RO127931A2 - Sistem de telecomunicaţii digitale în raze x - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un sistem digital de comunicaţie, capabil să transmită şi să recepţioneze în gama de frecvenţă a razelor X, putând să utilizeze, în această gamă, diferite canale de frecvenţă. Sistemul conform invenţiei conţine un emiţător şi un receptor; emiţătorul este constituit dintr-un laser cu electroni liberi, care produce raze X ce sunt transmise pe mai multe canale de frecvenţă, dar nu concomitent; acestea se transmit ca radiaţie coerentă, purtând informaţia digitală către un receptor, iar receptorul este alcătuit dintr-un detector cu scintilaţie, care detectează semnalul provenit de la unul sau mai multe emiţătoare, urmat de un circuit electronic ce amplifică semnalul şi filtrează canalul dorit.

Description

Invenția se refera la un sistem de comunicație digital capabil sa transmită si sa recepționeze, in gama de frecventa a razelor X, putând sa utilizeze, in aceasta gama, diferite canale de frecventa.

In scopul generării semnalului de telecomunicații, sunt cunoscute diverse sisteme care folosesc ca gama frecvente joase, acestea variând intre unde radio lungi si microunde, infrarosii si chiar lumina vizibila.

Dezavantajele acestor sisteme sunt: incapacitatea de comunicație cu medii ecranate electromagnetic de frecventele sub cele ale razelor X, incapacitatea comunicațiilor cu aeronave hipersonice a căror fuselaj este acoperit de un strat de particule ionizante cauzat de frecarea cu aerul la viteze hipersonice, sau a navelor spațiale care reintra in atmosfera si in cazul carora apare aceeași problema.

Scopul invenției este realizarea unui sistem care permite posibilitatea de a comunica digital eficient prin medii ecranate electromagnetic de frecventele sub cele ale razelor X.

Problema pe care o rezolva invenția este realizarea unui sistem care conține un emițător si un receptor, care reusesc sa comunice eficient unu! cu celalalt, pe diferite canale, in gama de frecvente a razelor X.

Sistemul, conform invenției înlătură dezavantajele enunțate mai sus, prin aceea ca, se pot transmite date digital folosind frecevnte ale razelor X. Mai exact spus, razele X generate de către un laser cu electroni liberi pot fi directionate către un receptor, alcătuit fie dintr-un fotomultiplicator, fie dintr-un detector de radiații din siliciu pe baza de curent de drifit, conectat la un circuit electronic de amplificare si selecție a canalului.

Se da un exemplu de emițător, undulator (principala parte din emițător), receptor si grafic de recepție prezentate respectiv in fig. 1, 2, 3 si 4:

-fig.l schema emițătorului;

-fig. 2 undulatorul (componenta a emițătorului);

-fig. 3 schema receptorului;

-fig. 4 un grafic de filtrare pe canale la recepție.

V-2 3 1 1 - 0 0 ' 8 8 -0 2 -03- 2011

Sistemul, conform exemplului de realizare, este alcătuit dintr-un einitator si un receptor de raze X.

Emițătorul conține o sursa de tensiune 1, care alimentează un filament 2, ca cărui rol este de a genera termo-electroni 3. Acești electroni pot fi franati sau accelerați de către o grila 4, care este adusa la un anumit potențial intre +500V, 18, si - 500V, 19, prin intermediul celor doi tranzistori complementari 20 si 21, care sunt controlați de către un driver 17, care la rândul lui primește semnalul digital ce se dorește a fi transmis 16. Când termo-electronii 3 sunt franati ei nu trec prin grila 4, insa atunci când sunt accelerați, ei trec prin ea spre un accelerator liniar de particule 5, care este controlat de un clistron 6. Odatatrecuti prin accelerator 5, electronii sunt accelerați la viteze relativiste 14. In funcție de viteza la care sunt accelerați electronii, se poate selecta canalul de frecventa pe care va transmite emițătorul informația digitala in raze X. Electronii iesiti din accelerator 5 trec mai departe spre un magnet Swinger 7, care curbează direcția electronilor 14 cu nouăzeci de grade. Mai departe, electronii relativiști 14 trec printr-un undulator 11 al unul laser cu electroni liberi. Aici se produc razele X de frecvente direct proporționale cu viteza electronilor si puterea magneților de a curba traiectoria lor. Se poate observa mai amanuntit cum un undulator deviaza un fascicul de electroni pentru a produce raze X coerente in figura 2, in care putem vedea fasciculul de electroni 39, planul in care unduleaza fasciculul electronic 38 si magneții 40 care sunt poziționați in perechi. In ambele parti ale laserului cu electroni liberi putem găsi pereți 9 si 10. Peretele 10 absorbe undele electromagnetice cu frecventa mai mica decât cea a razelor X, pe când peretele 9 absoarbe inclusiv gama de frecventa a razelor X. Singurele unde electromagnetice care ies afara din laserul cu electroni liberi sunt razele X 13. Odata ce fasciculul electronic relativist 14 trece de undulator, in care isi pierde o parte din energie sub forma de raze X, trece mai departe printr-un alt magnet Swinger 8, care-i schimba din nou direcția cu nouăzeci de grade. Mai departe fasciculul electronic bombardează electrodul 12, care este incarcat electric la un potențial pozitiv de cateva mii de volti si care capteaza fasciculul electronic. Sursa de înalta tensiune 15 alimentează pozitiv electrodul 12 care oprește fasciculul de electroni relativiști, iar negativ circuitul care alimentează filamentul 2 care produce termo-electronii 3. Este de notat faptul ca electrodul negativ al sursei de înalta tensiune 15 are, din motive de compatibilitate electromagnetica, masa comuna cu cea a generatorului de semnal digital 16.

Receptorul este alcătuit dintr-un detector cu scintilație, urmat de un circuit care amplifica semnalul si filtrează canalul. Detectorul cu scintilație poate fi alcătuit dintr-un material care transforma un puls digital de raze X in unul de frecventa mai redusa, adica in spectrul ultraviolet sau vizibil, cum ar fi, dar nu se limitează la, bromura de lantan (LaBr₃) 31 si un detector de lumina 32, care poate fi sau un fotomultiplicator, sau un detector din siliciu pe baza de curent de drift. Mai departe, detectorul de lumina este legat la un amplificator 22, care mărește amplitudinea semnalului primit. După stagiul de amplificare, urmeaza un circuit de detecție si selectare a canalului de raze X. Acesta este alcătuit din doua comparatoare, in care semnalul intra in intrarea inversoare a primului comparator 24 si in cea neinversoare a celui de-al doilea comparator 23. In intrarea neinversoare a primului comparator 24 se aduce o tensiune minima de prag 28, iar la intrarea inversoare 29 a celui de-al doilea comparator 23, se aduce o tensiune maxima de prag. Astfel putem filtra canalul de raze X in funcție de tensiuniile prag pe care le impunem celor doua comparatoare

Ο 1 1-90'88-0 2 -03- 2011 si 24. Daca tensiunea care iese din amplificatorul 22 se gaseste intre tensiunile minime si maxime de prag precizate anterior, atunci semnalul trece mai departe in circuit, astfel realizandu-se filtrarea de canal la recepție. In continuare, se găsesc diodele 25 si 26, care au rol in a proteja comparatoarele precedente 23 si 24. Apoi, este plasata o rezistenta 27 care va limita curentul. Semnalul va ajunge apoi in circuitul electronic de recepție si detecție 30.

Se mai poate observa in figura 4 exemplul unui grafic de filtrare a canalului recepționat in raze X. Putem vedea ca orice impuls ce se afla sub pragul minim 33, 35 si 37, sau peste pragul maxim de limita 36 este automat respins, lasand sa treaca numai impulsurile tensiunilor corespunzătoare canalului de raze X ales.

Claims (6)

1. REVENDICĂRI

   1. Folosirea unui laser cu electroni liber ca transmitator coerent de semnal digital in telecomunicații;
2. 2. Capacitatea de a transmite in raze X, conform revendicării 1, utilizând mai multe canale;
3. 3. Controlul fluxului de electroni din laserul cu electroni liberi, avand ca scop conform revendicării 1, utilizând o grila de potențial incarcata electric pozitiv - negativ;
4. 4. Folosirea unui detector de radiații pe post de receptor de semnal digital in telecomunicații;
5. 5. Capacitatea de a separa semnalele din domeniul razelor X in canale după frecventa;
6. 6. Sistemul conform revendicărilor 1 si 4 care permite comunicații dintre un emițător si un receptor in frecventa razelor X.