Длина, скорость и частота электромагнитной волны.
Онлайн калькулятор перевода длины волны в частоту для широкого диапазона частот, включая радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафи- олетовое излучение, рентгеновские и гамма лучи.
Электромагнитные колебания — это взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей, проявляющиеся в периодическом изменении напряжённости (E) и индукции (B) поля в электроцепи или пространстве. Эти поля перпендикулярны друг другу в направлении движения волны (Рис.1) и, в зависимости от частоты, представляют собой: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские либо гамма-лучи.
Рис.1
Длина волны, обозначаемая буквой λ и измеряемая в метрах — это расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе. Другими словами, это расстояние, на котором фаза электромагнитной волны вдоль направления распространения меняется на 2π.
Время, за которое волна успевает преодолеть это расстояние (λ), т. е. интервал времени, за который периодический колебательный процесс повторяется, называется периодом колебаний, обозначается буквой ፐ (тау) или Т и измеряется в метрах.
Частота электромагнитных колебаний связана с периодом простейшим соотношением:
f (Гц) = 1 / T (сек) .
Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме (v) равна скорости света и составляет величину: v = С = 299792458 м/сек .
В среде эта скорость уменьшается: v = С / n , где n > 1 — это показатель преломления среды.
Абсолютный показатель преломления любого газа (в том числе воздуха) при обычных условиях мало чем отличается от единицы, поэтому с достаточной точностью его можно не учитывать в условиях распространения электромагнитных волн в воздушном пространстве.
Соотношение, связывающее длину волны со скоростью распространения в общем случае, выглядит следующим образом:
λ (м) = v (м/сек) *Т (сек) = v (м/сек) / f (Гц) .
И окончательно для воздушной среды:
λ (м) = 299792458 *Т (сек) = 299792458 / f (Гц) .
Прежде чем перейти к калькуляторам, давайте рассмотрим шкалу частот и длин волн непрерывного диапазона электромагнитных волн, которая традиционно разбита на ряд поддиапазонов. Соседние диапазоны могут немного перекрываться.
| Диапазон | Полоса частот | Длина волны |
| Сверхдлинные радиоволны | 3. 30 кГц | 100000. 10000 м |
| Длинные радиоволны | 30. 300 кГц | 10000. 1000 м |
| Средние радиоволны | 300. 3000 кГц | 1000. 100 м |
| Короткие радиоволны | 3. 30 МГц | 100. 10 м |
| Метровый радиодиапазон | 30. 300 МГц | 10. 1 м |
| Дециметровый радиодиапазон | 300. 3000 МГц | 1. 0,1 м |
| Сантиметровый СВЧ диапазон | 3. 30 ГГц | 10. 1 см |
| Микроволновый СВЧ диапазон | 30. 300 ГГц | 1. 0,1 см |
| Инфракрасное излучение | 0,3. 405 ТГц | 1000. 0,74 мкм |
| Красный цвет | 405. 480 ТГц | 740. 625 нм |
| Оранжевый цвет | 480. 510 ТГц | 625. 590 нм |
| Жёлтый цвет | 510. 530 ТГц | 590. 565 нм |
| Зелёный цвет | 530. 600 ТГц | 565. 500 нм |
| Голубой цвет | 600. 620 ТГц | 500. 485 нм |
| Синий цвет | 620. 680 ТГц | 485. 440 нм |
| Фиолетовый цвет | 680. 790 ТГц | 440. 380 нм |
| Ультрафиолетовое излучение | 480. 30000 ТГц | 400. 10 нм |
| Рентгеновское излучение | 30000. 3000000 ТГц | 10. 0,1 нм |
| Гамма излучение | 3000000. 30000000 ТГц | 0,1. 0,01 нм |
А теперь можно переходить к калькуляторам.
КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ДЛИНЫ ВОЛНЫ ПО ЧАСТОТЕ
КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЧАСТОТЫ ПО ДЛИНЕ ВОЛНЫ
В радиочастотной практике имеет распространение величина Kp, называемая коэффициентом укорочения. Однако здесь существует некоторая путаница. Одни источники интерпретируют эту величину, как отношение длины волны в среде к длине волны в вакууме, т. е. численно равной Kp = 1/n, где n — это, как мы помним, показатель преломления среды. Другие, наоборот — как отношение длины волны в вакууме к длине волны в среде, т. е. Kp = n.
Поэтому надо иметь в виду — если Kp > 1, то значение показателя преломления среды, которое следует подставлять в калькулятор n = Kp, а если Kp < 1, то n = 1/Kp.
Чрезвычайно высокая частота — Extremely high frequency
Чрезвычайно высокая частота (EHF ) — обозначение Международного союза электросвязи (ITU) для диапазона радиочастот в электромагнитном спектре от 30 до 300 гигагерц. (ГГц). Он находится между диапазоном сверхвысоких частот и диапазоном дальнего инфракрасного диапазона, нижняя часть которого — терагерцовый диапазон. Радиоволны в этом диапазоне имеют длины волн от десяти до одного миллиметра, поэтому его также называют миллиметровым диапазоном, а излучение в этом диапазоне называется миллиметровым. волны, иногда сокращенно MMW или mmWave . Электромагнитные волны миллиметрового диапазона были впервые исследованы индийским физиком Джагадишем Чандра Босом в 1894–1896 гг., Когда он достиг в своих экспериментах частоты до 60 ГГц.
По сравнению с нижними полосами, радиоволны в эта полоса имеет высокое затухание в атмосфере : они поглощаются газами в атмосфере. Следовательно, они имеют малый радиус действия и могут использоваться для наземной связи только на расстоянии около километра. Поглощение увеличивается с увеличением частоты до тех пор, пока в верхнем конце диапазона волны не затухают до нуля в пределах нескольких метров. Поглощение влажностью в атмосфере является значительным, за исключением пустыни, а ослабление дождем (замирание в дожде ) является серьезной проблемой даже на небольших расстояниях. Однако короткий диапазон распространения позволяет использовать меньшие расстояния повторного использования частоты, чем более низкие частоты. Короткая длина волны позволяет антеннам небольшого размера иметь небольшую ширину луча, дополнительно увеличивая возможность повторного использования частоты. Миллиметровые волны используются в военных радарах управления огнем, сканерах безопасности аэропортов, в беспроводных сетях ближнего действия и в научных исследованиях.
В новом крупном применении миллиметровых волн определенные диапазоны частот в нижней части диапазона используются в новейшем поколении сетей сотовых телефонов, Сети 5G.
Содержание
- 1 Распространение
- 2 Приложения
- 2.1 Научные исследования
- 2.2 Телекоммуникации
- 2.3 Системы вооружения
- 2.4 Проверка безопасности
- 2.5 Измерение толщины
- 2.6 Медицина
- 2.7 Полицейский радар скорости
Распространение
Атмосферное затухание в дБ / км как функция частоты в КВЧ группа. Пики поглощения на определенных частотах представляют собой проблему из-за компонентов атмосферы, таких как водяной пар (H 2 O) и молекулярный кислород (O2). Вертикальный масштаб является экспоненциальным.Миллиметровые волны распространяются только по прямой видимости путями. Они не отражаются ионосферой и не движутся по Земле как земные волны, как это делают радиоволны более низкой частоты. При типичной плотности мощности они блокируются стенами зданий и испытывают значительное затухание через листву. Поглощение атмосферными газами является важным фактором во всем диапазоне и увеличивается с частотой. Однако он максимален на нескольких конкретных линиях поглощения, в основном для линий кислорода на 60 ГГц и водяного пара на 24 ГГц и 184 ГГц. На частотах в «окнах» между этими пиками поглощения миллиметровые волны имеют гораздо меньшее атмосферное затухание и больший диапазон, поэтому многие приложения используют эти частоты. Миллиметровые длины волн имеют тот же порядок размеров, что и капли дождя, поэтому осадки вызывают дополнительное затухание из-за рассеяния (замирание в дожде ), а также поглощения. Высокие потери в свободном пространстве и атмосферное поглощение ограничивают полезное распространение до нескольких километров. Таким образом, они полезны для плотно упакованных сетей связи, таких как персональные вычислительные сети, которые улучшают использование спектра за счет повторного использования частоты.
Миллиметровые волны демонстрируют «оптические» характеристики распространения и могут отражаться и фокусироваться небольшими металлические поверхности и диэлектрические линзы диаметром от 5 до 30 см (от 2 дюймов до 1 фута). Поскольку их длины волн часто намного меньше, чем у оборудования, которое ими манипулирует, можно использовать методы геометрической оптики. Дифракция меньше, чем на более низких частотах, хотя они могут дифрагировать на краях здания. На миллиметровых длинах волн поверхности кажутся более шероховатыми, поэтому диффузное отражение увеличивается. Многолучевое распространение, особенно отражение от внутренних стен и поверхностей, вызывает серьезные замирания. Доплеровский сдвиг частоты может быть значительным даже на пешеходной скорости. В портативных устройствах затенение из-за человеческого тела является проблемой. Поскольку волны проникают через одежду, а их малая длина волны позволяет им отражаться от небольших металлических предметов, они используются в сканерах миллиметровых волн для сканирования в аэропортах.
Приложения
Научные исследования
Часть Большой миллиметровой решетки Атакама (ALMA), миллиметрового диапазона радиотелескопаЭто Диапазон обычно используется в радиоастрономии и дистанционном зондировании. Наземная радиосвязь астрономия ограничена высотными объектами, такими как пик Китт и большая миллиметровая антенна Атакама (ALMA ) из-за проблем с атмосферным поглощением.
Спутниковое дистанционное зондирование около 60 ГГц может определять температуру в верхних слоях атмосферы путем измерения излучения, испускаемого молекулами кислорода, которое является функцией температуры и давления. Неисключительное пассивное распределение частот ITU на частотах 57–59,3 ГГц используется для атмосферного мониторинга в метеорологических приложениях и приложениях для измерения климата и важно для этих целей из-за свойств поглощения и эмиссии кислорода в атмосфере Земли. В настоящее время используются американские спутниковые датчики, такие как Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU) на одном спутнике NASA (Aqua) и четырех спутниках NOAA (15–18), а также специальный датчик микроволнового излучения / имидж-сканера (SSMI / S) на спутнике F-16 Министерства обороны используют этот частотный диапазон.
Телекоммуникации
В Соединенных Штатах полоса 36,0–40,0 ГГц используется для лицензированных высокочастотных высокоскоростные микроволновые каналы передачи данных, а диапазон 60 ГГц может использоваться для нелицензированных каналов передачи данных на короткие расстояния (1,7 км) с пропускной способностью до 2,5 Гбит / с. Он обычно используется на ровной местности.
Полосы 71–76, 81–86 и 92–95 ГГц также используются для каналов связи «точка-точка» с высокой пропускной способностью. Эти более высокие частоты не страдают от поглощения кислорода, но требуют лицензии на передачу в США от Федеральной комиссии по связи (FCC). Планируется, что на этих частотах будут использоваться каналы со скоростью 10 Гбит / с. В случае диапазона 92–95 ГГц небольшой диапазон 100 МГц был зарезервирован для космических радиостанций, ограничивая этот зарезервированный диапазон скоростью передачи менее нескольких гигабит в секунду.
Соединение MMW без кабеля, установленное в в ОАЭ установлены приложения Safe City, обеспечивающие пропускную способность 1 Гбит / с между площадками. Эти каналы развертываются быстро и имеют меньшую стоимость, чем оптоволоконные.Полоса пропускания практически не развита и доступна для использования в широком спектре новых продуктов и услуг, включая высокоскоростную локальную беспроводную связь точка-точка. сети и широкополосный доступ доступ в Интернет. WirelessHD — еще одна новейшая технология, работающая в диапазоне 60 ГГц. Характеристики сигнала с высокой направленностью, «карандашным лучом» позволяют различным системам работать близко друг к другу, не вызывая помех. Возможные области применения включают радарные системы с очень высоким разрешением.
Стандарт Wi-Fi IEEE 802.11ad работает в диапазоне 60 ГГц (диапазон V ), обеспечивая скорость передачи данных до 7 Гбит / с.
Использование диапазонов миллиметровых волн включает двухточечную связь, межспутниковую связь и связь точка-множество точек. Есть предварительные планы по использованию миллиметровых волн в будущих мобильных телефонах 5G. Кроме того, использование диапазонов миллиметровых волн для автомобильной связи также становится привлекательным решением для поддержки (полу) автономной автомобильной связи.
Более короткие длины волн в этом диапазоне позволяют использовать антенны меньшего размера для достижения такой же высокой направленность и высокое усиление больше в нижних диапазонах. Непосредственным следствием такой высокой направленности в сочетании с высокими потерями в свободном пространстве на этих частотах является возможность более эффективного использования частот для приложений точка-множество точек. Поскольку в данной области может быть размещено большее количество высоконаправленных антенн, конечный результат — большее повторное использование частоты и более высокая плотность пользователей. Высокая полезная пропускная способность канала в этой полосе может позволить ему обслуживать некоторые приложения, которые в противном случае использовали бы оптоволоконную связь.
Системы вооружения
РЛС управления огнем миллиметрового диапазона для пушки CIWS на Советский авианосец «Минск»РЛС миллиметрового диапазона используется на ближней РЛС управления огнем на танках и самолетах, а также в автоматических пушках (CIWS ) на кораблях для сбивания приближающихся ракет. Малая длина волны миллиметрового диапазона позволяет им отслеживать поток исходящих пуль, а также цель, позволяя компьютерной системе управления огнем изменять цель, чтобы свести их вместе.
С Raytheon США Военно-воздушные силы разработали систему несмертельного противопехотного оружия, названную Active Denial System (ADS), которая излучает пучок миллиметровых радиоволн с длиной волны 3 мм (частота 95 ГГц). Оружие вызывает у человека в луче сильную жгучую боль, как будто его кожа собирается загореться. Военная версия имела выходную мощность 100 киловатт (кВт), а меньшая версия для правоохранительных органов, названная Silent Guardian, которая была разработана позже Raytheon, имела выходную мощность 30 кВт..
Проверка безопасности
Одежда и другие органические материалы прозрачны для миллиметровых волн определенных частот, поэтому недавним применением стали сканеры для обнаружения оружия и других опасных предметов, носимых под одеждой, для таких приложений, как как безопасность аэропорта. Защитники конфиденциальности обеспокоены использованием этой технологии, потому что в некоторых случаях она позволяет проверяющим видеть пассажиров аэропорта, как будто они без одежды.
TSA развернула сканеры миллиметрового диапазона во многих крупных аэропортах.
До обновления программного обеспечения технология не маскировала никакие части тел людей, которые сканировались. Однако лица пассажиров были намеренно скрыты системой. Фотографии были просмотрены техническими специалистами в закрытом помещении, а затем удалены сразу после завершения поиска. Защитники конфиденциальности обеспокоены. «Мы все ближе и ближе приближаемся к обязательному досмотру на борт самолета», — сказал Барри Стейнхардт из Американского союза гражданских свобод. Чтобы решить эту проблему, обновления устранили необходимость в офицере в отдельной зоне обзора. Новое программное обеспечение создает общий образ человека. На изображении нет анатомических различий между мужчиной и женщиной, и если объект обнаружен, программа отображает только желтую рамку в этой области. Если устройство не обнаруживает ничего интересного, изображение не отображается. Пассажиры могут отказаться от сканирования и пройти проверку с помощью металлоискателя и похлопать.
15 15 в аэропорту Схипхол в Амстердаме были введены в эксплуатацию три сканера безопасности, использующие миллиметровые волны. Май 2007 г., ожидается, что другие будут установлены позже. Голова пассажира скрыта от глаз сотрудников службы безопасности.
Согласно Farran Technologies, производителю одной модели сканера миллиметрового диапазона, существует технология, позволяющая расширить зону поиска до 50 метров за пределы зоны сканирования, что позволило бы сотрудникам службы безопасности сканировать большое количество людей, не подозревающих, что их сканируют.
Толщиномер
Недавние исследования, проведенные в Университете Левена, доказали, что миллиметровые волны также могут использоваться в качестве неядерного измерителя толщины в различных отрасли. Миллиметровые волны обеспечивают чистый и бесконтактный способ обнаружения изменений толщины. Практическое применение этой технологии сосредоточено на экструзии пластмасс, производстве бумаги, производстве стекла и производстве минеральной ваты.
медицине
Электромагнитное излучение низкой интенсивности (обычно 10 мВт / см или менее) чрезвычайно высокой частоты может использоваться в медицине человека для лечения заболеваний. Например, «Кратковременное низкоинтенсивное воздействие MMW может изменить скорость роста и пролиферации клеток, активность ферментов, состояние генетического аппарата клетки, функцию возбудимых мембран и периферических рецепторов. » Эта обработка особенно связана с диапазоном 40-70 ГГц. Этот тип лечения можно назвать терапией миллиметровыми волнами (MMW) или терапией чрезвычайно высокой частоты (EHF). Это обращение связано с восточноевропейскими странами (например, бывшими СССР странами). Российский журнал «Миллиметровые волны в биологии и медицине» изучает научные основы и клиническое применение миллиметровой терапии.
Полицейский радар скорости
Дорожная полиция использует обнаруживающие скорость радары в Ka-диапазоне (33,4 — 36,0 ГГц).
30 ггц какое излучение
Радиоизлуче́ние (радиово́лны, радиочастоты) — электромагнитное излучение с длинами волн 5 × 10 -5 — 10 10 метров и частотами, соответственно, от 6 × 10 12 Гц и до нескольких Гц [1] . Радиоволны используются при передаче данных в радиосетях.
Содержание
Диапазоны частот
Классификация по международному регламенту радиосвязи
Примечания
- ↑ Гл. редактор Прохоров А. М. Большой энциклопедический словарь/Физика.
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «Радиоволны» в других словарях:
РАДИОВОЛНЫ — электромагнитные волны с частотой меньше 6000 ГГц (с длиной волны ? больше 100 мкм). Радиоволны с различной ? отличаются по особенностям при распространении в околоземном пространстве и по методам генерации, усиления и излучения. Их делят на… … Большой Энциклопедический словарь
РАДИОВОЛНЫ — РАДИОВОЛНЫ, вид ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ с очень высокой длиной волны. Радиоволны различаются по их ЧАСТОТАМ, выраженным в килогерцах (кгц), мегагерцах (Мгц) или гигагерцах (Ггц). Звуковые волны имеют низкую частоту. Сигналы передаются в… … Научно-технический энциклопедический словарь
РАДИОВОЛНЫ — (от лат. radio излучаю), электромагнитные волны с длиной волны К от 5•10 5 и до 1010 м (частотой (о от 6•1012 Гц до неск. Гц). Таблица 1. В опытах Г. Герца (1888) впервые были получены электромагн. волны с l в неск. десятков см. В 1895 99 А. С.… … Физическая энциклопедия
радиоволны — Электромагнитные волны с частотами до 3000 ГГц, распространяющиеся в среде без искусственных направляющих устройств (ГОСТ 24375). [ОСТ 45.124 2000 ] радиоволны Электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц, распространяющиеся в среде без… … Справочник технического переводчика
Радиоволны — см. Излучение … Российская энциклопедия по охране труда
РАДИОВОЛНЫ — разновидность электромагнитных волн, длина которых от 0,05 мм до 100 км (частота от 6∙1012 Гц до нескольких герц). Используются в научных исследованиях, для передачи различной информации без проводов на любые расстояния, в телевидении,… … Большая политехническая энциклопедия
радиоволны — электрические магнитные волны с длиной волны λ от 5·10 5 до 108 м (частотой от 6·1012 Гц до нескольких Гц. Радиоволны с различным λ отличаются по особенностям при распространении в околоземном пространстве и по методам генерации, усиления и… … Энциклопедический словарь
радиоволны — radijo bangos statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. broadcast waves; radio waves vok. Funkwellen, f; Radiowellen, f rus. радиоволны, f pranc. ondes hertziennes, f; ondes radio, f; ondes radio électriques, f … Fizikos terminų žodynas
радиоволны — 185 радиоволны: Электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц, распространяющиеся в среде без искусственных направляющих линий. [ГОСТ 24375 80, статья 19] Источник: ГОСТ Р 53801 2010: Связь федеральная. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Радиоволны — (от Радио. электромагнитные волны с длиной волны > 500 мкм (частотой Большая советская энциклопедия
Теория радиоволн: ликбез
Думаю все крутили ручку радиоприемника, переключая между «УКВ», «ДВ», «СВ» и слышали шипение из динамиков.
Но кроме расшифровки сокращений, не все понимают, что скрывается за этими буквами.
Давайте ближе познакомимся с теорией радиоволн.Радиоволна
Длина волны(λ) — это расстояние между соседними гребнями волны.
Амплитуда(а) — максимальное отклонения от среднего значения при колебательном движении.
Период(T) — время одного полного колебательного движения
Частота(v) — количество полных периодов в секундуСуществует формула, позволяющая определять длину волны по частоте:
Где: длина волны(м) равна отношению скорости света(км/ч) к частоте (кГц)«УКВ», «ДВ», «СВ»
Сверхдлинные волны — v = 3—30 кГц (λ = 10—100 км).
Имеют свойство проникать вглубь толщи воды до 20 м и в связи с этим применяются для связи с подводными лодками, причем, лодке не обязательно всплывать на эту глубину, достаточно выкинуть радио буй до этого уровня.
Эти волны могут распространяться вплоть до огибания земли, расстояние между земной поверхностью и ионосферой, представляет для них «волновод», по которому они беспрепятственно распространяются.Длинные волны(ДВ) v = 150—450 кГц (λ = 2000—670 м).
Этот тип радиоволны обладает свойством огибать препятствия, используется для связи на большие расстояния. Также обладает слабой проникающей способностью, так что если у вас нет выносной антенны, вам вряд ли удастся поймать какую-либо радиостанцию.Средние волны (СВ) v = 500—1600 кГц (λ = 600—190 м).
Эти радиоволны хорошо отражаются от ионосферы, находящейся на расстоянии 100-450 км над поверхностью земли.Особенность этих волн в том, что в дневное время они поглощаются ионосферой и эффекта отражения не происходит. Этот эффект используется практически, для связи, обычно на несколько сотен километров в ночное время.Короткие волны (КВ) v= 3—30 МГц (λ = 100—10 м).
Подобно средним волнам, хорошо отражаются от ионосферы, но в отличии от них, не зависимо от времени суток. Могут распространяться на большие расстояния(несколько тысяч км) за счет пере отражений от ионосферы и поверхности земли, такое распространение называют скачковым. Передатчиков большой мощности для этого не требуется.Ультракороткие Волны(УКВ) v = 30 МГц — 300 МГц (λ = 10—1 м).
Эти волны могут огибать препятствия размером в несколько метров, а также имеют хорошую проникающую способность. За счет таких свойств, этот диапазон широко используется для радио трансляций. Недостатком является их сравнительно быстрое затухание при встрече с препятствиями.
Существует формула, которая позволяет рассчитать дальность связи в УКВ диапазоне:Так к примеру при радиотрансляции с останкинской телебашни высотой 500 м на приемную антенну высотой 10 м, дальность связи при условии прямой видимости составит около 100 км.
Высокие частоты (ВЧ-сантиметровый диапазон) v = 300 МГц — 3 ГГц (λ = 1—0,1 м).
Не огибают препятствия и имеют хорошую проникающую способность. Используются в сетях сотовой связи и wi-fi сетях.
Еще одной интересной особенностью волн этого диапазона, является то, что молекулы воды, способны максимально поглощать их энергию и преобразовывать ее в тепловую. Этот эффект используется в микроволновых печах.
Как видите, wi-fi оборудование и микроволновые печи работают в одном диапазоне и могут воздействовать на воду, поэтому, спать в обнимку с wi-fi роутером, длительное время не стоит.Крайне высокие частоты (КВЧ-миллиметровый диапазон) v = 3 ГГц — 30 ГГц (λ = 0,1—0,01 м).
Отражаются практически всеми препятствиями, свободно проникают через ионосферу. За счет своих свойств используются в космической связи.AM — FM
Зачастую, приемные устройства имеют положения переключателей am-fm, что же это такое:
AM — амплитудная модуляция
Это изменение амплитуды несущей частоты под действием кодирующего колебания, к примеру голоса из микрофона.
АМ — первый вид модуляции придуманный человеком. Из недостатков, как и любой аналоговый вид модуляции, имеет низкую помехоустойчивость.FM — частотная модуляция
Это изменение несущей частоты под воздействие кодирующего колебания.
Хотя, это тоже аналоговый вид модуляции, но он имеет более высокую помехоустойчивость чем АМ и поэтому широко применяется в звуковом сопровождении ТВ трансляций и УКВ вещании.На самом деле у описанных видом модуляции есть подвиды, но их описание не входит в материал данной статьи.
Еще термины
Интерференция — в результате отражений волн от различных препятствий, волны складываются. В случае сложения в одинаковых фазах, амплитуда начальной волны может увеличиться, при сложении в противоположных фазах, амплитуда может уменьшиться вплоть до нуля.
Это явление более всего проявляется при приеме УКВ ЧМ и ТВ сигнала.
Поэтому, к примеру внутри помещения качество приема на комнатную антенну ТВ сильно «плавает».Дифракция — явление, возникающее при встрече радиоволны с препятствиями, в результате чего, волна может менять амплитуду, фазу и направление.
Данное явление объясняет связь на КВ и СВ через ионосферу, когда волна отражается от различных неоднородностей и заряженных частиц и тем самым, меняет направление распространения.
Этим же явлением объясняется способность радиоволн распространяться без прямой видимости, огибая земную поверхность. Для этого длина волны должна быть соразмерна препятствию.30 ггц какое излучение
Радиочастоты — частоты или полосы частот в диапазоне от 3 Гц 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 механической вибрации, 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 выдается 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 от 0.3*10 N Гц до 3*10 N Гц, где N — номер диапазона. Российский ГОСТ 24375-80 почти полностью повторяет эту классификацию.
микроволновые печи, спутниковая навигация.
Классификация ГОСТ 24375-80 не получила широкого распространения и в ряде случаев вступает в противоречие с национальными стандартами (ГОСТ) в области радиоэлектроники. 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 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 распространенный 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) .
Классификация по способу распространения.
Прямые волны — радиоволны, распространяющиеся в свободном пространстве от одного объекта 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 объектов и Земли можно пренебречь.
Земные или поверхностные — радиоволны, распространяющиеся вдоль сферической поверхности Земли и частично огибающие ее вследствие явления дифракции. Способность волны огибать встречаемые препятствия и дифрагировать вокруг них, как известно, определяется соотношением между длиной волны и размерами препятствий. Чем короче длина волны, тем слабее проявляется дифракция. По этой причине волны диапазонов УВЧ и выше очень слабо дифрагируют вокруг поверхности земного шара и дальность их распространения в первом приближении определяется расстоянием прямой видимости (прямые волны).
Тропосферные — радиоволны диапазонов ОВЧ и УВЧ, распространяющиеся за счет 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 счет однократного или многократного отражения от ионосферы и поверхности Земли.
Направляемые — радиоволны, распространяющиеся в направляющих системах (радиоволноводах)
Что такое электромагнитное излучение и как оно влияет на человека
Электромагнитное излучение – это колебания электрического и магнитного полей. Скорость распространения в вакууме равна скорости света (около 300 000 км/с). В других средах скорость распространения излучения меньше.
Электромагнитное излучение классифицируется по частотным диапазонам. Границы между диапазонами весьма условны, в них нет резких переходов.
- Видимый свет. Это самый узкий диапазон во всем спектре. Человек может воспринимать только его. Видимый свет сочетает в себе цвета радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. За красным цветом находится инфракрасное излучение, за фиолетовым – ультрафиолетовое, но они уже не различимы человеческим глазом.
Волны видимого света очень короткие и высокочастотные. Длина таких волн – одна миллиардная часть метра или один миллиард нанометров. Видимый свет от Солнца – своеобразный коктейль, в котором смешаны три основных цвета: красный, желтый и синий.
- Ультрафиолетовое излучение – часть спектра между видимым светом и рентгеном. Ультрафиолетовое излучение используется для создания световых эффектов на сцене театра, дискотеках; банкноты некоторых стран содержат защитные элементы, видимые только при ультрафиолете.
- Инфракрасное излучение является частью спектра между видимым светом и короткими радиоволнами. Инфракрасное излучение – это скорее тепло, чем свет: каждое нагретое твердое или жидкое тело испускает непрерывный инфракрасный спектр. Чем выше температура нагревания, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.
- Рентгеновское излучение (рентген) . Волны рентгеновского излучения обладают свойством проходить сквозь вещество и не поглощаться слишком сильно. Видимый свет такой способностью не обладает. Благодаря рентгену некоторые кристаллы могут светиться.
- Гамма-излучение – это наиболее короткие электромагнитные волны, которые проходят сквозь вещество без поглощения: они могут преодолеть однометровую стену из бетона и свинцовую преграду толщиной в несколько сантиметров.
ВАЖНО! Необходимо избегать рентгеновского и гаммы-излучений, так как они представляют для человека потенциальную опасность.
Шкала электромагнитных излучений
Процессы, происходящие в космосе, и объекты, которые там находятся, порождают электромагнитные излучения. Шкала волн является методом регистрации электромагнитных излучений.
Детальная иллюстрация спектрального диапазона представлена на рисунке. Границы на такой шкале условны.
Основные источники электромагнитного излучения
- Линии электропередач. На расстоянии 10 метров они создают угрозу для здоровья человека, поэтому их размещают на большой высоте либо закапывают глубоко в землю.
- Электротранспорт. Сюда входят электрокары, электрички, метро, трамваи и троллейбусы, а также лифты. Самым вредным воздействием обладает метро. Лучше передвигаться пешком или на собственном транспорте.
- Спутниковая система. К счастью, сильное излучение, сталкиваясь с поверхностью Земли, рассеивается, и до людей долетает только малая часть опасности.
- Функциональные передатчики: радары и локаторы. Они излучают электромагнитное поле на расстоянии 1 км, поэтому все аэропорты и метеорологические станции размещаются как можно дальше от городов.
Излучение от бытовых электроприборов
Широко распространенными источниками электромагнитного излучения являются бытовые приборы, которые находятся у нас дома.
- Мобильные телефоны. Излучение от наших смартфонов не превышает установленные нормы, но когда мы звоним кому-то, после набора номера идет соединение базовой станции с телефоном. В этот момент сильно превышается норма, так что подносите телефон к уху не сразу, а через несколько секунд после набора номера.
- Компьютер. Излучение также не превышает норму, но при длительной работе СанПин рекомендует каждый час делать перерыв на 5-15 минут.
- Микроволновая печь. Корпус микроволновки создает защиту от излучений, но не на 100%. Находиться рядом с микроволновкой – опасно: излучение проникает под кожу человека на 2 см, запуская патологические процессы. Во время работы СВЧ-печи соблюдайте расстояние в 1-1,5 метра от нее. . Современные плазменные телевизоры не представляют большой опасности, а вот старых с кинескопами стоит опасаться и держаться на расстоянии минимум 1,5 м.
- Фен. Когда фен работает, он создает электромагнитное поле огромной силы. В это время мы сушим голову достаточно долго и держим фен близко к голове. Чтобы снизить опасность, пользуйтесь феном максимум 1 раз в неделю. Суша волосы вечером, вы можете вызвать бессонницу.
- Электробритва. Вместо нее приобретите обычный станок, а если привыкли – электробритву на аккумуляторе. Это в значительной мере снизит электромагнитную нагрузку на организм.
- Зарядные устройства создают поле во все стороны на расстоянии 1 м. Во время зарядки вашего гаджета не находитесь близко к нему, а после зарядки отсоедините устройство из розетки, чтобы излучения не было.
- Электропроводка и розетки.Кабеля, отходящие от электрощитов, представляют особую опасность. Расстояние от кабеля до спального места должно быть минимум 5 метров.
- Энергосберегающие лампы также излучают электромагнитные волны. Это касается люминесцентных и светодиодных ламп. Установите галогеновую лампу или лампу накаливания: они ничего не излучают и не представляют опасности.
Установленные нормы ЭМИ для человека
Каждый орган в нашем теле вибрирует. Благодаря вибрации вокруг нас создается электромагнитное поле, содействующее гармоничной работе всего организма. Когда на наше биополе воздействуют другие магнитные поля, это вызывает в нем изменения. Иногда организм справляется с влиянием, иногда – нет. Это становится причиной ухудшения самочувствия.
Даже большое скопление людей создает электрический заряд в атмосфере. Полностью изолироваться от электромагнитного излучения невозможно. Есть допустимый уровень ЭМИ, который лучше не превышать.
Вот безопасные для здоровья нормы:
- 30-300 кГц, возникающие при напряженности поля 25 Вольт на метр (В/м),
- 0,3-3 МГц, при напряженности 15 В/м,
- 3-30 МГц – напряженность 10 В/м,
- 30-300 МГц – напряженность 3 В/м,
- 300 МГц-300 ГГц – напряженность 10 мкВт/см 2 .
При таких частотах работают гаджеты, радио- и телеаппаратура.
Воздействие электромагнитных лучей на человека
Нервная система чрезвычайна чувствительна к влиянию электромагнитных лучей: нервные клетки уменьшают свою проводимость. В результате ухудшается память, притупляется чувство координации.
При воздействии ЭМИ на человека не только подавляется иммунитет – он начинает атаковать организм.
ВАЖНО! Для беременных женщин электромагнитное излучение представляет особую опасность: снижается скорость развития плода, появляются дефекты в формировании органов, велика вероятность преждевременных родов.
Защита от электромагнитных излучений
- Если вы проводите много времени за компьютером, запомните одно правило: расстояние между лицом и монитором должно быть около метра.
- Уровень электромагнитного излучения бытовой техники, которую вы покупаете, не должен доходить до отметки «минимум». Обратитесь к продавцу-консультанту. Он поможет выбрать наиболее безопасную технику.
- Ваша кровать не должна находиться рядом с местом, где проложена электропроводка. Расположите спальное место в противоположном конце комнаты.
- Установите защитный экран на компьютер. Он выполнен в виде мелкой металлической сетки и действует по принципу Фарадея: вбирает в себя все излучение, защищая пользователя.
- Сократите пребывание в электрифицированном общественном транспорте. Отдавайте предпочтение пешей ходьбе, велосипеду.
Как проверить уровень электромагнитного излучения в домашних условиях
Точно обрисовать, как обстоят дела с электромагнитным излучением в вашем доме, могут только специалисты. Когда в службу СЭС поступает объявление о превышении допустимой нормы ЭМИ, на место выезжают работники со специальными приборами, позволяющими получить точные данные. Показатели обрабатываются. Если они завышены, предпринимаются определенные меры. Первым делом выясняют причину неполадки. Это может быть ошибка в строительстве, проектировании, неправильная эксплуатация.
Множество частот в радиосвязи
Мир радиосвязи – это мир частот. Это справедливо в рамках отдельной системы или даже отдельной печатной платы, учитывая, что одна RF система может использовать сигналы в нескольких частотных диапазонах. Но на данный момент мы хотим взглянуть на вещательный контекст, в котором существует конкретная радиочастотная система, название, которое мы даем этой концепции, – это «электромагнитный спектр».
Более конкретно мы обсудим часть электромагнитного спектра, которая используется для радиочастотной связи. В электромагнитный спектр включаются свет, а также крайние низкочастотные радиоволны, которые имею ограниченное применение в инженерных системах. Свет – полезный способ передачи информации, но он ведет себя совсем иначе в отличие от среднечастотного электромагнитного излучения (ЭМИ), и, следовательно, мы помещаем его в отдельной категории, в оптической связи, а не в беспроводной связи. Низкочастотное ЭМИ имеет специализированное использование, а также постоянно генерируется по всему миру электросетью, поэтому оно не является частью основного направления беспроводной связи.
Частоты: почему и как
Прежде чем обсуждать различные категории частот, давайте рассмотрим две основные проблемы. Почему мы используем так много разных частот? И как разработчик определяет, какая частота подходит для конкретного приложения?
Помехи
Два или более передатчика, работающие на одной и той же частоте, создают помехи, то есть они затрудняют приемному устройству отделение необходимого радиочастотного сигнала от нерелевантных радиочастотных сигналов. Данная проблема в значительной степени исчезает при использовании разных частот. ЭМИ на одной частоте не «повреждает» ЭМИ на другой частоте, и нерелевантные сигналы легко игнорируются посредством фильтрации.
Адекватное разделение по частотам позволяет игнорировать мешающий сигналРазумеется, помехи не исчезают только из-за того, что два сигнала будут разделены несколькими герцами: большее разделение по частоте приводит к меньшим взаимным помехам. Тем не менее, использование разных частот для разных типов радиосвязи удивительно эффективно: каждый день во всем мире многочисленные беспроводные системы работают одновременно без существенной потери функциональности.
Выбор частоты
Характеристики ЭМИ варьируются в зависимости от частоты. Например, волны на крайних низких частотах могут эффективно проникать в воду и, следовательно, могут быть полезны, когда вам нужно организовать связь с подводной лодкой. В качестве другого примера, некоторые частоты позволяют радиосигналу перемещаться на очень большие расстояние, потому что эти частоты испытывают атмосферную рефракцию (преломление). Дело в том, что главные задачи конкретной радиочастотной системы сильно влияют на процесс выбора диапазона рабочих частот.
Ионосферная рефракция (преломление) обеспечивает связь на большие расстоянияВ предыдущем параграфе упоминались примеры, в которых частота влияет на характеристики распространения. Однако часто более важным является ширина полосы (в аналоговых системах) или скорость передачи данных (в цифровых системах).
Если вы хотите беспроводным способом передать аудиосигнал с частотными компонентами до 10 кГц, вы не можете использовать частоту передачи (т.е. несущую) 5 кГц. Частота соответствует скорости, с которой сигнал передает информацию, поэтому вы не можете «вставить» 10 кГц аудиоинформации в несущую 5 кГц. Кроме того, практические соображения требуют, чтобы несущая частота была значительно выше, чем информационная (т.е. низкочастотная) частота. Таким образом, системы с более широкой полосой частот и более высокой скоростью передачи данных должны занимать более высокочастотные участки электромагнитного спектра.
Представляющие интерес частоты
Радиочастотный спектр (т.е. часть электромагнитного спектра, используемая для радиосвязи) простирается от полосы очень низких частот (ОНЧ, VLF) до полосы крайне высоких частот (КВЧ, EHF), то есть от примерно 3 кГц до 300 ГГц. Другие полосы, разделяющие ОНЧ от КВЧ, включают в себя:
- НЧ (низкие частоты, LF);
- СЧ (средние частоты, MF);
- ВЧ (высокие частоты, HF);
- ОВЧ (очень высокие частоты, VHF);
- УВЧ (ультравысокие частоты, UHF);
- СВЧ (сверхвысокие частоты, SHF).
Это разделение довольно произвольно, и нет никакой острой необходимости знать точные диапазоны частот. Было бы лучше просто привести несколько примеров категорий беспроводной связи, которые можно найти в разных частях спектра, потому что это поможет нам получить интуитивное понимание того, какие диапазоны частот более подходят для определенных типов систем:
- AM радиосвязь (с амплитудной модуляцией) использует диапазон СЧ/MF; более конкретно, несущие частоты варьируются от 540 до 1600 кГц. По опыту мы знаем, что AM радио обладает хорошим расстоянием и устойчиво к физическим помехам от зданий, но AM не обладает репутацией отличного качества звука.
- FM радиосвязь (с частотной модуляцией) использует диапазон ОВЧ/VHF с несущими частотами от 88,1 до 108,1 МГц. Допустимое отклонение от несущей в FM значительно выше, чем в AM, что означает, что FM сигналы могут передавать больше информации за единицу времени, чем AM сигналы. (Имейте в виду, что в этом контексте «AM» и «FM» относятся к стандартизированным категориям радиопередачи, а не к амплитудной и частотной модуляции в целом.)
- Цифровые системы связи, такие как Bluetooth и некоторые из протоколов 802.11 работают в диапазоне единиц гигагерц, более конкретно, на частотах около 2,4 ГГц. Это, как правило, системы малого радиуса действия, но они обеспечивают надежную связь, а высокая несущая частота обеспечивает высокие скорости передачи данных. Эти протоколы могут использоваться небольшими устройствами, что обеспечивает относительно длительный срок службы батареи.
- Спутники (очевидно, представляют собой приложение, в котором большое расстояние имеет важное значение) имеют тенденцию работать на очень высоких частотах. На нижнем конце этого диапазона (1–2 ГГц) находится L диапазон, который используется GPS спутниками. C диапазон (4–8 ГГц) используется, например, сетями спутникового телевидения. Ku диапазон, который простирается до впечатляющей частоты 18 ГГц, используется для различных спутниковых применений и является важной частью оборудования связи на МКС (международной космической станции).
От ЭМИ к свету
Указанные выше спутниковые частоты в основном остаются в радиочастотном спектре в секции СВЧ/SHF. Полоса КВЧ/EHF служит переходом между радиоволнами и оптическими волнами; СВЧ сигналы более серьезно задерживаются газами и влажностью в атмосфере, и это напоминает нам об оптическом излучении и его неспособности проникать через непрозрачные объекты. Сигналы с частотами, превышающими полосу КВЧ, классифицируются как инфракрасное излучение, а не как радиоволны:
Полосы частот оптического излучения