Bardzo wysoka częstotliwość - Super high frequency

Super wysoka częstotliwość ( SHF ) to oznaczenie ITU dla częstotliwości radiowych (RF) w zakresie od 3 do 30  gigaherców (GHz). To pasmo częstotliwości jest również znane jako pasmo centymetrowe lub fala centymetrowa, ponieważ długości fal mieszczą się w zakresie od jednego do dziesięciu centymetrów. Częstotliwości te mieszczą się w paśmie mikrofalowym , więc fale radiowe o tych częstotliwościach nazywane są mikrofalami. Niewielka długość fali mikrofal pozwala na kierowanie ich w wąskich wiązkach przez anteny aperturowe, takie jak anteny paraboliczne i anteny tubowe , dzięki czemu są wykorzystywane do komunikacji punkt-punkt i łączy danych oraz do radarów . Ten zakres częstotliwości jest używany w przypadku większości nadajników radarowych , bezprzewodowych sieci LAN , komunikacji satelitarnej , radiowych łączy mikrofalowych i licznych naziemnych łączy danych krótkiego zasięgu. Są one również używane do ogrzewania w przemysłowych kuchenkach mikrofalowych , diatermii medycznej , hipertermii mikrofalowej w leczeniu raka oraz do gotowania żywności w kuchenkach mikrofalowych .

Częstotliwości w zakresie SHF są często określane ich IEEE pasma radarowego oznaczeń: S , C , X , K, _U , K lub K zespół lub przez podobne NATO oznaczeń lub Eu.

Propagacja

Różne anteny paraboliczne na wieży komunikacyjnej w Australii do komunikacji mikrofalowej punkt-punkt . Niektóre mają białe plastikowe kopułki nad otworami, które chronią przed deszczem.

Antena radaru morskiego na pasmo X (8 - 12 GHz) na statku. Obrotowy pasek przesuwa pionową wiązkę mikrofal w kształcie wachlarza wokół powierzchni wody do horyzontu, wykrywając pobliskie statki i inne przeszkody

Mikrofale rozchodzą się wyłącznie w linii wzroku ; ze względu na małe załamanie ze względu na ich krótką długość fali, tym groundwave i jonosferyczna odbicie ( skywave lub „skip” propagacja) widziany z falami radiowymi niższe częstotliwości nie występują. Chociaż w niektórych przypadkach mogą one wystarczająco przenikać przez ściany budynku, aby uzyskać użyteczny odbiór, zwykle wymagane są niezakłócone prawa drogi do pierwszej strefy Fresnela . Długości fal przy częstotliwościach mikrofalowych są na tyle małe, że antena może być znacznie większa niż długość fali, co pozwala na zbudowanie wysoce kierunkowych (o dużym wzmocnieniu ) anten, które mogą wytwarzać wąskie wiązki. Dlatego są wykorzystywane w naziemnych łączach komunikacyjnych punkt-punkt , ograniczonych horyzontem wizualnym do 30-40 mil (48-64 km). Takie anteny o wysokim zysku umożliwiają ponowne wykorzystanie częstotliwości przez pobliskie nadajniki. Są one również używane do komunikacji ze statkami kosmicznymi, ponieważ fale nie są załamywane (zaginane) podczas przechodzenia przez jonosferę, jak niższe częstotliwości.

Długość fali fal SHF tworzy silne odbicia od metalowych obiektów wielkości samochodów, samolotów, statków i innych pojazdów. To oraz wąskie szerokości wiązki możliwe w przypadku anten o dużym zysku oraz niskie tłumienie atmosferyczne w porównaniu z wyższymi częstotliwościami sprawiają, że SHF jest główną częstotliwością stosowaną w radarach . Tłumienie i rozpraszanie przez wilgoć w atmosferze wzrasta wraz z częstotliwością, ograniczając wykorzystanie wysokich częstotliwości SHF do zastosowań dalekiego zasięgu.

Niewielkie ilości energii mikrofalowej są losowo rozpraszane przez cząsteczki pary wodnej w troposferze . Jest to wykorzystywane w systemach łączności troporozpraszaczy , działających na częstotliwości kilku GHz, do komunikacji poza horyzontem. Potężna wiązka mikrofalowa skierowana jest tuż nad horyzont; gdy przechodzi przez tropopauzę, niektóre mikrofale są rozpraszane z powrotem na Ziemię do odbiornika poza horyzontem. Można osiągnąć odległości do 300 km. Są one używane głównie do komunikacji wojskowej.

Anteny

Mikrofale są często przenoszone przez falowód , tak jak ten przykład z radaru kontroli ruchu lotniczego , ponieważ inne typy kabli mają duże straty mocy przy częstotliwościach SHF.

Długość fali fal SHF jest na tyle krótka, że anteny dookólne używane do zastosowań takich jak urządzenia bezprzewodowe i telefony komórkowe są na tyle małe, że można je wygodnie zamknąć w obudowie urządzenia. Do takich zastosowań stosuje się małe tuleje dipole lub monopole . Antena jest kolejnym popularnym typem, często zintegrowane skóry samolotów.

Długości fal są również na tyle małe, że fale SHF mogą być skupione na wąskich wiązkach przez anteny kierunkowe o dużym wzmocnieniu o średnicy od pół metra do pięciu metrów. Anteny kierunkowe na częstotliwościach SHF to głównie anteny aperturowe , takie jak anteny paraboliczne (najczęściej spotykany typ), anteny z soczewkami dielektrycznymi , anteny szczelinowe i tubowe . Duże anteny paraboliczne mogą wytwarzać bardzo wąskie wiązki o kilku stopniach lub mniej i często muszą być nakierowane za pomocą zwierciadła . Innym typem anteny praktycznej przy częstotliwościach mikrofalowych jest szyk fazowy , składający się z wielu dipoli lub anten krosowych na płaskiej powierzchni, z których każda jest zasilana przez przesuwnik fazowy , który umożliwia elektroniczne sterowanie wiązką szyku. Krótka długość fali wymaga dużej sztywności mechanicznej w dużych antenach, aby zapewnić, że fale radiowe docierają do punktu zasilania w fazie.

Falowód

Przy częstotliwościach mikrofalowych rodzaje kabli ( linia transmisyjna ) używane do przewodzenia fal radiowych o niższej częstotliwości, takie jak kabel koncentryczny , mają duże straty mocy. Dlatego do przenoszenia mikrofal między nadajnikiem lub odbiornikiem a anteną z niskimi stratami należy zastosować specjalny rodzaj metalowej rury zwanej falowodem . Ze względu na wysokie koszty i wymagania konserwacyjne długich przebiegów falowodów, w wielu antenach mikrofalowych stopień wyjściowy nadajnika lub przedni koniec RF odbiornika znajduje się w antenie.

Zalety

Częstotliwości SHF zajmują „sweet spot” w widmie radiowym, które jest obecnie wykorzystywane przez wiele nowych usług radiowych. Są to najniższe pasmo częstotliwości, w którym fale radiowe mogą być kierowane w wąskich wiązkach za pomocą anten o odpowiednich rozmiarach, dzięki czemu nie zakłócają pobliskich nadajników na tej samej częstotliwości, umożliwiając ponowne wykorzystanie częstotliwości. Z drugiej strony są to najwyższe częstotliwości, które można wykorzystać do komunikacji naziemnej na duże odległości; wyższe częstotliwości w paśmie EHF (fale milimetrowe) są silnie pochłaniane przez atmosferę, co ogranicza praktyczne odległości propagacji do jednego kilometra. Wysoka częstotliwość nadaje mikrofalowym łączom komunikacyjnym bardzo dużą zdolność przenoszenia informacji ( szerokość pasma ). W ostatnich dziesięcioleciach opracowano wiele nowych półprzewodnikowych źródeł energii mikrofalowej, a mikrofalowe układy scalone po raz pierwszy umożliwiają znaczące przetwarzanie sygnału na tych częstotliwościach. Źródła energii KWCZ są znacznie bardziej ograniczone i we wcześniejszym stanie rozwoju.

Zobacz też

• Efekt ostrza noża
• Oparzenie mikrofalowe

Bibliografia

Linki zewnętrzne

• Tomislav Stimac, „ Definicja pasm częstotliwości (VLF, ELF... itd.) ”. Strona główna IK1QFK (vlf.it).
• Inés Vidal Castiñeira, „ Celeria: bezprzewodowy dostęp do sieci kablowych ”