Радиоволны

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Радиоизлучение»)
Перейти к навигации Перейти к поиску
Антенна радиолокационной станции
Непрозрачность атмосферы Земли для различных длин волн электромагнитного излучения, включая радиоволны.
Анимированная схема излучения радиоволн

Радиово́лны — электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц, распространяющиеся в пространстве без искусственного волновода[1][2]. Радиоволны в электромагнитном спектре располагаются от крайне низких частот вплоть до инфракрасного диапазона. С учётом классификации Международным союзом электросвязи[3][4] радиоволн по диапазонам, к радиоволнам относят электромагнитные волны с частотами от 30 кГц до 3 ТГц, что соответствует длине волны от 10 километров до 0,1 миллиметра.

В широком смысле радиоволнами являются всевозможные волновые процессы электромагнитного поля в аппаратуре (например, в волноводных устройствах, в интегральных схемах СВЧ и др.), в линиях передачи и, наконец, в природных условиях, в среде, разделяющей передающую и приёмную антенны[5].

Радиоволны, являясь электромагнитными волнами, распространяются в вакууме со скоростью света. Естественными источниками радиоволн являются вспышки молний и астрономические объекты. Искусственно созданные радиоволны используются для стационарной и подвижной радиосвязи, радиовещания, радиолокации, радионавигации, спутниковой связи, организации беспроводных компьютерных сетей и в других бесчисленных приложениях.

В зависимости от значения частоты (длины волны) радиоволны относят к тому или иному диапазону радиочастот (диапазону длин волн). Можно также вести классификацию радиоволн по способу распространения в свободном пространстве и вокруг земного шара[6].

Диапазоны радиочастот и длин радиоволн

[править | править код]

Радиочастоты — частоты или полосы частот в диапазоне от 3 кГц до 3000 ГГц, которым присвоены условные наименования. Этот диапазон соответствует частоте переменного тока электрических сигналов для вырабатывания и обнаружения радиоволн. Так как большая часть диапазона лежит за границами волн, которые могут быть получены при механическом колебании, радиочастоты обычно относятся к электромагнитным колебаниям.

Закон РФ «О связи» устанавливает следующие понятия, относящиеся к радиочастотам:

  • радиочастотный спектр — совокупность радиочастот в установленных Международным союзом электросвязи пределах, которые могут быть использованы для функционирования радиоэлектронных средств или высокочастотных устройств;
  • радиочастота — частота электромагнитных колебаний, устанавливаемая для обозначения единичной составляющей радиочастотного спектра;
  • распределение полос радиочастот — определение предназначения полос радиочастот посредством записей в Таблице распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации, на основании которых выдаётся разрешение на использование конкретной полосы радиочастот, а также устанавливаются условия такого использования.

Использование диапазонов по радиослужбам регламентируется Регламентом радиосвязи Российской Федерации и международными соглашениями.

По регламенту Международного союза электросвязи радиоволны разделены на диапазоны границами от 0,3·10N Гц до 3·10N Гц шириной в одну декаду, где N — номер диапазона. Российский ГОСТ 24375-80 почти полностью повторяет эту классификацию.

Обозначение МСЭ Диапазон длин волн Название диапазона волн Диапазон частот Название диапазона частот Энергия фотона, Применение
1 ELF 100 000 км —

10 000 км

Декамегаметровые 3—30 Гц Крайне низкие (КНЧ) 12,4 фэВ — 124 фэВ Связь с подводными лодками, геофизические исследования
2 SLF 10 000 км — 1000 км Мегаметровые 30—300 Гц Сверхнизкие (СНЧ) 124 фэВ — 1,24 пэВ Связь с подводными лодками, геофизические исследования
3 ULF 1000 км — 100 км Гектокилометровые 300—3000 Гц Инфранизкие (ИНЧ) 1,24 пэВ — 12,4 пэВ Связь с подводными лодками
4 VLF 100 км — 10 км Мириаметровые 3—30 кГц Очень низкие (ОНЧ) 12,4 пэВ — 124 пэВ Служба точного времени, радиосвязь с подводными лодками
5 LF 10 км — 1 км Километровые 30—300 кГц Низкие (НЧ) 124 пэВ — 1,24 нэВ Радиовещание, радиосвязь земной волной, радионавигация
6 MF 1000 м — 100 м Гектометровые 300—3000 кГц Средние (СЧ) 1,24 нэВ — 12,4 нэВ Радиовещание и радиосвязь земной волной и ионосферная
7 HF 100 м — 10 м Декаметровые 3—30 МГц Высокие (ВЧ) 12,4 нэВ — 124 нэВ Радиовещание и радиосвязь ионосферная, загоризонтная радиолокация
8 VHF 10 м — 1 м Метровые волны 30—300 МГц Очень высокие (ОВЧ) 124 нэВ — 1,24 мкэВ Телевидение, радиовещание, радиосвязь тропосферная и прямой волной, УВЧ-терапия
9 UHF 1000 мм — 100 мм Дециметровые 300—3000 МГц Ультравысокие (УВЧ) 1,24 мкэВ — 12,4 мкэВ Телевидение, радиосвязь тропосферная и прямой волной, мобильные телефоны, микроволновые печи, спутниковая навигация
10 SHF 100 мм — 10 мм Сантиметровые 3—30 ГГц Сверхвысокие (СВЧ) 12,4 мкэВ — 124 мкэВ Радиолокация, интернет, спутниковое телевещание, радиосвязь спутниковая и прямой волной, беспроводные компьютерные сети
11 EHF 10 мм — 1 мм Миллиметровые 30—300 ГГц Крайне высокие (КВЧ) 124 мкэВ — 1,24 мэВ Радиоастрономия, высокоскоростная радиорелейная связь, радиолокация (метеорологическая, управление вооружением), медицина, спутниковая радиосвязь
12 THF 1 мм — 0,1 мм Децимиллиметровые 300—3000 ГГц Гипервысокие частоты, длинноволновая область инфракрасного излучения 1,24 мэВ — 12,4 мэВ Экспериментальная «терагерцовая камера», регистрирующая изображение в длинноволновом ИК (которое излучается теплокровными организмами, но, в отличие от более коротковолнового ИК, не задерживается диэлектрическими материалами)

Классификация ГОСТ 24375-80 не получила широкого распространения и в ряде случаев вступает в противоречие с национальными стандартами (ГОСТ) в области радиоэлектроники[источник не указан 678 дней]. Традиционные обозначения радиочастотных диапазонов на Западе сложились в ходе Второй мировой войны. В настоящее время они закреплены в США стандартом IEEE, а также международным стандартом ITU.

На практике[7] под низкочастотным диапазоном часто подразумевают диапазон звуковых частот, под высокочастотным — весь радиодиапазон, от 30 кГц и выше, в том числе, диапазон ВЧ. В отечественной литературе диапазоном СВЧ в широком смысле иногда называют диапазоны УВЧ, СВЧ и КВЧ (от 0,3 до 300 ГГц), на Западе этому соответствует широко распространённый термин микроволны.

Также в отечественной учебной и научной литературе сложилась классификация диапазонов, согласно которой мириаметровые волны называют сверхдлинными волнами (СДВ), километровые — длинными волнами (ДВ), гектометровые — средними волнами (СВ), декаметровые — короткими волнами (КВ), а все остальные, с длинами волн короче 10 м, относят к ультракоротким волнам (УКВ)[8].

Классификация по способу распространения

[править | править код]
  • Прямые волны — радиоволны, распространяющиеся в свободном пространстве от одного предмета к другому, например от одного космического аппарата к другому, в некоторых случаях, от земной станции к космическому аппарату и между атмосферными аппаратами или станциями. Для этих волн влиянием атмосферы, посторонних предметов и Земли можно пренебречь.
  • Земные, или поверхностные — радиоволны, распространяющиеся вдоль сферической поверхности Земли и частично огибающие её вследствие явления дифракции. Способность волны огибать встречаемые препятствия и дифрагировать вокруг них, как известно, определяется соотношением между длиной волны и размерами препятствий: чем меньше длина волны, тем слабее проявляется дифракция. По этой причине волны диапазона УВЧ и более высокочастотных диапазонов очень слабо дифрагируют на поверхности земного шара и дальность их распространения в первом приближении определяется расстоянием прямой видимости (прямые волны).
  • Тропосферные — радиоволны диапазонов ОВЧ и УВЧ, распространяющиеся за счёт рассеяния на неоднородностях тропосферы на расстояние до 1000 км.
  • Ионосферные или пространственные — радиоволны длиннее 10 м, распространяющиеся вокруг земного шара на сколь угодно большие расстояния за счёт однократного или многократного отражения от ионосферы и поверхности Земли.
  • Направляемые — радиоволны, распространяющиеся в направляющих системах (радиоволноводах).

Классификация по виду модуляции

[править | править код]

При передаче с помощью радиоволн могут использоваться разные виды модуляций, с помощью которых содержательная информация «упаковывается» для доставки конечному получателю: амплитудная, частотная, однополосная и ряд других. Выбор модуляции определяет устойчивость к помехам, ширину используемой частоты, мощность и другие параметры.

Примечания

[править | править код]
  1. Регламент радиосвязи. Статьи. — Швейцария, Женева: МСЭ, 2012. Статья 1.5.
  2. ГОСТ 24375-80 «Радиосвязь. Термины и определения».
  3. Рекомендация ITU-R V.431-7. Номенклатура диапазонов частот и длин волн, используемых в электросвязи. Дата обращения: 14 декабря 2018. Архивировано 13 июля 2018 года.
  4. Геннадиева Е. Г., Дождиков В. Г., Кульба А. В. и др. Краткий энциклопедический словарь по радиоэлектронике и радиопромышленности / Под ред. В. Н. Саблина. М.: Диво, 2006. С. 276.
  5. В. В. Никольский, Т. И. Никольская. Электродинамика и распространение радиоволн. — М.: Наука, 1989. — С. 467.
  6. М. П. Долуханов. Распространение радиоволн. — М.: Сов. радио, 1972.
  7. Е. Г. Геннадиева, В. Г. Дождиков, А. В. Кульба, Ю. С. Лифанов, В. Н. Саблин, М. И. Салтан; под ред. В. Н. Саблина. Краткий энциклопедический словарь по радиоэлектронике и радиопромышленности. — Москва: Диво, 2006. — С. 276. — 286 с. — ISBN 5-87012-028-4.
  8. Кубанов В. П. Влияние окружающей среды на распространение радиоволн. — Самара: ПГУТИ, 2013. — 92 с. Дата обращения: 3 ноября 2017. Архивировано 15 декабря 2017 года.

Литература

[править | править код]
  • Справочник по радиоэлектронным системам. Под ред. Б. Х. Кривицкого. В 2-х тт. — М.: Энергия, 1979.
  • Международный регламент радиосвязи.
  • ГОСТ 24375-80 «Радиосвязь. Термины и определения».