в малых

временных промежутках. 

 И сама идея, и ее материальное воплощение принадлежат одной и той же группе разработчиков во главе с доктором физико-математических наук А. Ф. Кардо-Сысоевым. Эти уникальные приборы позволяют в принципе формировать сверхкороткие импульсы нано- и пикосекундной длительности мощностью до десятков мегаватт и частотой повторения до десятков мегагерц, контролируя при этом их временное положение с точностью лучше десяти пикосекунд. И хотя с ростом частоты повторения импульсов их пиковая мощность падает, но по-прежнему остается много выше, чем полученная с помощью любых других устройств. А сами приборы имеют практически неограниченный

полупроводниковый ресурс.

   Использование этих технологий и позволяет создать тот передатчик - источник сверхкороткого сигнала в сверхширокополосном диапазоне. И не один из прочих существующих в мире методов не позволяет столь эффективно решить такую задачу.  Предлагаемая технология помимо связи имеет много интересных применений. Это, прежде всего, локатор, обладающий уникальными свойствами, обусловленными именно сверхширокополосным спектром. Если какая-то частота сильно поглощается в среде, то сработает другая - ведь сигнал захватывает весь диапазон. Такой локатор существеннопроще, компактней и дешевле известных конструкций.    Он обладает более высоким разрешением, ему не страшны преграды, перед которыми пасуют обычные радиолокаторы, может работать внутри здания, "просвечивая" стены и конструкции из любого материала, или безошибочно определять местонахождение и состояние подземных коммуникаций, размещаясь в небольшом кейсе. Это не только идеальный прибор для строительства и ремонта, но и надежный помощник служб спасения. По такому же принципу могут быть созданы сверхчувствительные сенсоры для систем безопасности, охранной сигнализации, сверхточная система определения

координат и расстояний с точностью до сантиметра. 

 
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
© 2017 Народные изобретения, технологии
Страница сгенерирована за 0.013771 секунд