Elektromagnetické vlny Výukový program obsahuje:
Elektromagnetické vlny     Mikrovlny a milimetrové vlny     Označení pásem radaru / IEEE     Polarizace    

Rádiové spektrum je důležitou součástí mnohem většího elektromagnetického spektra, které zahrnuje nejen rádiové vlny, ale také světlo, infračervené a ultrafialové záření a některé další formy záření.

Pochopení elektromagnetického spektra a toho, co jsou různé formy záření a jak reagují, pomáhá poskytnout vodítka o chování různých forem záření.

Podobně pochopení rádiového spektra a různých vlnových délek a frekvencí je klíčem k pochopení vlastností signálů v různých bodech ve spektru.

Rozdílné vlnové délky a frekvence znamenají, že signály mají různé vlastnosti a mohou být použity různými způsoby: rádiová komunikace na dlouhé vzdálenosti, rádiová komunikace bod-bod, rádiové spoje, které jsou bezpečnější, protože signály neputují tak daleko, satelitní komunikační spoje a mnoho dalších. více. Různé frekvence a části spektra mohou být pro jednu formu rádiové aplikace vhodnější než pro jinou.

Názvy jako LF, MF, HF, VHF a UHF, EHF atd. představují části rádiového spektra nebo rádiového frekvenčního spektra a budou většině lidí známé.

Označení frekvenčních pásem ITU

Mezinárodní telekomunikační unie, ITU je globální organizace regulující využívání rádiového spektra.

Aby bylo možné snadno odkazovat na různé části rádiového spektra, rozdělila ITU rádiové frekvenční spektrum do dvanácti různých pásem, která jsou očíslována od 1 do 12, ale také pojmenována.

Hranice pro různá frekvenční pásma ITU jsou v různých dekádách pro vlnové délky signálů - označení pásem byla vytvořena, když vlnová délka byla metodou pro měření polohy signálu ve spektru.

Protože se v dnešní době používá spíše frekvence než vlnová délka, hranice pro pásma se vyskytují v bodech rovných 1 x 10 ⁿ . Například HF část spektra sahá od 100 metrů do 10 metrů a to odpovídá 3 až 30 MHz.

Tato pásma jsou definována v Radiokomunikačním řádu ITU. Článek 2, ustanovení č. 2.1. Původně zde bylo pouze devět pásem, ale s rostoucím rozsahem využití a budoucím využíváním rádiového spektra je nyní 12 pásem.

Tato frekvenční pásma ITU jsou přijímána a používána po celém světě jako základní definice různých oblastí rádiového frekvenčního spektra.

Vlastnosti a aplikace pásem rádiového spektra

Rádiofrekvenční pásma se rozprostírají v enormně širokém rozsahu frekvencí. Jako takové mají obrovský rozsah různých vlastností, které mají. To znamená, že různá RF pásma mají tendenci být používána pro velmi odlišné aplikace. Také RF návrhy jsou prováděny různými způsoby.

Zajímavé je, že nad 300 GHz absorpce elektromagnetického záření zemskou atmosférou výrazně stoupá až do bodu, který je prakticky neprůhledný. Jak frekvence stoupají výše do blízkého infračerveného záření, stává se opět transparentní a vytváří okno pro tyto a optické

elektromagnetické záření.

V rámci rádiového spektra má však každé z pásem jiné využití pro vše od rádiové komunikace po vysílání, satelitní spojení, radar, mobilní komunikaci, bezdrátové sítě LAN a mnoho dalšího.

Jedním z hlavních rozdílů je způsob, jakým se rádiové signály šíří. Ionosféra a troposféra působí na různých frekvencích a v různé míře. Atmosférická absorpce má také účinky, zejména na některých frekvencích.

V souladu s tím je výběr správné části rádiového spektra pro danou aplikaci zásadní pro úspěšné nasazení rádiového systému, ať už se jedná o rádiovou komunikaci, mobilní komunikaci, datové spoje, radar, dálkový průzkum Země a mnoho dalších aplikací.

Extrémně nízké frekvence, pásmo ELF

Pásmo ELF s extrémně nízkou frekvencí sahá od 3 do 30 Hz a má masivní vlnové délky mezi 100 000 km a 10 000 km.

Vlny na těchto frekvencích jsou velmi dlouhé a používají se pouze pro velmi specifické aplikace. Jejich hlavní použití je pro rádiovou komunikaci s ponorkami, kde velmi dlouhé vlnové délky znamenají, že signály mohou proniknout hluboko pod hladinu moře.

Jedním z problémů s používáním frekvencí těchto frekvencí je to, že jakákoli tradiční forma antény by byla masivní, a proto se ke vysílání signálů této povahy používají jiné techniky.

Super nízké frekvence, pásmo SLF

SLF část rádiového spektra je další pásmo pokrývající 30 až 300 Hz. Opět se jedná o velmi nízkou frekvenci z hlediska rádiových vln a vlnová délka je velmi dlouhá, v rozmezí od 10 000 do 1 000 km.

Opět existuje několik aplikací pro tyto frekvence, hlavní je komunikace s ponorkami.

Vzhledem ke skutečné šířce pásma šířky pásma celého pásma jsou rychlosti signalizace velmi nízké a odeslání zpráv může trvat minuty nebo dokonce hodiny.

Ultra nízké frekvence, pásmo ULF

Pásmo Ultra Low Frequency sahá od 300 do 3000 Hz, což by bylo v rámci zvukového rozsahu, pokud by šlo o zvukový signál.

Aplikace pro signály v tomto pásmu jsou opět omezené, a i když stále zahrnují rádiovou komunikaci s ponorkami, zahrnují také některé rádiové komunikace pro doly a další podzemní prostory.

Velmi nízké frekvence, pásmo VLF

Toto pásmo v rámci označení pásma spektra ITU sahá od 3 do 30 kHz. Zatímco celková šířka pásma je stále velmi úzká a vlnové délky jsou stále velmi dlouhé, tento sektor rádiového spektra má o něco více využití než nižší pásma.

Pásmo se stále používá pro rádiovou komunikaci pro ponorky, ale jsou zde také aktivní některé radionavigační pomůcky VLF a další aplikace zahrnují srdeční monitory a některé geofyzikální aplikace, jako je radar pronikající do země.

Nízká frekvence, LF pásmo

Toto pásmo ITU nebo část rádiového spektra začíná vstupovat do oblasti tradičnější rádiové komunikace.

S rozšířením od 30 do 300 kHz jsou frekvence stále velmi nízké, ale nacházejí více uplatnění.

Hlavními činnostmi v tomto pásmu jsou některé navigační majáky a systémy a také nízkofrekvenční přesné majáky, které přenášejí časové signály – mnoho rádiem řízených hodin používá signály na těchto frekvencích.

Existuje také vysílací pásmo na dlouhých vlnách používané v Evropě a částech Asie. Některé nízkofrekvenční RFID systémy používají tyto frekvence a existují také některá LF amatérská rádiová pásma.

Střední frekvence, pásmo MF

Středofrekvenční pásmo ITU je mnohem známější, protože obsahuje staré vysílací pásmo středních vln.

Pásmo sahá od 300 kHz do 3 MHz a nehledě na pásmo středních vln (které je nyní v důsledku novějších technologií vysílání na ústupu). Obsahuje také některé staré námořní komunikace (opět nahrazené satelitní komunikací), amatérské rádio a řadu dalších funkcí. Některé majáky byly aktivní i v této části spektra.

Na šíření má velký vliv ionosféra. Ve dne to bývá přízemní vlna, ale v noci se rozšiřuje mnohem dále, protože ionizace oblasti D klesá a signály mohou dosahovat vyšších oblastí včetně oblastí E a F. Globální komunikace může být možná, pokud jsou pečlivě zvoleny časy a roční období.

Vysoká frekvence, HF pásmo

Spektrum v HF (KV) části rádiového spektra se rozprostírá od 3 do 30 MHz a je tradičně místem, kde se rádiové komunikace na dlouhé vzdálenosti uskutečňují pomocí ionosféry, aby poskytly globální možnosti. Vzhledem k tomu, že je ovlivněna ionosférou, podmínky jsou velmi proměnlivé a závisí na mnoha faktorech, včetně denní doby, ročního období, stavu slunce, zejména počtu slunečních skvrn a toho, zda došlo k nějakým nedávným slunečním erupcím, typicky výronům koronální hmoty směřujícím k Země.

mnoho služeb se nachází v této části rádiového spektra. Patří mezi ně mezinárodní vysílání, informace o počasí, spojení point-to-point, amatérské rádio, radiostanice na obzoru, letecká komunikace a řada dalších služeb.

Ačkoli existuje mnohem větší závislost na satelitech, které mají tendenci být spolehlivější a nejsou závislé na rozmarech ionosféry, mnoho radiokomunikačních služeb stále používá HF pásma, zejména jako záložní.

Velmi vysoká frekvence, pásmo VHF

VHF nebo velmi vysoké frekvenční pásmo v rámci celkových označení ITU pro rádiové spektrum spadá mezi 30 a 300 MHz a má vlnovou délku mezi 10 a 1 metrem vlnové délky.

Pásma nejsou tak ovlivněna ionosférou, i když občas nižší frekvence ano. Mohou být ovlivněny troposférickými podmínkami, ale obecně se má za to, že vykazují spíše přímočarou formu šíření rádiového signálu. Tato část rádiového spektra bývá využívána pro VHF FM vysílání a novější digitální režimy audio vysílání. Některé televizní přenosy se vyskytují také v některých zemích.

V této části spektra jsou přítomna amatérská rádiová pásma a další použití zahrnují rádiovou komunikaci bod-bod, leteckou a námořní rádiovou komunikaci atd.

Ultra vysoká frekvence, pásmo UHF

Pásmo UHF má zjevně vyšší frekvenci než pásmo VHF. Pokrývá 300 až 3000 MHz a jako takové frekvenční příděly v tomto pásmu nabízejí větší šířku pásma v poměru k celkové části spektra.

Šíření rádia nabízí více linku typu přímá viditelnost, a proto je ideální pro mnoho rádiových aplikací.

UHF se nepoužívá pouze pro televizní vysílání, ale také pro komunikaci mobilních telefonů, mnoho bezdrátových spojení s krátkým dosahem včetně Wi-Fi a dalších aplikací bezdrátových sítí LAN. Používá se také pro různé systémy radiové komunikace typu point-to-point a také pro vzdálené senzory, uzly a podobně, které by mohly být považovány za součást internetu věcí, IoT. V tomto pásmu jsou také amatérské rádiové příděly.

Super vysoká frekvence, pásmo SHF

Rozšiřující se od 3 GHz do 30 GHz je toto pásmo v rámci toho, co se často nazývá mikrovlnná část spektra. Signály na těchto frekvencích mají vlnové délky mezi 10 a 1 cm.

Signály na těchto frekvencích se stále více používají pro všechny formy rádiové komunikace včetně mobilních komunikací (mobilní telefony), Wi-Fi a bezdrátových sítí LAN a dalších podobných aplikací.

Vzhledem k tomu, že šířka pásma dosažitelná na těchto frekvencích je vysoká, umožňuje velmi rychlý přenos velkého množství dat.

Návrh obvodu pro tyto frekvence může být náročnější a mikrovlnné komponenty jsou často dražší. Avšak s moderními konstrukčními technikami a nástroji, stejně jako skutečnost, že náklady na mikrovlnné komponenty klesají, znamená, že spotřebitelské obvody pro tyto frekvence jsou nyní dosažitelné.

Extrémně vysoká frekvence, pásmo EHF

Pásmo EHF rozprostírající se od 30 do 300 GHz má 10 až 1 mm, tato pásma se často označují jako pásma milimetrových vln. I když se jedná pouze o neformální definici, získala téměř všeobecné přijetí.

Vzhledem k tomu, že RF komponenty a konstrukční techniky jsou náročnější než dokonce i pro mikrovlnnou část spektra, náklady jsou vysoké. Jak se však technologie posouvá dále do těchto oblastí, náklady na komponenty klesají v souladu s náklady na mikrovlnné komponenty a techniky mikrovlnného návrhu pro tyto frekvence jsou stále dostupnější.

Úžasně vysoké frekvence, THF, pásmo

Vzhledem k mimořádně krátkým vlnovým délkám, mezi 1 a 0,1 mm, a ohromně vysokým frekvencím jsou tyto frekvence na hranici toho, čeho lze dosáhnout v rámci současné polovodičové technologie. Vývoj těchto frekvencí se věnuje velkému výzkumu, protože je pravděpodobné, že v nadcházejících letech budou stále více využívány.

Pochopení rádiového spektra, znalost ITU a dalších pásem je velkou pomocí při používání a navrhování pro různé radiokomunikační systémy, bezdrátové komunikační systémy a podobně. Ať už se jedná o hlasová data nebo jakoukoli jinou formu bezdrátového spojení, je užitečné porozumět pásmům ITU, jejich vlastnostem a dalším aspektům jejich použití.