Радиово́лны — электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц, распространяющиеся в пространстве без искусственного волноводаРегламент радиосвязи. Статьи. — Швейцария, Женева: МСЭ, 2012. Статья 1.5.ГОСТ 24375-80 «Радиосвязь. Термины и определения».. Радиоволны в электромагнитном спектре располагаются от крайне низких частот вплоть до инфракрасного диапазона. С учётом классификации Международным союзом электросвязиГеннадиева 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. 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 антенныВ. В. Никольский, Т. И. Никольская. Электродинамика и распространение радиоволн. — М.: Наука, 1989. — С. 467..
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 шараМ. П. Долуханов. Распространение радиоволн. — М.: Сов. радио, 1972.. Открытие
В 1865 году английский физик Дж. Максвелл завершил построение теории электромагнитного поля классической (неквантовой) физики, строго оформив её математически, и на её основе получив твёрдое обоснование существования электромагнитных волн.
Доказал существование электромагнитных волн Генрих Герц в 1886—1888 годах. Для получения электромагнитных колебаний с большой частотой он использовал симметричный вибратор и катушку Румкорфа, а для их регистрации — простейший приёмник в виде металлической рамки с малым искровым промежутком, выполнявшим функции индикатора (детектора) волнМеркулов В. 120 лет весьма быстрых колебаний. . Другой вариант приёмника представлял вибратор, как у передатчика, но с малым искровым промежутком. Именно эти устройства положили начало ряду изобретений, использованных для осуществления радиосвязиЧистяков Н. И. Начало радиотехники: факты и интерпретация // Вопросы истории естествознания и техники. — 1990. — № 1..
Диапазоны радиочастот и длин радиоволн 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 волнНазвание диапазона волн Диапазон частотНазвание диапазона частот Энергия фотона, Применение1ELF100 000 км — 10 000 кмДекамегаметровые3—30 ГцКрайне низкие (КНЧ)12,4 фэВ — 124 фэВСвязь с подводными лодками, геофизические исследования2SLF10 000 км — 1000 кмМегаметровые30—300 ГцСверхнизкие (СНЧ)124 фэВ — 1,24 пэВСвязь с подводными лодками, геофизические исследования3ULF1000 км — 100 кмГектокилометровые300—3000 ГцИнфранизкие (ИНЧ)1,24 пэВ — 12,4 пэВСвязь с подводными лодками4VLF100 км — 10 кмМириаметровые3—30 кГцОчень низкие (ОНЧ)12,4 пэВ — 124 пэВСлужба точного времени, радиосвязь с подводными лодками5LF10 км — 1 кмКилометровые30—300 кГцНизкие (НЧ)124 пэВ — 1,24 нэВРадиовещание, радиосвязь земной волной, радионавигация6MF1000 м — 100 мГектометровые300—3000 кГцСредние (СЧ)1,24 нэВ — 12,4 нэВРадиовещание и радиосвязь земной волной и ионосферная7HF100 м — 10 мДекаметровые3—30 МГцВысокие (ВЧ)12,4 нэВ — 124 нэВРадиовещание и радиосвязь ионосферная, загоризонтная радиолокация8VHF10 м — 1 мМетровые30—300 МГцОчень высокие (ОВЧ)124 нэВ — 1,24 мкэВТелевидение, радиовещание, радиосвязь тропосферная и прямой волной, УВЧ-терапия9UHF1000 мм — 100 ммДециметровые300—3000 МГцУльтравысокие (УВЧ)1,24 мкэВ — 12,4 мкэВТелевидение, радиосвязь тропосферная и прямой волной, мобильные телефоны, микроволновые печи, спутниковая навигация10SHF100 мм — 10 ммСантиметровые3—30 ГГцСверхвысокие (СВЧ)12,4 мкэВ — 124 мкэВРадиолокация, интернет, спутниковое телевещание, радиосвязь спутниковая и прямой волной, беспроводные компьютерные сети11EHF10 мм — 1 ммМиллиметровые30—300 ГГцКрайне высокие (КВЧ)124 мкэВ — 1,24 мэВРадиоастрономия, высокоскоростная радиорелейная связь, радиолокация (метеорологическая, управление вооружением), медицина, спутниковая радиосвязь12THF1 мм — 0,1 ммДецимиллиметровые300—3000 ГГцГипервысокие частоты, длинноволновая область инфракрасного излучения1,24 мэВ — 12,4 мэВЭкспериментальная «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. 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 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).
Классификация по способу распространения 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 рассеивания 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
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.
См. также Излучение Канал связи Радиосвязь Радиолокация
Примечания
Литература 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».
Ссылки
Радиоволны и частоты. Статья Списки различных радиочастот и диапазонов Соответствия частот канальных и частотных радиостанций LPD-диапазона
Категория:Электродинамика Категория:Электромагнитные явления Категория:Электромагнитное излучение Категория:Радиотехника Категория:Радиофизика