24 GHz以上の通信はどのようにして可能になりますか？

私は、Googleが気球ベースのインターネットに米国の無線スペクトルを望んでいるという記事を読みました。通信に24 GHz以上の周波数スペクトルを使用すると言われています。

圧電性結晶を使用してその高周波を生成することは可能ですか？または、PLL周波数逓倍器を使用していますか？

その高周波信号を生成することが可能であり、信号の各周期で1ビットを送信したい場合でも、24 GHzよりはるかに高速で動作するプロセッサが必要です。バルーンではどのように可能ですか？

RF通信は、搬送波のサイクルごとに1ビットの情報を送信しません。これはデジタルベースバンド通信であり、信じられないほどの帯域幅を必要とします。ちなみに、組み込みの28 Gbps serdesハードブロックを備えたFPGAを購入できます。これらは、100Gイーサネット（4x25G +コーディングオーバーヘッド）のデータをシリアル化および逆シリアル化できます。この場合の「基本」周波数は実際には14 GHz（データレート/ 2-これがなぜなのかを考えてください！）であり、約200 MHzから14 GHzの帯域幅が必要だと思います。64b66bの行コードを使用しているため、DCに至ることはありません。serdesモジュールの駆動に使用される周波数は、水晶基準発振器に位相ロックされたある種のVCOによって生成されます。

RFの世界では、メッセージ信号は搬送波に変調され、その後、ミキサーでの送信に必要な周波数にアップコンバートされます。これらのバルーンは、おそらく100 MHz未満のベースバンドを持っています。つまり、最初はデジタルデータが約100 MHzの比較的低い周波数の搬送波（中間周波数）に変調されます。この変調はデジタルで行うことができ、変調されたIFは高速DACによって生成されます。次に、この周波数は23.9 GHzの発振器とミキサーで最大24 GHzに変換されます。結果の信号は、23.95から24.05 GHz、100 MHzの帯域幅に拡張されます。

その帯域に高周波発振器を構築するには多くの方法があります。1つの方法は、誘電体共振発振器であるDROを構築することです。これをLCタンク回路と考えてください。「共振」する周波数があり、非常に高いインピーダンスまたは非常に低いインピーダンスを生成します。また、これを狭帯域フィルタと考えることもできます。DROでは、通常はある種のセラミックである誘電体が使用されますが、これは目的の周波数で共振します。物理的なサイズと形状が頻度を決定します。周波数ソースに変えるために必要なことは、ゲインを追加することだけです。負性抵抗を示す特殊なダイオードを使用する方法もあります。Gunnダイオードはその一例です。Gunnダイオードを正しくバイアスすると、数GHzで発振します。別の可能性は、YIGオシレーターと呼ばれるものです。YIGは、Yttrium Iron Garnetの略です。一般的に、小さなYIG球を取り、それを1組の伝送ラインに結合することにより、バンドパスフィルターを構築します。YIGはたまたま磁場に敏感なので、周囲の磁場を変えることでフィルターの中心周波数を調整または掃引できます。増幅器を追加すると、調整可能な発振器ができます。YIGをPLLに配置するのは比較的簡単です。YIGの利点は、非常に広い帯域のスムーズスイープを生成するために使用できることです。したがって、YIGは、スペクトルアナライザーやネットワークアナライザー、スイープおよびCW RFソースなどのRFテスト機器でよく使用されます。別の方法は、単純に多数の周波数乗数を使用することです。非線形要素（ダイオードなど）は、入力周波数の倍数（2x、3x、4x、5xなど）の周波数成分を生成します。

ここから適応された素人の要約での私の試みです これこの回答をです。

「24 GHz」で発生する通信について話すとき、私たちは狭い範囲の周波数に言及しています。「24 GHz」の信号が他のすべての周波数の信号を踏みつけないようにするために、にするために、信号が24 GHzの正弦波と異なることを許容する範囲に厳しい制限があります。

ラジオの「帯域」を持つことの全体的なポイントは、信号が正弦波とどれだけ異なるかを制限することによって、あなたとあまりに異なる信号を除去するフィルターを作成することが可能になるということです。ためにそれらを抑制し、唯一の維持、正弦波を興味のあるシグナル。

たとえば、190 Hz〜210 Hzの周波数のみを含むようにフィルタリングされたランダムノイズは次のとおりです。

（200 Hz）正弦波からそれほど遠くないことを確認します。比較のために、150 Hz〜250 Hzを含むようにフィルタリングされたノイズを次に示します。

完全な正弦波とは大きく異なることに注意してください。これで、24 GHzの正弦波を使用して、そのビットを任意にオン/オフし始めると、受信者は送信方法を確認できなくなりますビットのオン/オフを任意に、ビットのオン/オフを任意に切り替えると信号が24 GHzの範囲外になるため、。レシーバーは24 GHzの範囲外の周波数をフィルターで除去するため、信号が歪みます。要するに、ビットをオン/オフすることで信号を単純に変調すると、不要な周波数を除去するという考えとは機能しません。

フィルタリングする前、上記の信号は次のようになりました。

不要な周波数を除去する前に無線受信機が見るものと考えてください。これは合理的な素人の近似だと思います。ここでの水平スケールは上記の画像とまったく同じであることに注意してください。表示されているのは200奇数Hzを超えるすべての周波数です。200 Hz未満の周波数もありますが、肉眼では明らかではありません。

（数学はHzスケールまたはGHzスケールでも同じように機能するため、これを遅らせないでください）

FMラジオは98MHz + -10MHzのキャリア周波数で送信しますが、各ステーションには約200khzの情報（占有帯域幅）しかありません。同様に、DirecTVは14GHzのキャリア周波数で送信しますが、信号はおそらく10または100のMHzの占有帯域幅です。

おそらく、Googleは24 GHz帯域を使用して、はるかに低い占有帯域幅で信号を伝送することを望んでいます。しかし、誰かがそのような大量の帯域幅を実際に送信したい場合は、複数のキャリアを使用したさまざまな変調技術によって実行できます。

実際の電子機器に関しては、以前に24GHz MMICを見てきました。また、単一の「プロセッサー」が必要であると仮定しています。24個の1Gビット/秒のモデムをFDMAでスタックすることができます。上記で説明したように、ザイリンクスが対応できる100Gb / secイーサネットは、パラレルクアッドGMIIインターフェイスを使用すると考えています。

EMスペクトルは連続体であり、周波数を上げると、最終的にRFから光学に移行します。見通し内にレーザー通信システムが存在します。