62 / 110
חום ה"גלים המילימטריים"
צובר התעניינות רבה בשנים
האחרונות, במיוחד על רקע מאמצי
התקינה לדור התקשורת הסלולארית הבא,
, ויישום חלק מרובדי
5G
הדור החמישי -
התקשורת בתחום תדרים אלה. בבואנו
לתקנן את תקן התקשורת החדש, שיבוסס
על גלים מילימטריים, נדרש להבין תחילה
את אופי התפשטות האות על פי סוג התווך
והאתגרים ביישום תחום לצרכים השונים.
תחום הגלים המילימטריים מוגדר כתחום
.
300GHz
ועד
30GHz
תדרים החל מ-
היתרון המרכזי בשימוש בתחום זה נובע
מהספקטרום הפנוי ורוחב הסרט הגבוה.
דבר תכונות אלו יכולות לפתור את
בעיית ריבוי המשתמשים ההולכת וגדלה
בשנים האחרונות, ואשר מהווה את הנטל
המרכזי בתכנון הדור הבא של התקשורת
הסלולארית. בנוסף, לגלים מילימטריים
יתרונות נוספים, כגון ציוד קטן (עקב
אורכי גל קצרים) ופוטנציאל מחזור התדר
) עקב הכיווניות
Frequency
re
-
use
(
הגדולה של האנטנות והניחות האטמוספרי.
ת
תקשורתאלחוטית באמצעות גליםמילימטריים
אולם יישום הגלים המילימטריים דורש
התמודדות עםאתגרים, כגון השפעהמפיזור
ובליעה של חלקיקים, ניחות אטמוספרי וכן
החזרים ממשטחים וממכשולים.
במאמר הנוכחי מתוארים האתגרים
ביישום הנובעים מהשפעת התווך ומתופעת
החזרים, כמו כן יוצג מודל התפשטות
והשוואת תוצאותיו לניסוי מודל תעלה
מוקטן.
אתגרי התפשטות בתווך
אטמוספרי
גל אשר מתפשט בתווך האטמוספרי
מושפע מהתווך והרכבו: הרכב האוויר
היבש, לחות ומשקעים . עקב אורכי הגל
הקצרים, בתחום הגלים המילימטריים,
מופיעות תופעות של בליעה ופיזור באוויר,
המחמירים עם הופעת משקעים, אובך,
.)1
ערפל ועלייה בלחות (ראה איור
מציג את הבליעה כתלות בתדר
1
איור
%), ומראה
RH
בערכי לחות יחסית שונים (
כי בתדרים מסוימים יש שיאים בניחות
הנובעים מבליעה רוטציונית במולקולת
ליאת רפפורט
החמצן והמים. בנוסף קיימת בליעה מלחות
ובמתאר של תקשורת בתנאי ערפל וגשם.
נושא זה נחקר בצורה תאורטית וניסיונית
במעבדתנו.
אתגרי תקשורת גמ"מ
במבנה סגור
בנוסף להשפעת התווך, ערוץ תקשורת
המבוסס על גלים מילימטריים סובל
מריבוי החזרים למקלט, העלול לגרום
להתאבכויות הורסות ובונות בגלאי,
ולקבלת דעיכות בעוצמת הקליטה. בחלל
פנימי כמסדרון או חדר, תופעות אלו
מתגברות, עקב ריבוי המשטחים המחזירים
את האותות. על כן, חשוב לחקור תופעה
זו באופן אנליטי ולבחון את השפעותיה על
ביצועי הערוץ האלחוטי בתווך פנימי.
עקב אורכי הגל הקצרים של הגלים
המילימטריים ניתן לתאר את התנהגותם
באופן "קוואזי אופטי" המאפשר להשתמש
בכלים מעולם האופטיקה כגון משוואות
ההחזרה של פרנל . משוואות פרנל מתארות
לנו את עוצמת השדה המוחזר מפני משטח
New-Tech Magazine l 62