0: Передача интернета из глубины леса с помощью спутниковой тарелки размером с большую пиццу, установленной на крыше дома, к спутнику, вращающемуся на высоте 550 километров над атмосферой земли. Давайте честно признаем это.
1: Просто технологически поразительно, но ещё более удивительно то, что спутники старлинг движутся с невероятной скоростью 27000 километров в час, а данные передаются между ними со скоростью сотен мега.
2: Бит в секунду, и при этом тарелка и спутник непрерывно настраиваются и корректируют направление луча данных между ними. Более того, тарелка переключается между разными спутниками примерно каждые 4 минуты, поскольку они
3: Довольно быстро уходят из зоны её видимости. Если интересно, как это возможно, оставайтесь с нами. Мы разберём технологии, которые позволяют спутниковому интернету работать как по волшебству. Давайте изучим, как он работает. Во первых,
4: Мы заглянем внутрь спутниковой тарелки и узнаем, как она создаёт луч данных, способный достичь космоса во вторых, рассмотрим, как тарелка постоянно корректирует луч, чтобы он указывал прямо на движущийся по небу спутник и в tre.
5: Третьих, мы детально разберёмся, что именно тарелка и спутник передают внутри луча, что позволяет вам одновременно смотреть 5 фильмов или шоу в высоком качестве это видео довольно длинное, так как содержит много подробных деталей.
6: Мы рекомендуем сначала посмотреть его на скорости. 1,25, а затем 2 раз на полуторной скорости, чтобы полностью понять технологию, оставайтесь с нами и давайте начнём для начала. Давайте разберём ра.
7: Разницу между обычной телевизионной спутниковой тарелкой, такой, как эта, и наземной тарелкой старлинг, которую илон маск в шутку назвал диши маклеей, или просто диши телевизионные тарелки используют параболи.
8: Отражатель для фокусировки сигналов в виде электромагнитных волн, отправляемых со спутников, вращающихся вокруг земли на высоте 35000 километров, телевизионные тарелки только принимают сигналы из космоса они не могут передавать.
9: Данные диши же спокойно и отправляет, и принимает интернет данные со спутника старлинг, который находится на расстоянии 550 километров, хотя спутник старлинг в 60 раз ближе телевизионных спутников это все равно.
10: Невероятное расстояние для беспроводной передачи сигнала, поэтому лучи между диши и спутником старлинг должны быть сфокусированы в узкие мощные лучи, которые постоянно корректируются и направляются друг на друга. Сравни.
11: Это с телевизионными сигналами, которые идут со спутника размером с фургон и распространяются широким веером, покрывающим территории больше Северной Америки, а спутники старлинг размером со стол должны находиться на низкой околоземной орбите.
12: Чтобы обеспечить задержку в 20 миллисекунд, что критически важно для плавной игры в онлайн игры или сёрфинга в интернете и как результат, их зона покрытия гораздо меньше таким образом, 10000 или больше спутников старлинг.
13: Движутся с невероятной скоростью на низкой околоземной орбите, необходимы для обеспечения спутникового интернета по всей земле. Теперь заглянем внутрь диши мак флет фейс сзади у нас есть пара Моторов и кабель ethernet, который
14: Подключается к роутеру. Заметьте, что эти моторы не двигают диши постоянно, чтобы следить за спутником старлинг. Они используются только при начальной настройке, чтобы направить тарелку в нужном общем направлении. Открыв корпус диши, мы обнаруживаем
15: Алюминиевую опорную пластину, а перед ней находится огромная многослойная печатная плата. На 1 стороне расположены 640 маленьких микрочипов и 20 более крупных микрочипов. Тончайшие дорожки расходятся.
16: Особым узором от больших микрочипов к маленьким. Также на обратной стороне есть различные чипы, включая главный процессор и gps модуль на краю печатной платы, на другой стороне находится около 1400 медных Кругов с сеткой.
17: Квадратов. Между ними на следующем слое расположен резиновый узор в виде сот с маленькими зазубренными медными кружками, а за ним ещё 1 сотовый узор и затем лицевая сторона диши. Итак, что мы здесь видим?
18: По сути, у нас 1280 антенн, расположенных в виде шестиугольных сот, где каждая стопка медных Кругов представляет собой отдельную антенну, которая управляется микрочипами на печатной плате, этот огромный массив.
19: Работает как единое целое в составе фазированной антенной решётки, чтобы отправлять и принимать электромагнитные волны под нужным углом к спутнику старлинг, летящему на высоте 550 километров. Давайте рассмотрим поближе, как работает 1 ан.
20: Здесь у нас щелевая патч антенна, состоящая из 6 слоёв, большинство из которых находится внутри печатной платы. Это сильно отличается от антенны старого радио. И, честно говоря, невероятно сложно устроено, поэтому
21: Давайте упростим, мы уберём несколько слоёв и рассмотрим основные принципы того, как создаётся электромагнитная волна, распространяющаяся от этой антенны. Для начала нам понадобится простая антенна. Начнём снизу, где расположена
22: Микрополосковая линия, идущая от 1 из маленьких микрочипов, эта линия передачи представляет собой медную дорожку на печатной плате, или проводник, который резко обрывается под антенным блоком мы подаём высокочастотный сигнал с частотой 12.
23: Гигагерц на питающую линию. Это напряжение, которое периодически изменяется по синусоиде, переходя от положительного значения к отрицательному и обратно к положительному каждые 83 пика секунды, то есть 12 миллиардов раз в секунду или
24: 12 гигагерц обратите внимание, что токи высокой частоты работают иначе, чем постоянный ток или токи низкой частоты 50 или 60 Герц, используемая в домашнем хозяйстве, например, над медной линией находится me.
25: Круг с прорезями, называемый патч антенной, при постоянном или низкочастотном переменном токе ничего особенного бы не происходило, поскольку патч изолирован, но при высокочастотном сигнале мощность, поданная на питающую линию, связывается.
26: Или передаётся на патч, как именно это происходит как упоминалось ранее, на питающую линию подаётся сигнал с частотой 12 гигагерц, когда напряжение находится в нижней точке синусоиды или минимуме, происходит концентрация электронов.
27: Которые скапливаются на конце питающей линии, тем самым создавая область отрицательного заряда, что соответствует максимальному отрицательному напряжению. Эта концентрация электронов на кончике провода мгновенно отталкивает все остальные электроны вклю.
28: Включая электроны в верхней части патча, и в результате эти электроны выталкиваются на противоположную сторону круглого патча таким образом, 1 сторона патча фактически становится положительно заряженной, а другая отрицательно заряженной.
29: Создавая электрические поля между патчем и питающей линией, когда через 42 пикосекунды мы меняем напряжение на медной питающей линии, возникает концентрация положительных зарядов или недостаток электронов на конце провода, и поэтому
30: Электроны в патче перетекают на другую сторону, напряжение в патче меняется на противоположное, и направление электрических полей также изменяется на обратное, поскольку напряжение питающей линии колеблется между максимумом и минимумом каждой.
31: 42 пикосекунды электрические поля в патче тоже колеблются когда электроны или ток перетекают туда и обратно остановив колебания, мы увидим, что некоторые вектора электрического поля или стрелки вертикальны.
32: Так как они равны и противоположны, они взаимно компенсируются, однако другие электрические поля горизонтальны в плоскости патча и называются краевыми полями эти краевые поля направлены в 1 сторону, поэтому они складываются.
33: Друг с другом, создавая результирующее электрическое поле, направленное в эту сторону. В то же время электроны, перетекающие с 1 стороны диска на другую, создают электрический ток, который порождает магнитное поле с силой и направлением или.
34: Вектором, перпендикулярным вектору краевого электрического поля. В результате мы имеем электрическое поле, направленное в 1 сторону, и магнитное поле перпендикулярно ему. Давайте переместимся во времени к моменту, когда напряжение на питающей линии
35: Становится положительным. И вот мы в максимуме синусоиды. Спустя 42 пикосекунды концентрации зарядов, а также ток все меняется на противоположное, и поэтому электрическое и магнитное поля направлены в противополож.
36: Направления электрические и магнитные поля распространяются во всех направлениях, и, создавая эти колеблющиеся поля, мы генерируем электромагнитную волну, которая движется в направлении, перпендикулярном векторам как электрического, так и маг.
37: Магнитного полей, поскольку электрические и магнитные поля находятся не в 1 плоскости, а изогнуты, распространяющаяся электромагнитная волна расходится наружу расширяющейся оболочкой, как будто надувается шар, и, похоже,
38: На то, как светит лампочка на потолке. Давайте упростим визуализацию, чтобы увидеть максимумы и минимумы каждой волны, и заметим, что минимум это просто вектор, направленный в противоположную сторону. К тому же сила.
39: Этих векторов поля связано с напряжением и сигналом, который мы подали на медную микрополосковую линию питания внизу блока. А значит, если мы хотим сделать эти электрические и магнитные поля сильнее, то нам нужно увеличить
40: Напряжение на питающей линии это как димер на выключателе света больше, мощности ярче свет. До сих пор мы говорили об этой щелевой патч антенне как о передающем устройстве, однако её также можно использовать для приёма сиг.
41: В этом микрочипе, называемом входным модулем, мы переключаем антенну с передачи на приём и отключаем сигнал 12 гигагерц, когда электромагнитная волна со спутника направляется к антенне диши электрический.
42: Polly этого входящего сигнала воздействуют на электроны в медном патче создавая колеблющийся поток электронов, принятый высокочастотный сигнал, затем передаётся на питающую линию, откуда поступает на чип входного модуля, который.
43: Усиливает сигнал. Таким образом, эти антенны могут использоваться как для передачи, так и для приёма электромагнитных волн, но не одновременно. Нужно отметить 2 важных момента. Во первых, как мы видели ранее, эта антенна имеет гора
44: Гораздо больше слоёв и устроено сложнее, чем мы обсудили. Например, здесь есть 2 круглых патча. Нижний используется для передачи на 13 гигагерцах, верхний для приёма на 11,7 гигагерца. Кроме того, здесь есть
45: 2 эйч слота и 2 питающих провода для поддержки круговой поляризации и отражающая плоскость сзади, а также множество элементов для изоляции работы 1 антенны от соседних антенн. Мы включили эти и многие
46: Другие подробности в комментариях автора, которые вы можете найти в субтитрах русский латиница 2 момент заключается в том, что через каждую точку на земле проходят электромагнитные волны разных частот от тысяч различных источников. Будь
47: То видимый свет от солнца, радиоволны от радио или сотовых вышек, или телевизионные сигналы от спутников или башен. Поэтому, чтобы блокировать все остальные частоты электромагнитных волн, эти антенные патчи спроекти
48: С очень точными размерами, благодаря чему они принимают и передают только в очень узком диапазоне частот. А все остальные частоты вне этого диапазона фактически игнорируются антенной. Давайте рассмотрим, как 1 антенна может
49: Объединяться с другими, чтобы усилить луч для достижения космического пространства. Диаметр 1 такой антенны всего лишь около 1 сантиметра и использовать только её. Это все равно что включать и выключать 1 лампочку, пытаясь увидеть её с между
50: Народной космической станции. Нам нужен способ сделать этот сигнал в несколько тысяч раз мощнее и эффективнее, а затем сфокусировать все электромагнитные волны в 1 мощный луч. Встречайте огромную плоскую печатную плату 50.
51: 5 сантиметров в ширину с общим числом 1280 идентичных антенн в шестиугольном массиве метод объединения мощности всех антенн вместе называется формированием луча как же это работает?
52: Давайте посмотрим, что происходит, когда у нас есть 2 упрощённые антенны, расположенные рядом друг с другом. Как уже говорилось ранее, 1 антенна создаёт электромагнитную волну, которая распространяется наружу в форме воздушного шара в каждой точке пространства.
53: Существует 1 вектор электрического поля с определённой силой и направлением, поэтому колеблющиеся векторы электрических полей от 2 антенн складываются вместе во всех точках пространства, в некоторых областях электрические поля от антенн направлены в 1.
54: Сторону с совпадающими максимумами и поэтому складываются через конструктивную интерференцию. А в других местах они противоположны. Максимум 1 поля совпадает с минимумом другого, и поэтому они взаимно гасятся через деструктивную интерференцию. Теперь
55: Мы видим, что зона, где они складываются конструктивно, намного уже и сфокусированнее, чем у 1 антенны, когда мы добавляем ещё больше антенн, зона конструктивной интерференции становится ещё более сфокусированной, образуя то, что называется волна.
56: Фронтом. Таким образом, при помощи 1280 антенн мы можем создать луч такой интенсивности и направленности, что он способен достичь космического пространства. Теперь вы можете подумать, что мощность 1 антенны
57: Умноженное на 1280 увеличит общую мощность всей антенны в 1280 раз. Но это совершенно неверно эффективная мощность и радиус действия основного луча от всех этих антенн.
58: Вместе примерно в 3500 раз больше, чем у одиночной антенны, если объяснить просто благодаря паттернам конструктивной и деструктивной интерференции, все работает так, будто мы взяли 1 антенну, умножили её в 1200.
59: 80 раз расставили зеркала и оставили лишь 1 отверстие для выхода основного луча, для более подробного объяснения потребуется масса математики и физики, так что давайте двигаться дальше, диши мак, Флат, фейс и спутник.
60: Stirling содержат довольно сложные научные и инженерные решения, и чтобы полностью во всем разобраться, нужно быть специалистом во многих областях, чтобы помочь вам в этом, посмотрите бриллиант, который спонсирует это видео бриллиант.
61: Потрясающий инструмент для обучения они обучают широкому спектру предметов в области stem с помощью интерактивных практических методов, многие из которых напрямую связаны со старлинг вся информация и ссылки на спонсор.
62: Будут под оригинальным видео. Теперь давайте подробно рассмотрим, как мощный луч может непрерывно и эффективно сканировать небо и как мы наполняем его сотнями мегабит данных. Каждую секунду. Давайте вспомним.
63: Вот массив из 1280 антенн, и мы подаём на них один и тот же сигнал 12 гигагерц, чтобы создать лазероподобный луч, перпендикулярный диши. Как уже говорилось, нам нужно иметь возможность направлять
64: Этот луч так, чтобы он указывал прямо на спутник старлинг, пролетающий по небу со скоростью 27000 километров в час. Использование Моторов невозможно, поскольку они сломались бы в течение месяца и недостаточно точны поэтому решением
65: Стало использование фазированной антенной решётки. Вернёмся к нашему примеру. С 2 антеннами. Раньше мы подавали один и тот же сигнал на обе антенны, поэтому они были синфазными друг с другом. Понимание фазы здесь
66: Крайне важно, изменение высоты или амплитуды сигнала осуществляется путём изменения мощности, подаваемой на антенну. Делая сигнал сильнее или слабее. Частота это количество максимумов и минимумов или длин волн.
67: В секунду, а изменение фазы это смещение сигнала влево или вправо. Фазовый сдвиг измеряется в градусах от нуля до 359, потому что если мы сдвинем сигнал на 360 градусов или на 1 пол,
68: Длину волны. Мы вернёмся к началу точно так же, как если бы мы обошли круг, например, вот сигнал со сдвигом на 45 градусов, вот другой со сдвигом на 180 и ещё 1 со сдвигом на 315 градусов.
69: Градусов наши глаза не могут различать разницу в фазе видимого света, однако высокотехнологичная схема, такая, как у диши, отлично определяет фазовые сдвиги и работает с ними. Так как же мы используем фазовый сдвиг для наклона?
70: Луча, чтобы он указывал прямо на спутник решение в том, чтобы сдвинуть фазу сигнала, подаваемого на 1 антенну относительно другой, и в результате время излучения Пиков и впадин 1 антенны будет отличаться от другой.
71: Эти максимумы и минимумы распространяются наружу, а область конструктивной интерференции смещается влево, создавая деструктивную интерференцию в остальных местах. Если мы снова изменим фазу антенн зона конструктивной интерференции от
72: Клонится вправо. Таким образом, постоянно меняя фазу сигнала, подаваемого на антенны, мы можем создать сканирующую зону конструктивной интерференции. Давайте добавим ещё 6 антенн и упростим визуализацию так, чтобы видеть только
73: Максимумы каждой волны на большом расстоянии от антенн волны соединяются, образуя волновой фронт в виде плоской волны, похожей на океанские волны, набегающие на берег, как и раньше.
74: Изменяя момент времени, когда каждая антенна излучает максимум волны, мы можем менять угол формирования волнового фронта, фактически управляя направлением луча. А если мы расположим больше антенн?
75: Двухмерном массиве, то сможем управлять лучом в любом направлении в пределах поля зрения в 100 градусов. Давайте вернёмся к обзору всех 1280 антенн в дише, чтобы точно определить угол, под которым нужно направить луч.
76: Мы используем gps координаты диши с этого чипа, а также орбитальное положение спутника старлинк, которое известно программному обеспечению диши программное обеспечение вычисляет набор трёхмерных Углов и необходимый фазовый.
77: Двиг для каждой из антенн значения фазовых сдвигов поступают на 20 чипов преобразователей лучей или бимформера каждый преобразователь координирует 32 фронтенд модуля, каждый из которых управляет 2.
78: Антеннами и каждые несколько микросекунд эти вычисления пересчитываются и передаются всем микрочипам, чтобы точно направить луч на спутник. В результате луч можно направить в любую точку в пределах поля.
79: Трение в 100 градусов несколько быстрых замечаний во первых, основной луч, также называемый главным лепестком, выглядит вот так. Однако конструктивная и деструктивная интерференция не идеальны, и в результате появляются боковые лепестки.
80: И меньшей мощности. В третьих, мистер мак флед фейс содержит 1 фазированную решётку, однако на спутнике старлинг их на самом деле 4 2 используются для связи с несколькими диши, a2 для
81: Связи с наземными станциями для передачи интернет трафика и, наконец, в четвёртых, фазированные решётки применяются во многих сферах, включая обеспечение интернета в самолётах во время полёта. Таким образом, это видео.
82: Попутно объясняет, как работает интернет в полёте. Прежде чем рассмотреть, как передаются данные, мы хотим отметить, что на исследование для этого видео ушёл месяц и 20 редакций сценария, также 2 месяца на моделирование и
83: Анимацию. Если вас поражает сложность этой технологии и глубина этого видео, нажмите кнопку подписки, поставьте лайк этому видео, напишите комментарий ниже, и мы обязательно создадим больше подобных видео. 3
84: Тема, в которую мы погрузимся, это то, как информация передаётся между диши и спутником старлинк. Например, мы говорили о высокочастотных синусоидальных электромагнитных волнах, но они совсем не похожи на двоичный код. И тем,
85: Более на ваше любимое телешоу. Так что же происходит на самом деле? Диши и спутник действительно отправляют сигнал, который выглядит именно так. При этом они изменяют амплитуду и фазу передаваемого сигнала, а затем присва.
86: Или кодируют 6 битные двоичные значения каждой различной комбинации или перестановки, амплитуды и фазы при 6 битах существует 64 разных значения, а значит, нам нужно 64 комбинации, амплитуды и фазы.
87: Вместо перечисления всех комбинаций это легче представить, расположив 64 значения на графике, называемом сигнальным созвездием давайте посмотрим на точку 0 1 1 1 0 1 и проведём.
88: Линию от начала координат к этой точке. Расстояние от начала координат это амплитуда сигнала, а угол относительно оси икс это фаза. Это похоже на использование полярных координат таким образом, чтобы диши передала эти
89: 6 beat она отправляет сигнал с амплитудой 59% и фазовым сдвигом 121 градус затем, если следующее передаваемое значение это 1 0 1:00 0.
90: Сигнал переключается на амплитуду 87% и фазовый сдвиг 305 градусов. После этого идёт следующее значение с другой амплитудой и фазовым сдвигом. Каждая такая
91: Всего около 10 наносекунд до отправки следующего символа. Часто сигнал выглядит сжатым вот так, потому что частота сигнала равна 83 пикосекундами, что равно 12 гигагерцам. И поскольку Сим
92: Длится 10 наносекунд, правильнее будет отображать около 120 длин волн на символ, прежде чем будет отправлен следующий, поскольку мы имеем дело с пика и наносекундами. Это значит, что мы можем уместить
93: 90000000 шестибыть или символов, что даёт 540000000 бит в секунду. Однако заметьте, что эта передача данных разделена между скачиванием и загрузкой, поскольку эта антенна не может одновременно передавать
94: И принимать данные около 74 миллисекунд в каждой секунде используется для передачи данных от диши к спутнику старлинг, а остальные 926 миллисекунд используются для передачи данных от спутника к диши и для снижения
95: Задержки эти временные интервалы распределяются в течение секунды, вместо того, чтобы группировать их вместе, этот метод отправки 6 битных значений, использующий различные вариации, амплитуды и фазы, называется 64.
96: Cmh или квадратурная амплитудная модуляция. Конечно, это все сложнее, чем мы обсудили, но давайте не будем углубляться дальше. Теперь, когда у нас есть поток из миллионов 6 битных символов, дающий сотни мегабит,
97: Данных в секунду для превращения их в ваше любимое телешоу мы используем продвинутый видеокодек или формат h 264. Подробнее об этом вы можете узнать в нашем видео об обработке изображений, показанном здесь уве,
98: Уверен, у вас много вопросов. И, конечно же, задавайте их в комментариях под оригинальным видео. Но прежде чем закончить, давайте проясним 2 момента. Во первых, масштаб практически всего в этом видео искажён. Вот правильный масштаб диши.
99: И спутника старлинк. Однако, диши находится на расстоянии 550 километров, что мы не можем корректно показать в отличие от этого, испускаемые электромагнитные волны находятся на расстоянии всего 2 с половиной.
100: Метров друг от друга. И таким образом, между дишей и спутником находится около 22000000 длин волн, что намного больше, чем те несколько волн, которые вы видите здесь. Кроме того, в этой анимации мы показываем, как волны медленно
101: Движутся вверх и вниз. На самом деле электромагнитной волне, испущенной от диши или спутника старлинг, требуется всего около 2 миллисекунд, чтобы достичь друг друга. 2 уточнение в том, что мы не пропорционально
102: Много показывали, как диши излучает электромагнитные волны и отправляет их к спутнику в реальности спутниковые антенны чаще находятся в режиме приёма, а этапы и физика приёма электромагнитных волн похожи на излуче.
103: Только в обратном порядке.
104: Это почти все о том, как старлинг и диши работают вместе изначальный сценарий видео был больше 45 минут, поэтому все вырезанные детали были добавлены в комментарии автора, которые можно найти в субтитрах русский латиница спасибо.
105: Всем спонсорам бранч эдьюкейшн на патрионе и членам сообщества YouTube за помощь также благодарим Колина офлинна из нуай технолоджи за предоставление нам печатной платы диши старлинг для съёмки и исследований это бранч.
106: Они создают трёхмерные анимации, которые глубоко погружаются в технологии, управляющие нашим современным миром. Посмотрите другое видео бранч в переводе на русский на канале железного беса. Спасибо, что досмотрели до конца.