Диапазоны радиочастот и длин радиоволн

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 механическом колебании, радиочастоты обычно относятся к электромагнитным колебаниям.

Частоты GSM LTE в Украине:

• GSM 900: 890-915 / 935-960Мгц
• LTE 900: 880-915 / 925-960 Мгц
• GSM 1800/ LTE 1800: 1710-1785 /  1805-1880Мгц
• 3G 2100: 1965-1980 /  2155-2170 Мгц
• LTE 2600: 2510-2690 Мгц

№	Диапазон длин волн	Название диапазона волн	Диапазон частот	Название диапазона частот	Применение
1	100 Мм — 10 Мм	Декамегаметровые	3—30 Гц	Крайне низкие (КНЧ)	Связь с подводными лодками, геофизические исследования
2	10 Мм — 1 Мм	Мегаметровые	30—300 Гц	Сверхнизкие (СНЧ)	Связь с подводными лодками, геофизические исследования
3	1000 км — 100 км	Гектокилометровые	300—3000 Гц	Инфранизкие (ИНЧ)	Связь с подводными лодками
4	100 км — 10 км	Мириаметровые	3—30 кГц	Очень низкие (ОНЧ)	Служба точного времени, радиосвязь с подводными лодками
5	10 км — 1 км	Километровые	30—300 кГц	Низкие (НЧ)	Радиовещание, радиосвязь земной волной, радионавигация
6	1000 м — 100 м	Гектометровые	300—3000 кГц	Средние (СЧ)	Радиовещание и радиосвязь земной волной и ионосферная
7	100 м — 10 м	Декаметровые	3—30 МГц	Высокие (ВЧ)	Радиовещание и радиосвязь ионосферная, загоризонтная радиолокация, рации
8	10 м — 1 м	Метровые волны	30—300 МГц	Очень высокие (ОВЧ)	Телевидение, радиовещание, радиосвязь тропосферная и прямой волной, рации, УВЧ-терапия,
9	1000 мм — 100 мм	Дециметровые	300—3000 МГц	Ультравысокие (УВЧ)	Телевидение, радиосвязь тропосферная и прямой волной, мобильные телефоны, рации, микроволновые печи, спутниковая навигация.
10	100 мм — 10 мм	Сантиметровые	3—30 ГГц	Сверхвысокие (СВЧ)	Радиолокация, интернет, спутниковое телевещание, спутниковая- и радиосвязь прямой волной, беспроводные компьютерные сети.
11	10 мм — 1 мм	Миллиметровые	30—300 ГГц	Крайне высокие (КВЧ)	Радиоастрономия, высокоскоростная радиорелейная связь, радиолокация (метеорологическая, управление вооружением), медицина, спутниковая радиосвязь.
12	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).

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 распространённый термин микроволны.

Диапазоны частот. Радиоволны — презентация онлайн

Радиоволны – разновидность
электромагнитных волн, существование
которых предсказал в 1864 г. британский
физик, математик и механик Джеймс Клерк
Ма́ксвелл, автор теории электромагнитного
поля.
Теория Максвелла
Впервые на практике существование электромагнитных волн
доказал в 1887 г. немецкий физик Ге́нрих Ру́дольф Герц,
работавший в то время профессором физики технического
университета в Карлсруэ. Следует сказать, что Герц взялся за
этот эксперимент вовсе не потому, что был согласен с
Максвеллом. Как раз наоборот, он предполагал, что Максвелл
ошибался, и электромагнитных волн в действительности нет.
Это он и хотел доказать.
Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором
электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля,
например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или
когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за
другом импульсов тока.
Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью
переносимой энергии. Частота электромагнитных волн показывает, сколько раз в
секунду изменяется в излучателе направление электрического тока и, следовательно,
сколько раз в секунду изменяется в каждой точке пространства величина
электрического и магнитного полей.
Измеряется частота в герцах (Гц) – единицах названных именем великого
немецкого ученого Генриха Рудольфа Герца. 1 Гц – это одно колебание в секунду,
1 мегагерц (МГц) – миллион колебаний в секунду.
Электромагнитные волны свободно проходят через воздух или космическое
пространство (вакуум). Но если на пути волн встречается металлический
провод, антенна или любое другое проводящее тело, то они отдают ему
свою энергию, вызывая тем самым в этом проводнике переменный
электрический ток. Но не вся энергия волны поглощается проводником,
часть ее отражается от его поверхности и либо уходит обратно, либо
рассеивается в пространстве. Кстати, на этом основано применение
электромагнитных волн в радиолокации.
Еще одним полезным свойством электромагнитных волн является
их способность огибать на своем пути некоторые препятствия. Но
это возможно лишь в том случае, когда размеры объекта меньше,
чем длина волны, или сравнимы с ней. Например, чтобы
обнаружить самолет, длина радиоволны локатора должна быть
меньше его геометрических размеров (менее 10 м). Если же тело
больше, чем длина волны, оно может отразить ее. Но может и не
отразить. Вспомните военную технологию снижения заметности
«Stealth», в рамках которой разработаны соответствующие
геометрические формы, радиопоглощающие материалы и
покрытия для уменьшения заметности объектов для локаторов.
Энергия, которую несут электромагнитные волны, зависит от
мощности генератора (излучателя) и расстояния до него. По
научному это звучит так: поток энергии, приходящийся на
единицу площади, прямо пропорционален мощности
излучения и обратно пропорционален квадрату расстояния
до излучателя. Это значит, что дальность связи зависит от
мощности передатчика, но в гораздо большей степени от
расстояния до него.
Диапазон частот – это полоса частот,
ограниченная определёнными значениями.
Все электромагнитные волны распространяются в вакууме со
скоростью, равной скорости света. Различаются они длиной волны,
или частотой. Между ними нет резкой границы. Одна разновидность
электромагнитных волн плавно переходит в другую.
В зависимости от длины волны, весь спектр электромагнитных волн
условно делится на гамма-излучение, рентгеновское излучение,
видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны.
Самую короткую длину волны, всего 2·10−10 м, имеет
гамма-излучение. Все электромагнитные волны,
длина которых превышает длину волны
инфракрасного света и находится в диапазоне от 1
мм до 100 км, относятся к радиоволнам. Это
электромагнитные волны, которые используются в
радиотехнике. Их частота колеблется в диапазоне 3
кГц — 300 ГГц.
Международными соглашениями весь спектр радиоволн,
применяемых в радиосвязи, разбит на диапазоны:
Миллиметровые волны
Волны, имеющие длину от 1 мм до 1 см, называются миллиметровыми. Их частота
находится в диапазоне от 30 до 300 ГГц и называется крайне высокой (КВЧ). Такие волны
используют в радиолокации, космической связи, радиоастрономии.
Спектр радиоволн, используемых для радиовещания, принято делить на
ультракороткие, короткие, средние, длинные и сверхдлинные волны.
Ультракороткие волны
К ультракоротким относят сантиметровые, дециметровые и метровые волны.
Волны длиной от 1 см до 10 см и частотой от 3 до 30 ГГц (сверхвысокие частоты КВЧ)
называются сантиметровыми. Этот диапазон используют для передачи данных через
радиоэфир в спутниковых каналах связи, беспроводных компьютерных сетях Wi – Fi, в
радиолокации и радиосвязи.
Волны с длиной волны в интервале от 10 см до 1 м, частотой 300—3000 МГц
называются дециметровыми, а их частота ультравысокой частотой (УВЧ). Они
используются в радиосвязи, телевидении, рациях, мобильных телефонах,
микроволновых печах.
Волны, длина которых колеблется от 1 м до 10 м, называются метровыми. Чаще всего
их используют для радиосвязи, телевидения и радиовещания на коротком расстоянии.
Короткие волны
Короткие волны – это волны в диапазоне от 10 до 100 м. Их
называют декаметровыми волнами.
Средние волны
Средние, или гектометровые, волны занимают диапазон от 100 м до 1 км.
Длинные волны
Длинные, или километровые, волны находятся в интервале от 1 км до 10 км.
Короткие, средние, и длинные радиоволны волны применяются в радиовещании и
радиосвязи.
Сверхдлинные волны
Все радиоволны, длина которых превышает 10 км, называются сверхдлинными. Их
разделяют на мириаметровые (длина волны от 10 км до 100 км), гектокилометровые (в
интервале от 100 км до 1000 км), мегаметровые (от 1000 км до 10 000 км) и
декамегаметровые (от 10 000 км до 100 000 км).
Сверхдлинные радиоволны используются для связи с подводными лодками.
Децимиллиметровые волны
Отдельно нужно сказать о децимиллиметровых волнах. Такими считаются волны длиной
от 0,1 мм до 1 мм. Их называют также субмиллиметровыми. Это вид электромагнитного
излучения, спектр частот которого располагается между инфракрасным и
сверхвысокочастотным излучением, включающим в себя диапазон дециметровых,
сантиметровых и миллиметровых радиоволн. Хотя по международной классификации
оно относится к радиоволнам, применяют его в основном в медицине и системах
безопасности. В отличие от рентгеновского, оно безопасно для организма человека,
поэтому используется в приборах для сканирования органов человеческого тела. В
аэропортах с его помощью «просвечивают» багаж пассажиров. В физике его называют
терагерцевым излучением из-за высокой частоты, расположенной в диапазоне 1011—
1013 Гц.

Обзор диапазонов частот и их применения | Блог о дизайне печатных плат

Ключевые выводы

• Диапазон ELF используется для подводной связи, особенно для трубопроводного транспорта.

• СЧ-диапазон охватывает AM-радиовещание, связь «берег-море», передачу сигналов бедствия и т. д.

• ТГФ используется в качестве альтернативы рентгеновскому излучению и используется для получения изображений с частотой Терагерц.

 

Электромагнитный спектр охватывает все электромагнитные излучения, расположенные по частоте и длине волны

Вы когда-нибудь задумывались, как можно одновременно использовать автомобильный радиоприемник и мобильный телефон? Оба являются своего рода беспроводной связью, но что позволяет им существовать в одном месте без каких-либо перерывов? Это все из-за электромагнитного спектра.

Мобильные телефоны и автомобильные радиоприемники используют разные частотные диапазоны электромагнитного спектра для беспроводной передачи сигнала, что помогает им сосуществовать без особого хаоса. Электромагнитный спектр представляет собой набор всех частот, а энергия, передаваемая электромагнитными волнами, жестко регулируется в зависимости от частотных диапазонов.

Полоса частот может быть описана как набор частот в диапазоне от более низкой частоты до более высокой частоты. Различные полосы частот электромагнитного спектра выделяются для различных приложений.

Электромагнитный спектр 

Электромагнитное излучение — одна из форм распространения энергии в пространстве. Электромагнитная энергия распространяется в виде видимого света, радиоволн, инфракрасных лучей, гамма-лучей и т. д. Электромагнитный спектр охватывает все электромагнитные излучения, расположенные в соответствии с их частотой и длиной волны. Частота и длина волны обратно пропорциональны друг другу.

В электромагнитном спектре чем выше частота, тем меньше длина волны.

Обычно электромагнитный спектр описывается как набор частот, расположенных в порядке возрастания, который включает в себя все различные формы электромагнитного излучения, присутствующие во Вселенной. Электромагнитный спектр простирается от очень длинных радиоволн до очень коротких гамма-лучей. В электромагнитном спектре доступно несколько поддиапазонов, а именно радиоволны, микроволны, рентгеновские лучи, инфракрасные лучи и гамма-лучи. Эти поддиапазоны относятся к определенным полосам частот.

Обозначение полос частот

Диапазон частот	Номер диапазона МСЭ	Частота
Чрезвычайно низкая частота (ELF)	1	3–30 Гц
Сверхнизкая частота (SLF)	2	30–300 Гц
Ультранизкая частота (ULF)	3	300 Гц-3 кГц
Очень низкая частота (VLF)	4	3–30 кГц
Низкочастотный (НЧ)	5	30–300 кГц
Среднечастотный (СЧ)	6	300–3000 кГц
Высокочастотный (ВЧ)	7	3–30 МГц
Очень высокая частота (ОВЧ)	8	30–300 МГц
Ультравысокая частота (УВЧ)	9	300–3000 МГц
Сверхвысокая частота (СВЧ)	10	3–30 ГГц
Чрезвычайно высокая частота (КВЧ)	11	30–300 ГГц
Терагерц или чрезвычайно высокая частота (THF)	12	300–3000 ГГц

Классификация полос частот МСЭ

Полосы частот определяются Международным союзом электросвязи (МСЭ). Полосы частот ITU варьируются от самой низкой частоты до десятикратной самой низкой частоты. МСЭ координирует генерацию и передачу этих полос электромагнитных частот вместе с нормативными законами региона, в котором они используются. Они способствуют глобальному совместному использованию электромагнитного спектра и помогают улучшать телекоммуникационную инфраструктуру, тем самым участвуя в глобальном развитии. Согласно ITU, электромагнитный спектр классифицируется по различным полосам частот с номерами полос от 1 до 12. В приведенной выше таблице представлена ​​классификация полос частот ITU.

Роль IEEE в обозначении полос частот

Частота	Обозначение ленты
3–30 МГц	ВЧ
30–300 МГц	ОВЧ
300–1000 МГц	УЛФ
1–2 ГГц	л
2–4 ГГц	С
4–8 ГГц	С
8–12 ГГц	Х
12–18 ГГц	Ку
18–27 ГГц	К
27–40 ГГц	Ка
40–75 ГГц	В
75–110 ГГц	Вт
110–300 ГГц	мм или G

Классификация частотных диапазонов IEEE

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) внес значительный вклад в обозначение частотных диапазонов, которые используются в радиолокационных, наземных и спутниковых приложениях. Они дополнительно разделили микроволновый диапазон электромагнитного спектра и стандартизировали классификацию, обозначив каждый поддиапазон буквой. В таблице выше представлена ​​классификация частотных диапазонов IEEE.

Диапазоны частот и приложения

Здесь представлен обзор применений частотных диапазонов согласно классификации ITU.

• ELF — Этот диапазон частот используется для подводной связи, особенно для трубопроводного транспорта.
• SLF — Используется для подводной связи и в электросети (не в качестве передаваемой волны).
• ULF — Используется для горных коммуникаций и военных применений.
• ОНЧ — Поскольку эта полоса частот обладает способностью проникать сквозь грязь и скалы, она используется в геофизических приложениях, навигации, беспроводном мониторинге сердца и т. д.
• НЧ — В Европе и некоторых частях Азии НЧ-диапазон используется в AM-вещании. Другие приложения диапазона LF включают RFID, любительское радио и навигацию.
• ПВ — Эта полоса частот охватывает АМ-радиовещание, связь «берег-море», передачу сигналов бедствия и т. д.
• HF — Этот диапазон также называют коротковолновым диапазоном. Это наиболее полезно в авиационной связи, любительской радиосвязи и радиовещании о погоде.
• VHF — Этот диапазон используется для аналогового телевизионного вещания, FM-радиовещания, медицинского оборудования, использующего магнитно-резонансную томографию, мобильных наземных и морских систем связи.
• UHF — Эта полоса частот имеет важное значение в современных системах беспроводной связи с приложениями в спутниковом телевидении, WiFi, GPS, Bluetooth, телевизионном вещании, мобильной связи, такой как услуги GSM, CDMA и LTE.
• ШФ — Современные технологии связи, современные радары, услуги DTH, канал Wi-Fi 5 ГГц, радиоастрономия, мобильные сети, спутники телевизионного вещания, микроволновые устройства, спутники вещания и любительское радио — вот лишь некоторые из областей применения СВЧ.
• КВЧ — КВЧ используется в радиоастрономии, радиолюбительстве, дистанционном зондировании на СВЧ и в высокочастотных СВЧ реле.
• ТГФ — ТГФ используется в качестве альтернативы рентгеновскому излучению и используется для получения изображений с частотой Терагерц. Другие приложения включают терагерцовую пространственно-временную спектроскопию, физику твердого тела и терагерцовую вычислительность.

Среди передовых технологий возрастает влияние полос электромагнитных частот и их приложений. Cadence может помочь вам в разработке систем, использующих диапазоны электромагнитных частот, таких как радиочастотные системы и микроволновые схемы.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе последних обновлений. Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, поговорите с нашей командой экспертов.

Свяжитесь с нами

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на Linkedin Посетить сайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

УЧИТЬ БОЛЬШЕ

Полосы частот и приложения — Блог инженеров JEM

Определение полосы частот в учебнике — это интервал в частотной области, ограниченный нижней и верхней частотами. Международный союз электросвязи присвоил этим интервалам обозначения.

Начиная с самого низкого и заканчивая самым высоким, мы перечислим полосы частот, определенные МСЭ, и приведем примеры их соответствующих применений.

Во-первых, 9Диапазон 0051 Extremely Low Frequency  (ELF) идеально подходит для подводной связи. Передатчики в диапазоне 22 Гц этой полосы полезны при очистке скребками, также известной как транспортировка по трубопроводу.   Диапазон сверхнизких частот (SLF) также подходит для подводной связи.

Волны диапазона Ultra Low Frequency (ULF) способны проникать сквозь грязь и скалы. Передача сигнала через землю особенно полезна для защищенной связи, что делает ее пригодной для военных применений. TTE также используется в горнодобывающей промышленности. Точно так же Очень низкочастотный диапазон  (VLF) также может проникать через грязь и камни на некоторое расстояние. Так, геофизики используют ОНЧ-электромагнитные приемники для измерения электропроводности вблизи поверхности земли. Частоты СНЧ выигрывают от их большой дальности и стабильных фазовых характеристик, что позволяет им быть весьма универсальными. Подобно ELF и SLF, VLF также может в некоторой степени проникать в морскую воду; военные могут использовать ОНЧ для связи с подводными лодками у поверхности воды. Исторически VLF использовался для навигационных маяков.

Низкочастотный диапазон (НЧ) в основном используется для AM-вещания в Европе, а также в районах Северной Африки и Азии. Подобно VLF, LF также может использоваться для навигационных радиомаяков. Он также может использоваться для морской связи между судами и берегом, а также для управления трансокеанским воздушным движением. Как и диапазон НЧ, диапазон средних частот (СЧ) также в основном используется для AM-радиовещания.

Диапазон высоких частот (HF) наиболее полезен для коротковолновых радиоприложений, а также для авиационной связи воздух-земля. Дипольные антенны, такие как антенны Яги, счетверенные и логопериодические антенны, работают в более высоких частотах диапазона ВЧ. Поскольку его длина волны колеблется от одного до десяти декаметров (от 10 до 100 метров), диапазон ВЧ также известен как декаметровый диапазон .

Диапазон очень высоких частот (VHF) подходит для тех же приложений, что и диапазон HF. Кроме того, в то время как AM-радио работает в диапазонах LF и MF, FM-радио работает в диапазоне VHF.

Диапазон Ultra High Frequency (UHF), пожалуй, наиболее тесно интегрирован в современную гражданскую жизнь. Помимо военного применения, диапазон УВЧ используется в спутниковом телевидении, мобильных телефонах, Wi-Fi, рациях и GPS.

Находясь в микроволновом диапазоне, диапазон Super High Freq Uency (SHF) также оптимизирован для беспроводной связи. Поскольку относительно меньшие длины волн микроволн позволяют направлять их узкими лучами, диапазон СВЧ оптимален для прямой связи с использованием, например, параболических тарелок и рупорных антенн. Патч-антенны обычно также работают в диапазоне СВЧ. Помимо микроволнового нагрева, СВЧ-диапазон оптимален для спутниковых каналов и радиолокационных передатчиков. Диапазон СВЧ также известен как сантиметровый диапазон  , потому что его длина волны находится в диапазоне от одного до десяти сантиметров.

Наконец, диапазон Extremely High Frequency  (EHF) является самым высоким диапазоном в нашем списке. Он также известен как диапазон миллиметров , потому что его длина волны составляет от одного до десяти миллиметров.