Сверхвысокая частота - Super high frequency
Частотный диапазон |
От 3 до 30 ГГц |
|---|---|
Диапазон длин волн |
От 1 дм до 1 см |
Связанные группы |
| Радио группы | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ITU | ||||||||||||
|
||||||||||||
| ЕС / НАТО / США ECM | ||||||||||||
| IEEE | ||||||||||||
| Другое ТВ и радио | ||||||||||||
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 варьируются 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 для двухточечной связи и каналов передачи данных, а также для радаров . Этот частотный диапазон используется для большинства радиолокационных передатчиков, беспроводных локальных сетей , спутниковой связи , микроволновых радиорелейных линий и многочисленных наземных каналов 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
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. Хотя в некоторых случаях они могут проникать через стены здания в достаточной степени для полезного приема, обычно требуются беспрепятственные полосы проезда к первой зоне Френеля . Длины волн достаточно малы в диапазоне сверхвысоких частот , что антенна может быть значительно больше , чем длина волны, позволяя высокой направленности (высокий коэффициент усиления ) антенны , которые будут построены , которые могут производить узкие лучи. 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. Они также используются для связи с космическими кораблями, поскольку волны не преломляются (не изгибаются) при прохождении через ионосферу, как более низкие частоты.
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
Длина волны СВЧ достаточно мала, чтобы всенаправленные антенны, используемые для таких приложений, как беспроводные устройства и мобильные телефоны, были достаточно малы, чтобы их можно было удобно поместить в корпус устройства. Для таких применений используются диполи или монополи с маленькими рукавами . Микрополосковой антенны является еще одним распространенным типом, часто интегрированы в кожу самолета.
Длины волн также достаточно малы, чтобы СВЧ-волны можно было сфокусировать в узкие лучи с помощью направленных 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 . Другой тип антенны, применимый 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
На микроволновых частотах типы кабеля ( линии передачи ), используемые для проведения радиоволн более низкой частоты, например 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 СВЧ-антеннах выходной каскад передатчика или входной ВЧ -приемник расположен на антенне.
Преимущества
Частоты СВЧ занимают «золотую середину» в радиочастотном спектре, который в настоящее время используется многими новыми радиослужбами. Это самый низкочастотный диапазон, в котором радиоволны могут быть направлены узкими лучами с помощью антенн подходящего размера, чтобы они не мешали 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 пропускную способность ( пропускную 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.
Смотрите также
Рекомендации
Внешние ссылки
- Томислав Стимац, " Определение частотных диапазонов (VLF, ELF ... и т. Д.) ". Домашняя страница IK1QFK (vlf.it).
- Инес Видаль Кастиньейра, " Celeria: беспроводной доступ к кабельным сетям "