Микроволны — часть радиоволн, а не сигнал иной физической природы. Сравнивать полезно микроволновую линию с конкретной линией более низкой частоты по распространению, антеннам и ресурсам передачи.
Что означает СВЧ
СВЧ расшифровывают как сверхвысокие частоты. В строгой русской декадной номенклатуре этому названию соответствует 3–30 GHz; в технической речи «СВЧ» иногда используют шире. Численные границы нужно указывать явно.
Для микроволн часто принимают примерно 300 MHz–300 GHz, а в других контекстах нижнюю границу 1 GHz. Нельзя ограничивать все радиоволны только 3 kHz–300 MHz.
Несущая описывает частоту, полоса — занимаемый интервал, скорость данных — биты в секунду. 10 GHz не означает 10 Gbit/s. FM — частотная модуляция, а не отдельная скорость распространения.
1. Путь и препятствия
В вакууме все эти волны распространяются с c и удовлетворяют λ = c/f. При 100 MHz λ около 3 м, при 10 GHz — 3 см. Отношение размера объекта к длине волны влияет на взаимодействие.
Многие наземные микроволновые линии требуют видимости и расчёта зоны Френеля. Дифракция, отражение и проникновение зависят от материала и геометрии. Ни низкая частота не проходит через любые стены, ни микроволны не блокируются любой стеной полностью.
Дождь и газовое поглощение важны в некоторых областях. Кислород около 60 GHz — пример частотной зависимости, а не фиксированная потеря всех микроволн. Ионосферная линия HF описывается другими условиями.
2. Антенна и апертура
Одинаковая физическая апертура может давать большую направленность при повышении частоты. Поэтому отражатель или панель практического размера позволяет сформировать узкий луч фиксированного микроволнового канала.
При этом существуют всенаправленные микроволновые антенны и направленные антенны более низких частот. Разделение «микроволны всегда парабола, радио всегда omni» неверно.
Идеальная потеря свободного пространства LFS = 20 log10(4πr/λ). При фиксированных усилениях она растёт с частотой. При фиксированных физических апертурах изменяются и усиления, поэтому это другой эксперимент сравнения.
Для 10 км получаются примерно 111,5 dB на 900 MHz и 141,4 dB на 28 GHz. Это не 20 и 80 dB. Пример не включает атмосферу, рельеф и фидеры.
3. Полоса и пропускная способность
Некоторые микроволновые диапазоны позволяют широкие каналы. Реальная доступность зависит от службы, распределения и оборудования. Модуляция, кодирование, SNR и повторное использование ресурсов также влияют на ёмкость.
Аналоговые и цифровые методы применяются в разных полосах. Микроволны не обязаны быть цифровыми, а низкая частота не ограничивается аналоговыми AM/FM. Предел 1–100 Mbit/s нельзя назначать всей низкочастотной радиосвязи.
Различайте максимум интерфейса и полезный поток. Помехи, нагрузка и повторные передачи меняют пользовательский результат.
Сигнал, передатчик и линия
Сигнал — электромагнитное изменение, несущее информацию. Передатчик формирует его и отдаёт мощность антенне. Линия включает оба конца, антенны, путь и протоколы.
По мощности 100 W нельзя гарантировать радиус 50 миль. Нужны чувствительность, шум, усиления и потери. Спутниковый и наземный маршруты могут использовать микроволны, но иметь совершенно разную задержку из-за расстояний и обработки.
Что указать при выборе
- Службу, частоты и каналы.
- Дистанцию, рельеф, препятствия и видимость.
- Полезную скорость, задержку и доступность.
- Диаграммы, поляризацию и сопровождение.
- Погоду, шум, помехи и запас.
Основы представлены в материалах NASA о радиоволнах и микроволнах. Условия расчёта пути поясняет уравнение Фрииса.
