Super hohe Frequenz

Super hohe Frequenz
Frequenzbereich
3 bis 30 GHz
Wellenlängenbereich
10 bis 1 cm
Verwandte Bänder

Super hohe Frequenz (SHF) ist der Itu Bezeichnung für Funkfrequenzen (RF) im Bereich zwischen 3 und 30Gigahertz (GHz). Diese Gruppe von Frequenzen ist auch als die bekannt als die Zentimeterband oder Zentimeterwelle als die Wellenlängen reichen von einem bis zehn Zentimetern. Diese Frequenzen fallen in die Mikrowelle Band, also werden Radiowellen mit diesen Frequenzen als Mikrowellen bezeichnet. Die kleine Wellenlänge der Mikrowellen ermöglicht es ihnen, in schmalen Strahlen von gerichtet zu werden Aperturantennen wie zum Beispiel Parabolgerichte und Hornantennenso werden sie für verwendet Punkt zu Punkt Kommunikations- und Datenverbindungen[1] und für Radar. Dieser Frequenzbereich wird für die meisten verwendet Radar Sender, drahtlose Lans, Satellitenkommunikation, Mikrowellen -Radio -Staffel Links, Satellitentelefone (S Band) und zahlreiche terrestrische Datenverbindungen mit kurzer Reichweite. Sie werden auch zur Heizung in der Industrie verwendet Mikrowellenheizung, medizinisch Diathermie, Mikrowellenhyperthermie Krebs zu behandeln und Lebensmittel zu kochen Mikrowellen.

Frequenzen im SHF -Bereich werden häufig von ihren bezeichnet IEEE Radar Band Bezeichnungen: S, C, X, Ku, K, oder Ka Bandoder nach ähnlich NATO oder EU -Bezeichnungen.

Vermehrung

Eine Vielzahl von Parabolantennen auf einem Kommunikationsturm in Australien für Punkt zu Punkt Mikrowellenkommunikationsverbindungen. Einige haben weiße Plastik Radomen über ihre Öffnungen, um sich vor Regen zu schützen.
X-Band (8 - 12 GHz) Meeresradar Antenne auf einem Schiff. Der rotierende Balken fegt einen vertikalen fächernförmigen Strahl von Mikrowellen um die Wasseroberfläche zum Horizont und erkennt nahe gelegene Schiffe und andere Hindernisse

Mikrowellen ausschließlich durch Sichtlinie; wegen der kleinen Brechung Aufgrund ihrer kurzen Wellenlänge die Grundwelle und ionosphärische Reflexion (Skywave oder "überspringen" Ausbreitung), die mit Funkwellen mit niedrigerer Frequenz gesehen werden, treten nicht auf.[2] Obwohl sie in einigen Fällen für den nützlichen Empfang ausreichen können, um Wände ausreichend Fresnel Zone sind normalerweise erforderlich. Die Wellenlängen sind bei Mikrowellenfrequenzen klein genug RICHTIONAL (hoch gewinnen) Antennen gebaut werden, der schmale Strahlen erzeugen kann. Daher werden sie in verwendet Punkt zu Punkt terrestrische Kommunikationsverbindungen, begrenzt durch den visuellen Horizont auf 48–64 km (30–40 Meilen). Eine solche Antennen mit hoher Gewinn ermöglichen Frequenzwiederverwendung von nahe gelegenen Sendern. Sie werden auch für die Kommunikation mit verwendet Raumfahrzeug Da sind die Wellen nicht gebrochen (gebogen) beim Durchlaufen der Ionosphäre wie niedrigere Frequenzen.

Das Wellenlänge von SHF -Wellen erzeugt starke Reflexionen aus Metallobjekten von der Größe von Automobilen, Flugzeugen, Schiffen und anderen Fahrzeugen. Dies und das Schmale Strahlbreiten möglich mit hohen Gewinnantennen und der niedrigen atmosphärischen Dämpfung im Vergleich zu höheren Frequenzen machen SHF zu den Hauptfrequenzen, die in verwendet werden Radar. Die Abschwächung und Streuung durch Feuchtigkeit in der Atmosphäre nehmen mit Frequenz zu und begrenzen die Verwendung von hohen HF -Frequenzen für Langstreckenanwendungen.

Kleine Mengen an Mikrowellenenergie werden durch Wasserdampfmoleküle in der zufällig verstreut Troposphäre. Dies wird in verwendet Troposcatter Kommunikationssysteme, die bei einigen GHz arbeiten, um über den Horizont hinaus zu kommunizieren. Ein starker Mikrowellenstrahl richtet sich direkt über dem Horizont. wie es durch die durchläuft Tropopause Einige der Mikrowellen sind zurück zur Erde zu einem Empfänger jenseits des Horizontes. Entfernungen von 300 km können erreicht werden. Diese werden hauptsächlich für die militärische Kommunikation verwendet.

Antennen

Mikrowellen werden häufig von getragen Wellenleiter, wie dieses Beispiel von einem Luftraumüberwachung Radarda andere Kabelarten bei SHF -Frequenzen große Stromverluste aufweisen.

Das Wellenlänge von SHF -Wellen sind kurz genug, dass effiziente Übertragungsantennen klein genug sind, um bequem auf Handheld -Geräten montiert zu werden, sodass diese Frequenzen für drahtlose Anwendungen häufig verwendet werden. Zum Beispiel a Viertelwellenpeitsche Die Antenne für das SHF -Band ist zwischen 25 und 2,5 Zentimetern lang. Omnidirektionale Antennen wurden für Anwendungen wie drahtlose Geräte und entwickelt Handys das sind klein genug, um in den Fall des Geräts eingeschlossen zu sein. Die für diese Geräte verwendete Hauptantenne ist die gedruckte Inverted f Antenne (Pifa) bestehend aus a Monopolantenne in einer L -Form gebeugt, hergestellt aus Kupferfolie auf der gedruckte Leiterplatte im Gerät. Klein Ärmeldipole oder Viertelwellenmonopole werden auch verwendet. Das Patchantenne ist ein weiterer häufiger Typ, der oft in die Haut des Flugzeugs integriert ist.

Die Wellenlängen sind auch klein genug, damit SHF -Wellen von schmalen Strahlen fokussiert werden können Hoher Gewinn Richtungsantennen von einem halben Meter bis zu fünf Metern im Durchmesser. Richtungsantennen bei SHF -Frequenzen sind meistens Aperturantennen, wie zum Beispiel Parabolantennen (der häufigste Typ), Linse, Slot und Hornantennen. Große parabolische Antennen können sehr schmale Strahlen von wenigen Grad oder weniger produzieren und müssen oft mit der Hilfe von a gerichtet sein Boresight. Eine andere Art von Antenne, die bei Mikrowellenfrequenzen praktisch ist, ist die Phased Array, bestehend aus vielen Dipolen oder Patchantennen auf einer flachen Oberfläche, die jeder durch a gefüttert wird Phasenwechsler, wodurch der Strahl des Arrays elektronisch gesteuert werden kann. Die kurze Wellenlänge erfordert eine große mechanische Steifigkeit bei großen Antennen, um sicherzustellen, dass die Funkwellen zum Einspannungspunkt der Phase gelangen.

Wellenleiter

Bei Mikrowellenfrequenzen die Kabeltypen (Übertragungsleitung) verwendet, um Frequenzwellen mit niedrigerer Frequenz zu führen, z. Koaxialkabel, haben hohe Stromverluste. Um Mikrowellen zwischen dem Sender oder dem Empfänger und der Antenne mit geringen Verlusten zu transportieren, nannte es daher eine spezielle Art von Metallrohr Wellenleiter muss benutzt werden. Aufgrund der hohen Kosten- und Wartungsanforderungen für lange Wellenläufe, in vielen Mikrowellenantennen die Ausgangsstufe des Senders oder der RF Frontend des Empfängers befindet sich an der Antenne.

Vorteile

SHF -Frequenzen belegen einen "Sweet Spot" in der Funkspektrum Das wird derzeit von vielen neuen Radiodiensten ausgenutzt.[3] Sie sind das niedrigste Frequenzband, bei dem Radiowellen durch günstige Antennen in schmalen Trägern in schmalen Strahlen gerichtet werden können, sodass sie nicht in der Nähe von Sendern auf derselben Frequenz stören, was die Frequenz -Wiederverwendung ermöglicht. Andererseits sind sie die höchsten Frequenzen, die für die leite terrestrische Kommunikation verwendet werden können. höhere Frequenzen in der EHF (Millimeter -Welle) Bande werden von der Atmosphäre stark absorbiert und beschränken die praktischen Ausbreitungsstrecken auf ein Kilometer. Die Hochfrequenz verleiht Mikrowellenkommunikationsverbindungen eine sehr große Informationsablaufkapazität (Bandbreite). In den letzten Jahrzehnten wurden viele neue Festkörperquellen für Mikrowellenenergie entwickelt und Mikrowelle integrierte Schaltkreise Zum ersten Mal signifikant zulassen Signalverarbeitung bei diesen Frequenzen erfolgen. Quellen der EHF -Energie sind viel begrenzter und in einem früheren Entwicklungszustand.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Freedman, S. (September 1946). "Zwei-Wege-Radio für alle" (PDF). Radionachrichten. New York: Ziff-Davis Publications. 36 (3): 25–27. Abgerufen 24. März, 2014. In diesem Artikel wurde vom Beginn der Mikrowellen-Ära den zukünftigen Wert von Mikrowellen für die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation voraus.
  2. ^ Seybold, John S. (2005). Einführung in die HF -Ausbreitung. John Wiley und Söhne. S. 55–58. ISBN 0471743682.
  3. ^ Lee, Thomas H. (2004). Planare Mikrowellenentwicklung: Ein praktischer Leitfaden für Theorie, Messung und Schaltungen. Cambridge University Press. p. 27. ISBN 1316175774.

Externe Links