Спосіб компенсації часу затримки встановлення електромагнітного зв’язку між двома будь-якими точками всесвіту

Спосіб компенсації часу затримки встановлення електромагнітного зв'язку між двома будьякими точками всесвіту, який характеризується тим, що з першої точки, яка містить передавач, передають електромагнітний сигнал, а в другій точці, яка містить приймач, приймають зазначений сигнал по найближчій відстані, який відрізняється тим, що передають електромагнітний сигнал, який має форму Ae± t, де А - постійне дійсне число; постійне позитивне число; t - час. (19) (21) a200711964 (22) 29.10.2007 (24) 25.06.2010 (46) 25.06.2010, Бюл.№ 12, 2010 р. (72) ІВАНИЦЬКИЙ АНАТОЛІЙ МЕЧИСЛАВОВИЧ (73) ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ЗВ'ЯЗКУ ІМ. О.С.ПОПОВА (56) Thierauf S.C. High-speed circuit board signal integrity. - Boston, London: Artech Huse, 2004. - 247р US 3962634; 08.06.1976 US 3721767; 20.04.1973 US 20040147272 A1; 29.07.2004 US 5819181; 06.10.1998 3 91050 Спочатку розглянемо R-коло із зосередженими параметрами, тобто електричне коло, складене себе, як електричне R-коло, тобто затримка у часі між появою дії у одній точці (вузлі) та появою відгуку у будь-якій другій точці (вузлі) цього кола дорівнює нулю. Перейдемо зараз до розгляду ліній зв'язку, якими поширюються Т-хвилі. Довгі лінії розглядалися у двох галузях знань: у теорії електричних кіл, де довгі лінії вивчалися у розділі електричних кіл з розподіленими параметрами, та у електромагнітній теорії. Кінцеві результати досліджень довгих ліній, які проводились із використанням методів теорії електричних кіл, безумовно співпадають із результатами, які досягнуті у межах електродинамічної теорії. Для наших цілей зручно розглядати довгі лінії як електричне коло з розподіленими параметрами (див., наприклад, Бакалов В.П., Воробиенко П.П., Крук Б.И. Теория электрических цепей. - М.: Радио и связь, 1998. - 444с.). В цьому випадку схема заміщення однорідної лінії, тобто лінії, первинні параметри якої незмінні уздовж усієї її довжини, складається з однакових ділянок лінії довжиною х. Кожна ділянка лінії містить у поздовжньому плечі послідовно увімкнуті опори R x та індуктивності L x, а у поперечному плечі паралельно увімкнуті провідність G x та ємність С х, де R, L, G та С - первинні параметри лінії. Чим менше величина х, тим точніше така схема заміщення однорідної лінії описує електромагнітні властивості реальних ліній, по яких розповсюджуються Т-хвилі. При х 0 лінія розглядається як коло із нескінченно великим числом ланок, електричні параметри котрих нескінченно малі; в цьому випадку така схема заміщення однорідної лінії точно описує електромагнітний стан реальної лінії із T-хвилями. З описаної вище моделі однорідної лінії видно, що вона є електричним RLC-колом із зосередженими параметрами для будь-якої кінцевої величини х. Коли у такому колі вхідна дія має вид Ae± t, то відгук того ж виду у будь-якій точці цього кола з'являється миттєво, тобто коло веде себе як R-коло. Це залишається в силі і для випадку, коли х 0. Дійсно, для однорідної лінії із T-хвилями справедливі хвильові рівняння (див., наприклад, Wadell B.C. Transmission line design handbook. - Artech House, 1991. - 517p.): тільки із з'єднання опорів Ri(i 1 n) . Напруга u(t) , та струм і(t) на опорі R зв'язані законом Ома u(t)=Ri(t). (3) З цього рівняння видно, що форма напруги як функція часу t відрізняється від форми струму тільки масштабним множником R, тобто напруга та струм на опорі з'являються одночасно. Таким чином, затримка у часі на опорі R між появою струму та появою напруги дорівнює нулю (для синусоїдальних коливань різниця фаз між напругою та струмом дорівнює нулю). Наслідок цього для будьякого складного електричного кола R-кола напруги в будь-яких вузлах цього кола та струми в його Rелементах з'являються одночасно, тобто затримка у часі між появою дії у одній точці (вузлі) та появою відгуку у будь-якій другій точці (вузлі) R-кола дорівнює нулю. Тепер розглянемо реактивні елементи електричного кола із зосередженими параметрами індуктивність L та ємність С. Рівняння цих елементів наступні: di t , (4) u( t ) L dt du t , (5) it C dt Відомо (Бакалов В.П., Воробиенко П.П., Крук Б.И. Теория электрических цепей. - М.: Радио и связь, 1998. - 444с.), що перехідний режим роботи кола, який з'являється від зміни стрибком параметрів кола, обумовлений присутністю у колі реактивних елементів, в котрих накопичується енергія магнітного та електричного полів відповідно, а ця енергія може змінюватися тільки безперервно. Тому у будь-якому складному електричному RLCколі напруги у вузлах цього кола та струми у ньому в загальному випадку не можуть з'являтися одночасно, тобто затримка у часі між появою дії у одній точці (вузлі) та появою відгуку у будь-якій другій точці (вузлі) RLC-кола не дорівнює нулю. Цього можна запобігти, коли u(f) та i(t) змінювати по експоненті. Дійсно, коли i(t)=Іе± t, то di t ut L LIe t Li t , (6) dt тобто напруга та струм індуктивності пов'язані за законом Ома із величиною R=± L. Коли u(t)=Ue± t, то du t it C CUe t Cu t , (7) dt тобто струм та напруга ємності також пов'язані за законом Ома із величиною провідності 1 G C . Отже, коли у електричному RLC-колі R діє напруга та струм виду Ae± t, то таке коло веде RGU x e Звідси t RC LG U x e 4 RGu x, t RC LG u x, t t LC RGi x, t RC LG i x, t t LC 2u x, t t2 2u x, t x2 2i x, t 2i x, t t2 x2 , (8) . (9) Так як рівняння (8) та (9) мають однакову форму запису, то достатньо розглянути одне рівняння, наприклад, рівняння (8). Шукаємо рішення рівняння (8) у формі u(х,t)=U(x)e± t. Тоді рівняння (8) у даному випадку має вид t 2LCU x e t e 2 t d U x . (10) dx2 5 91050 Uxe t RG RC LG Так як e± t 0, то скорочуючи обидві частини рівняння (11) на e± t, одержимо 2 2LC d U x , (12) U x RG RC LG dx2 Перепишемо рівняння (12) у формі d2U x a 2U x 0 , (13) 2 dx де 2LC . (14) a 2 RG RC LG Корінь характеристичного рівняння р2–а2=0 дорівнює р1,2=±а, тому загальне рівняння має вид U(x)=A1e-ax+A2eax, (15) де 2LC ; (16) a RG RC LG А1, А2 - дійсні числа. Величина а повинна бути дійсною, тому що U(x) - дійсне число, тому RG± (RC+LG)+ 2LC 0. (17) Звідси: для верхнього знаку при RC LG RC LG (18) 12 , 2LC або G , (19) 1 C R (20) ; 2 L для нижнього знаку при RC LG RC LG , (21) 3,4 2LC або R , (22) 3 L G . (23) 4 C З нерівностей (19), (20), (22) та (23) видно, що корінь 1, 2, 3 та 4 задовольняє умові >0, тобто немає протиріччя. Отже, u(х,t)=U(x)e± t є рішенням рівняння (8). Таким чином, лінія веде себе як електричне R-коло з розподіленими параметрами для вхідної дії виду Aе± t, тому відгук цього ж виду у будь-якій точці лінії з'являється миттєво. Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 2LC e 2 t d U x . (11) dx 2 Для остаточного доказу можливості одержання технічного результату, що заявляється, залишається розглянути середовище вільного простору. У вільному просторі, у тому числі і у фізичному вакуумі, розповсюджується електромагнітна Tхвиля. Тому розрахунки електромагнітного стану такого середовища можна проводити за допомогою моделі, яку використовують для довгих ліній із T-хвилями. В цьому випадку R=0, L= а, С= а, G= , де - питома провідність середовища [См/м]; для фізичного вакууму =0 (Penick Т. Microwave and radio frequency engineering // tom@tomzap.com,www.teicontrols.com/notes, Microwave Engineering.pdf, 1/30/2003/ - 21р.). Усе, що було сказано для довгих ліній, залишається в силі й у цьому випадку. Рівності (19), (20), (22) та (23) для вільного простору набувають форми: 2 , (24) a 0 , (25) 3 0 , (26) 1 , (27) a тобто задовольняють умові >0. Отже, простір веде себе як електричне R-коло з розподіленими параметрами для вхідної дії виду Ae± t, тому відгук цього ж виду у будь-якій точці вільного простору з'явиться миттєво. Таким чином, остаточно доведена можливість одержання технічного результату, що заявляється, тобто зменшення до нуля часу затримки встановлення електромагнітного зв'язку між двома будь-якими точками всесвіту. У зв'язку з цим, що електромагнітний сигнал виду Ae± t має доведені вище унікальні властивості, його можна використовувати для створення системи зв'язку з довільним віддаленням від Землі. Ця система зв'язку може бути застосована при дослідженні існування позаземних цивілізацій, рівень розвитку яких не нижче рівня розвитку нашої цивілізації. Тому що зазначений сигнал унікальний, то до цього ж висновку повинні прийти і в іншім місці всесвіту. 4 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601