S-диапазон в распространённой радиолокационной и спутниковой номенклатуре — это 2–4 ГГц, или примерно 15–7,5 см длины волны в свободном пространстве. Он используется в радарах, спутниковой телеметрии и некоторых системах связи. Буквенное обозначение не разрешает произвольную передачу во всей этой полосе.
Частота, длина волны и соседние диапазоны
По формуле λ = c/f при c ≈ 299 792 458 м/с частоте 3 ГГц соответствует примерно 10 см. В разных областях применения границы буквенных обозначений могут отличаться, поэтому для оборудования задают конкретные частоты.
| Название | Распространённые границы | Длина волны |
|---|---|---|
| L | 1–2 ГГц | Около 30–15 см |
| S | 2–4 ГГц | Около 15–7,5 см |
| C | 4–8 ГГц | Около 7,5–3,75 см |
24 ГГц не относится к нижней части S-диапазона. Частота 1090 МГц также не входит в S; в приведённой классификации она находится в L-диапазоне.
Практические преимущества и ограничения
Для некоторых задач S-диапазон позволяет получить подходящий компромисс между размером антенны, доступной полосой и распространением. Дождевое затухание часто меньше, чем во многих Ku- и Ka-приложениях, но это не означает полной независимости от погоды.
Влияние дождя зависит от частоты, интенсивности осадков, поляризации и длины пути через дождевую область. Универсальное значение «менее 0,1 дБ/км» не заменяет расчёт. Потери свободного пространства, газовое поглощение и дополнительное дождевое ослабление — разные составляющие.
Где применяется S-диапазон
В нём работают различные метеорологические радары и спутниковые линии телеметрии и управления. Wi‑Fi и Bluetooth около 2,4 ГГц численно тоже попадают в этот диапазон и частично используют общее спектральное пространство.
Однако принадлежность одному диапазону не делает устройства совместимыми. Для радара, спутника и домашней сети различаются полосы, формы сигнала, поляризация, интерфейсы и требования к мощности. Антенну нельзя выбирать по одной букве S.
Длина волны не равна разрешению радара
Волна длиной 10 см не означает разрешение по дальности 10 см или 5 см. Для подходящего широкополосного сигнала приближённая оценка — ΔR ≈ c/(2B), где B обозначает эффективную полосу сигнала.
При B = 1 МГц результат около 150 м. Для 5 см идеализированная формула потребовала бы около 3 ГГц полосы. Это расчётные примеры, а не спецификация конкретного метеорадара. Угловое разрешение дополнительно связано с антенной и обработкой.
Поэтому утверждение о наблюдении штормов на сотнях километров с универсальным разрешением 5 см нельзя выводить только из названия диапазона.
Как сравнивать с L, Ku или Ka
При одинаковой физической апертуре более высокая частота позволяет получить большую направленность. При одинаковых коэффициентах усиления антенн потери свободного пространства, напротив, растут с частотой. Это разные условия сравнения.
Для f в МГц и R в км: LFS ≈ 32,45 + 20 log10(f) + 20 log10(R). На 3 ГГц и расстоянии 1 км получается около 102 дБ. Эта величина не является постоянными потерями на километр и не включает препятствия, дождь или усиление антенн.
Что указывать в техническом задании
Задайте точные полосы передачи и приёма, службу, поляризацию, усиление и угловое покрытие, мощность, потери и интерфейсы. Скорость передачи зависит также от полосы, отношения сигнал/шум, модуляции и кодирования. Она не определяется одной несущей частотой.
Номенклатура представлена в обзоре ESA, модель дождевого затухания — в ITU-R P.838. Для антенн SATCOM Dolph Microwave проверяйте частотную спецификацию конкретного изделия.
