О технологии SDR, АФАР из смартфонов и связи пикосекундными импульсами с другой стороной земного шара

.      Недавно на АШ мне попалась статья на «техническую» тему, саму статью комментировать не буду – там мешанина из реально возможного и невозможного  в современных условиях, но вот комментарии…

     Не буду называть авторов, но разошлись они вовсю -  там и использование технологии принципов SDR для повышения мощности смартфонов и wi-fi роутеров для связи чуть ли не со спутниками, создание- с помощью облачных технологий -  активной фазированной антенной решетки из нескольких десятков или сотен  смартфонов, причем без ведома их владельцев, и даже связь с помощью пикосекундных и даже субпикосекундных импульсов с другой стороной Земного шара без использования спутников или каких то промежуточных базовых станций.

   При этом утверждается, что все это возможно прямо сейчас , ну или в крайнем случае, осталось ждать считанные годы, когда все это будет возможно.

  При этом должен сказать, что это уже не первый раз, когда такая «IT\радиолапша вешается на уши читателям, поэтому считаю необходимым  как радиоспециалист дать оценку всем этим измышлениям.

   Начнем с утверждения «с помощью SDR, воспользовавшись недокументированными возможностями передатчиков смартфонов или wi-fi роутеров ,  можно увеличить их мощность до такой, что станет возможным связь со спутниками и этим могут воспользоваться спецслужбы для незаметного сьема информации». Звучит….

   А что вообще такое – принципы или технология SDR?  Небольшое отступление –  почти все помнят компьютеры старых поколений, которые всегда имели отдельную от материнской платы видеокарту. То есть -  создание видеосигнала для монитора тогда велось только отдельным устройством, то есть, аппаратным методом, железом, которое не затрагивало ресурсы памяти компьютера, а имело свои собственные.

   В современных же материнских платах почти всегда есть встроенная видеокарта, но не в виде «железа», отдельного чипа, а эмулируемая в нем в виде программы обработки сигнала и вывода его в  нужном формате на разьем подключения монитора. То есть,  обработка сигнала происходит не аппаратным, а программным методом, с использованием вычислительных ресурсов компьютера.

   SDR –   это фактически то же самое в области радиоустройств. Английское Software-defined radio переводится на русский язык как «Программно определяемая радиосистема», ПОР. Назначение ПОР – программно сэмулировать в компьютере радиоприемник или радиопередатчик, при этом в отличии от обычных радиосистем, где обрабатываются аналоговые сигналы, они вначале переводятся в цифровой вид, где обрабатываются уже цифровым методом, после чего либо так и выводятся в виде цифры, либо вновь конвертируются в аналоговый вид.

     Полностью о технологии SDR  можно прочитать на соответствующих сайтах в интернете, хотя бы в той же Википедии, где есть на эту тему небольшая статья со ссылками на более подробное изложение, а посмотреть и испытать действующее приемное устройство SDR  можно прямо сейчас, если зайти на одну из страниц радиолюбительской сети WebSDR   (http://www.websdr.org/ ) – поскольку любое устройство SDR  это все таки в первую очередь программа, к ней возможен удаленный доступ, а это означает, что вы, находясь у себя дома, можете слушать радиоприемник, расположенный, например, в Берлине или в одном из городов США.

    То же самое и в отношении передающих устройств- находясь, к примеру, в Москве, можно с помощью WEBSDR  вести работу с передатчика, расположенного в любом другом городе, и даже вести связь через SDR радиостанцию, как будто вы находитесь в этом городе .

    А в чем дело, скажет читатель, все правильно – если с помощью SDR можно создать и приемник, и передатчик, эмулировав их усилительные каскады, то почему нельзя с помощью этой же технологии увеличить мощность ? ?  Кстати, один из апологетов «увеличения мощности с помощью SDR» задал вопрос  – какие физические законы нарушает это утверждение?

    А вот нельзя –во первых, по той причине, что элементы, на которых можно создать SDR устройства, ограничены по своим энергетическим параметрам, во вторых , просто потому, что выходной каскад такого усилителя будет гораздо сложнее обычного усилителя мощности высокой частоты. И как «программным путем» можно так обработать сигнал, чтобы увеличить его мощность

    Поэтому мощность SDR части передатчика ограничена возможностями последней микросхемы, используемой для его обработки в цифровом виде, а далее до необходимого уровня усиление производится обычным способом , с использованием специализированных элементов – транзисторов или микросхем.

   И никакими «незадокументрованными» методами увеличить мощность передатчика выше возможностей стоящего на его выходе, перед антенной, элемента , невозможно –  если подвести к нему сигнал , больший, чем должен быть, он начнет греться, искажать выходной сигнал и в конце концов выйдет из строя. Это и есть тот самый «физический закон», который не дает программным путем увеличивать мощность – в любом случае на выходе устройства должен стоять прибор, допускающий работу такой мощностью, и энергетические свойства устройства (хотя бы возможности аккумулятора) должны соответствовать такой работе.

    Ну, а теперь о возможности передачи «секретной информации на спутник без ведома владельца» - чтобы такое было возможно, в первую очередь необходимо, чтобы телефон в это время не переставал быть обычным телефоном – то есть, в любом случае работал, затрачивая как вычислительные ресурсы, так и выходную  мощность не только  на связь с мифическим спутником, но еще и на работу в сотовой сети. То есть, вычислительные ресурсы и мощность должны делиться между собственно каналом сотовой связи и мифическим «SDR  устройством, передающим на спутник».

    Во вторых, даже для связи с низколетящими спутниками (при высоте орбиты километров 700-800 ) мощность должны быть не менее 2х ватт при использовании специализированной внешней антенны, и практически невозможна при той антенне, что есть в сотовом телефоне – потому что антенна сотового телефона  имеет гораздо меньшую эффективность и  устроена таким образом, что все ее излучение в рабочем положении направлено вдоль поверхности Земли.

      Что интересно,  мне вообще непонятно, зачем с помощью SDR увеличивать мощность – при работе по стандарту GSM  мощность передатчика сотового телефона и так может достигать 1-2 ватта при плохих условиях связи. А вот с роутерами история другая – в них в принципе нет усилителя выходного сигнала, сформированный в нем сигнал wi-fi  равен примерно 200 милливатт, и «нестандартными методами» его в принципе можно увеличить до 0,5 ватт, однако это, как я выше написал, чревато выходом прибора из строя.

      Сделано это по банальной причине –роутеры могут довольно плотно размещаться в жилых массивах, и не должны создавать помехи друг другу, а радиус действия этих приборов должен быть ограниченным, поэтому их возможности намеренно ограничены конструкторами, а использование мощных выходных элементов без реализации их возможностей  ведет к удорожению конструкции, чего абсолютно не нужно производителям .

     Однако некоторые производители выпускают роутеры с более высокой выходной мощностью – до тех самых 0,5 ватта, для использования в особых условиях – например, в загородном доме , для покрытия большой площади участка. Но там мощность и так более высокая по сравнению с обычным прибором, хотя для работы со спутником ее никакими способами не увеличишь.