Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сверхвысокая частота
Частотный диапазонОт 3 до 30 ГГц
Диапазон длин волнОт 1 дм до 1 см
Связанные группы
Радио группы
ITU
1 (ELF) 2 (SLF) 3 (УНЧ) 4 (VLF)
5 (НЧ) 6 (СЧ) 7 (ВЧ) 8 (УКВ)
9 (УВЧ) 10 (СВЧ) 11 (КВЧ) 12 (THF)
ЕС / НАТО / США ECM
IEEE
Другое телевидение и радио
  • я
  • II
  • III
  • IV
  • V
  • VI
  • VII
  • v
  • т
  • е

Сверхвысокая частота ( СВЧ ) - это обозначение ITU для радиочастот (RF) в диапазоне от 3 до 30  гигагерц (ГГц). Эта полоса частот также известна как сантиметровая полоса или сантиметровая волна, поскольку длины волн находятся в диапазоне от одного до десяти сантиметров. Эти частоты попадают в диапазон микроволн , поэтому радиоволны с этими частотами называются микроволнами. Малая длина волны микроволн позволяет направлять их узкими лучами апертурными антеннами, такими как параболические тарелки и рупорные антенны , поэтому они используются длядвухточечная связь и каналы передачи данных [1] и для радара . Этот частотный диапазон используется для большинства радиолокационных передатчиков, беспроводных локальных сетей , спутниковой связи , микроволновых радиорелейных линий и многочисленных наземных линий передачи данных ближнего действия. Они также используются для промышленного микроволнового нагрева , медицинской диатермии , микроволновой гипертермии для лечения рака и для приготовления пищи в микроволновых печах .

Частоты в диапазоне СВЧ часто обозначаются их обозначениями радиолокационных диапазонов IEEE : S , C , X , K u , K или K a band или аналогичными обозначениями НАТО или ЕС.

Распространение [ править ]

Разнообразные параболические антенны на вышке связи в Австралии для двухточечных микроволновых каналов связи. У некоторых есть белые пластиковые обтекатели над отверстиями для защиты от дождя.
Антенна морского радара X-диапазона (8–12 ГГц) на корабле. Вращающийся стержень перемещает вертикальный веерообразный пучок микроволн вокруг поверхности воды до горизонта, обнаруживая близлежащие корабли и другие препятствия.

Микроволны распространяются исключительно в пределах прямой видимости ; из-за малый преломления из - за их короткую длину волны, groundwave и ионосферное отражение ( SkyWave или «пропустить» распространение) видно с более низкой частотой радиоволнами не происходят. [2] Хотя в некоторых случаях они могут проникать через стены здания в достаточной степени для полезного приема, обычно требуются беспрепятственные проходы в первую зону Френеля . Длины волн достаточно малы в диапазоне сверхвысоких частот , что антенна может быть значительно больше , чем длина волны, позволяя высокой направленности (высокая усиления ) антенныдолжен быть построен, который может производить узкие балки. Поэтому они используются в наземных линиях связи « точка-точка» , ограниченных визуальным горизонтом 30–40 миль (48–64 км). Такие антенны с высоким коэффициентом усиления позволяют повторно использовать частоту соседними передатчиками. Длина волны СВЧ-волн создает сильные отражения от металлических предметов размером с автомобили, самолеты, корабли и другие транспортные средства. Это, а также узкая ширина луча, возможная при использовании антенн с высоким коэффициентом усиления, и низкое атмосферное затухание по сравнению с более высокими частотами, делают СВЧ основными частотами, используемыми в радарах.. Затухание и рассеяние влагой в атмосфере увеличиваются с увеличением частоты, что ограничивает использование высоких частот СВЧ для приложений с большим радиусом действия.

Небольшие количества микроволновой энергии случайным образом рассеиваются молекулами водяного пара в тропосфере . Это используется в системах связи тропосферного рассеяния , работающих на частоте нескольких ГГц, для связи за горизонтом. Мощный микроволновый луч направлен прямо над горизонтом; когда он проходит через тропопаузу, некоторые микроволны рассеиваются обратно на Землю к приемнику за горизонтом. Могут быть достигнуты расстояния до 300 км. В основном они используются для военной связи.

Антенны [ править ]

Микроволны часто переносятся по волноводу , как в этом примере от радара управления воздушным движением , поскольку другие типы кабелей имеют большие потери мощности на частотах СВЧ.

Длины волн СВЧ достаточно малы, чтобы их можно было сфокусировать в узкие лучи с помощью антенн с высоким коэффициентом усиления от полуметра до пяти метров в диаметре. Направленные антенны на частотах СВЧ - это в основном апертурные антенны , такие как параболические антенны (наиболее распространенный тип), диэлектрические линзы , щелевые и рупорные антенны . Большие параболические антенны могут давать очень узкие лучи в несколько градусов или меньше, и их часто необходимо нацеливать с помощью визирной оси . Для всенаправленных приложений, таких как беспроводные устройства и мобильные телефоны , используются небольшие диполи или монополи . ВПатч-антенна - другой тип, часто встраиваемый в обшивку самолета. Другой тип антенны, применяемый на микроволновых частотах, - это фазированная антенная решетка , состоящая из множества диполей или патч-антенн на плоской поверхности, каждая из которых питается через фазовращатель , что позволяет управлять лучом решетки электронным способом. Короткая длина волны требует большой механической жесткости больших антенн, чтобы радиоволны приходили в точку питания в фазе.

Волновод [ править ]

На микроволновых частотах типы кабелей ( линии передачи ), используемые для проведения радиоволн более низкой частоты, такие как коаксиальный кабель , имеют высокие потери мощности. Следовательно, для передачи микроволн между передатчиком или приемником и антенной с низкими потерями необходимо использовать специальный тип металлической трубы, называемой волноводом . Из-за высокой стоимости и требований к техническому обслуживанию длинных волноводов во многих микроволновых антеннах выходной каскад передатчика или входной ВЧ -приемник расположен на антенне.

Преимущества [ править ]

Частоты СВЧ занимают «золотую середину» в радиочастотном спектре, который в настоящее время используется многими новыми радиослужбами. [3] Это самый низкочастотный диапазон, в котором радиоволны могут быть направлены узкими лучами с помощью антенн подходящего размера, чтобы они не создавали помех соседним передатчикам на той же частоте, что позволяет повторно использовать частоту. С другой стороны, это самые высокие частоты, которые можно использовать для наземной связи на большие расстояния; более высокие частоты в диапазоне КВЧ (миллиметровые волны) сильно поглощаются атмосферой, что ограничивает практическое расстояние распространения до одного километра. Высокая частота дает микроволновым каналам связи очень большую информационную пропускную способность ( пропускная способность). В последние десятилетия было разработано много новых твердотельных источников микроволновой энергии, и впервые в микроволновых интегральных схемах появилась возможность выполнять значительную обработку сигналов на этих частотах. Источники КВЧ-энергии гораздо более ограничены и находятся на более ранней стадии разработки.

См. Также [ править ]

  • Эффект лезвия ножа
  • Сжигание в микроволновой печи

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Freedman, S. (сентябрь 1946 г.). «Двустороннее радио для всех» (PDF) . Радио Новости . Нью-Йорк: Публикации Ziff-Davis. 36 (3): 25–27 . Проверено 24 марта 2014 года . В этой статье, написанной в начале эры микроволнового излучения, предсказывается будущее значение микроволн для связи точка-точка.
  2. ^ Сейболд, Джон С. (2005). Введение в радиочастотное распространение . Джон Уайли и сыновья. С. 55–58. ISBN 0471743682.
  3. ^ Ли, Томас Х. (2004). Планарная микроволновая техника: Практическое руководство по теории, измерениям и схемам . Издательство Кембриджского университета. п. 27. ISBN 1316175774.

Внешние ссылки [ править ]

  • Томислав Стимац, " Определение частотных диапазонов (VLF, ELF ... и т. Д.) ". Домашняя страница IK1QFK (vlf.it).
  • Инес Видаль Кастиньейра, " Celeria: беспроводной доступ к кабельным сетям "