Радиоволны

Антенна радиолокационной станции

Непрозрачность атмосферы Земли для различных длин волн электромагнитного излучения, включая радиоволны.

Анимированная схема излучения радиоволн

О фильме см. Радиоволна (фильм).

Не следует путать с радиоактивным излучением.

Радиово́лны — электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц, распространяющиеся в пространстве без искусственного волновода. Радиоволны в электромагнитном спектре располагаются от крайне низких частот вплоть до инфракрасного диапазона. С учётом классификации Международным союзом электросвязи радиоволн по диапазонам, к радиоволнам относят электромагнитные волны с частотами от 0,03 Гц до 3 ТГц, что соответствует длине волны от 10 млн 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 антенны.

Радиоволны, являясь электромагнитными волнами, распространяются в свободном пространстве 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 шара.

Диапазоны радиочастот и длин радиоволн

См. также: Частота периодического процесса

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.

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 0.3·10^N Гц до 3·10^N Гц шириной в одну декаду, где N — номер диапазона. Российский ГОСТ 24375−80 почти полностью повторяет эту классификацию.

N	Обозн. МСЭ	Диапазон длин волн	Название диапазона волн	Диапазон частот	Название диапазона частот	Энергия фотона, $E=h\nu$	Применение
1	ELF	100 Мм — 10 Мм	Декамегаметровые	3—30 Гц	Крайне низкие (КНЧ)	12,4 фэВ — 124 фэВ	Связь с подводными лодками, геофизические исследования
2	SLF	10 Мм — 1 Мм	Мегаметровые	30—300 Гц	Сверхнизкие (СНЧ)	124 фэВ — 1,24 пэВ	Связь с подводными лодками, геофизические исследования
3	ULF	1000 км — 100 км	Гектокилометровые	300—3000 Гц	Инфранизкие (ИНЧ)	1,24 пэВ — 12,4 пэВ	Связь с подводными лодками
4	VLF	100 км — 10 км	Мириаметровые	3—30 кГц	Очень низкие (ОНЧ)	12,4 пэВ — 124 пэВ	Служба точного времени, радиосвязь с подводными лодками
5	LF	10 км — 1 км	Километровые	30—300 кГц	Низкие (НЧ)	124 пэВ — 1,24 нэВ	Радиовещание, радиосвязь земной волной, радионавигация
6	MF	1000 м — 100 м	Гектометровые	300—3000 кГц	Средние (СЧ)	1,24 нэВ — 12,4 нэВ	Радиовещание и радиосвязь земной волной и ионосферная
7	HF	100 м — 10 м	Декаметровые	3—30 МГц	Высокие (ВЧ)	12,4 нэВ — 124 нэВ	Радиовещание и радиосвязь ионосферная, загоризонтная радиолокация, рации
8	VHF	10 м — 1 м	Метровые волны	30—300 МГц	Очень высокие (ОВЧ)	124 нэВ — 1,24 мкэВ	Телевидение, радиовещание, радиосвязь тропосферная и прямой волной, рации, УВЧ-терапия,
9	UHF	1000 мм — 100 мм	Дециметровые	300—3000 МГц	Ультравысокие (УВЧ)	1,24 мкэВ — 12,4 мкэВ	Телевидение, радиосвязь тропосферная и прямой волной, мобильные телефоны, рации, микроволновые печи, спутниковая навигация.
10	SHF	100 мм — 10 мм	Сантиметровые	3—30 ГГц	Сверхвысокие (СВЧ)	12,4 мкэВ — 124 мкэВ	Радиолокация, интернет, спутниковое телевещание, спутниковая- и радиосвязь прямой волной, беспроводные компьютерные сети.
11	EHF	10 мм — 1 мм	Миллиметровые	30—300 ГГц	Крайне высокие (КВЧ)	124 мкэВ — 1,24 мэВ	Радиоастрономия, высокоскоростная радиорелейная связь, радиолокация (метеорологическая, управление вооружением), медицина, спутниковая радиосвязь.
12	THF	1 мм — 0,1 мм	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).

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 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 счёт однократного или многократного отражения от ионосферы и поверхности Земли.

Направляемые — радиоволны, распространяющиеся в направляющих системах (радиоволноводах).

Примеры

Примеры выделенных радиодиапазонов

Название	Полоса частот	Длины волн	Энергия фотона, эВ, $E=h\nu$
Диапазон средних волн (MW)	530—1610 кГц	565,65—186,21 м	2,19—6,66 нэВ
Диапазон коротких волн	5,9—26,1 МГц	50,8—11,49 м	24,4—107,9 нэВ
Гражданский диапазон	26,965—27,405 МГц	11,118—10,940 м	111,5—113,3 нэВ
Телевизионные каналы: с 1 по 5	48—100 МГц	6,25—3,00 м	198,5—413,6 нэВ
Кабельное телевидение	100—174 МГц
Телевизионные каналы: с 6 по 12	174—230 МГц	1,72—1,30 м	719,6—951,2 нэВ
Кабельное телевидение	230—470 МГц
Телевизионные каналы: с 21 по 39	470—622 МГц	6,38—4,82 дм	1,94—2,57 мкэВ
Диапазон ультракоротких волн (UKW)	62—108 МГц (кроме 76—90 МГц в Японии)	1 м	256,42—446,65 нэВ (кроме 314,31—372,21 нэВ)
ISM-диапазон	2—4 ГГц	15—7,5 см
Диапазоны военных частот	29.50—31.75 МГц
Диапазоны частот гражданской авиации	108—136 МГц
Морские и речные диапазоны

Диапазоны радиочастот в гражданской радиосвязи

В России для гражданской радиосвязи выделены три диапазона частот:

Название	Полоса частот	Описание
«11-метровый», Си-Би, Citizens’ Band — гражданский диапазон	27 МГц	С разрешённой выходной мощностью передатчика до 10 Вт
«70 см», LPD, Low Power Device — маломощные устройства	433 МГц	Выделено 69 каналов для носимых радиостанций с выходной мощностью не более 0,01 Вт
PMR, Personal Mobile Radio — персональные рации	446 МГц	Выделено 8 каналов для носимых радиостанций с выходной мощностью не более 0,5 Вт

Некоторые диапазоны гражданской авиации

Полоса частот	Описание
2182 кГц	Аварийная частота, используется только для передачи сигналов SOS (MAYDAY)
74,8—75,2 МГц	Маркерные радиомаяки
108—117,975 МГц	Радиосистемы навигации и посадки.
118—135,975 МГц	УКВ-радиосвязь (командная связь).
121,5 МГц	Аварийная частота, используется только для передачи сигналов SOS (MAYDAY)
328,6—335,4 МГц	Радиосистемы посадки (глиссадный канал)
960—1215 МГц	Радионавигационные системы

Некоторые диапазоны РЛС

Полоса частот	Длины волн	Описание
3—30 МГц	HF, 100—10 м	Радары береговой охраны, «загоризонтные» РЛС
50—330 МГц	VHF, 6—0,9 м	Обнаружение на больших дальностях, исследования земли
1—2 ГГц	L, 30—15 см	Наблюдение и контроль за воздушным движением
2—4 ГГц	S, 15—7,5 см	Управление воздушным движением, метеорология, морские радары
12—18 ГГц	Ku, 2,5—1,67 см	Картографирование высокого разрешения, спутниковая альтиметрия
27—40 ГГц	Ka, 1,11—0,75 см	Картографирование, управление воздушным движением на коротких дистанциях, специальные радары, управляющие дорожными фотокамерами

См. также

• Частота
• Излучение
• Канал связи
• Радиосвязь
• Радиолокация

Источники

• Справочник по радиоэлектронным системам. Под ред. Б. Х. Кривицкого. В 2-х тт. — М.: Энергия, 1979.
• Закон РФ «О связи».
• Международный Регламент радиосвязи.

Ссылки

• Радиоволны и частоты. Статья.
• Списки различных радиочастот и диапазонов
• Соответствия частот канальных и частотных радиостанций LPD диапазона
• ГОСТ 24375—80 Радиосвязь. Термины и определения