ไมโครเวฟเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นวิทยุในความหมายกว้าง ทั้งสองเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมีคุณสมบัติร่วมกัน ได้แก่ การแพร่ ความสัมพันธ์ความถี่กับความยาวคลื่น การตอบสนองต่อวัสดุ การส่งพลังงานและการมอดูเลต ความแตกต่างในการใช้งานมาจากความถี่และสภาพแวดล้อม ไม่ใช่กฎฟิสิกส์คนละชุด
1. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและความเร็ว
สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กใช้อธิบายคลื่น ในสุญญากาศคลื่นแพร่ด้วย c ≈ 299,792,458 m/s สัญญาณ 60 GHz ไม่ได้เดินทางเร็วกว่าสัญญาณ 100 MHz เพราะมีความถี่สูงกว่า
ในวัสดุหรือโครงสร้างนำคลื่นต้องแยกความเร็วเฟสกับความเร็วกลุ่ม การกระจายตัวทำให้ส่วนประกอบต่างความถี่มีพฤติกรรมต่างกันได้ แต่ไม่ทำให้ส่งข้อมูลได้เร็วกว่า c
2. ความถี่สัมพันธ์กับความยาวคลื่น
ในสุญญากาศ λ = c/f ที่ 100 MHz ได้ประมาณ 3 m ที่ 2.4 GHz ประมาณ 12.5 cm และที่ 60 GHz ประมาณ 5 mm ความสัมพันธ์นี้ช่วยออกแบบเสาอากาศและประเมินขนาดวัตถุเทียบกับคลื่น
ขอบเขตคำว่าไมโครเวฟแตกต่างตามธรรมเนียม โดยมักใช้ประมาณ 300 MHz–300 GHz และบางบริบทเริ่มที่ 1 GHz จึงควรบอกช่วงตัวเลขเมื่อมีผลต่อการตัดสินใจ เส้นแบ่งชื่อไม่ได้ทำให้พฤติกรรมเปลี่ยนฉับพลัน
3. สะท้อน ผ่าน และถูกดูดกลืน
ทั้งสองสะท้อน หักเห เลี้ยวเบนและถูกดูดกลืนได้ ผลขึ้นกับวัสดุ รูปร่าง ความถี่ มุมและโพลาไรเซชัน ทองแดงไม่ได้สะท้อนเท่ากับ 99% ในทุกเงื่อนไข
ผนังอาจลดทอนแต่ละความถี่ไม่เท่ากัน การสะท้อนสร้างหลายเส้นทางที่เสริมหรือหักล้างกันได้ เงาที่มองเห็นด้วยตาไม่ได้อธิบายสนามวิทยุทั้งหมด เพราะต้องพิจารณาขนาดสิ่งกีดขวางเทียบกับความยาวคลื่น
4. ส่งพลังงาน แต่ความถี่ไม่ใช่กำลัง
กำลังวัดเป็นวัตต์ ความถี่เป็นเฮิรตซ์ ลิงก์ความถี่สูงกว่าไม่ได้ส่งกำลังมากกว่าเสมอ และเครื่องรับที่ไวสามารถทำงานกับสัญญาณระดับต่ำได้
ในคำอธิบายเชิงควอนตัม E = hf คือพลังงานต่อโฟตอน ไม่ได้กำหนดกำลังรวมของการส่งด้วยตัวมันเอง จึงไม่ควรนำมาแทนงบประมาณกำลังของระบบสื่อสาร
5. ส่งข้อมูลได้ด้วยการมอดูเลต
แอมพลิจูด ความถี่ เฟสและการผสมวิธีใช้แทนข้อมูลได้ วิทยุ FM ใกล้ 100 MHz และ Wi-Fi ที่ 2.4 GHz เป็นตัวอย่างคนละบริการ ไม่ได้จำกัดว่าแต่ละช่วงใช้วิธีมอดูเลตได้เพียงแบบเดียว
อัตราข้อมูลขึ้นกับแบนด์วิดท์ สัญญาณต่อสัญญาณรบกวน การมอดูเลตและการเข้ารหัส พาหะ 2.4 GHz ไม่ได้แปลว่าข้อมูล 2.4 Gbit/s ความเร็วการแพร่ของคลื่นกับความเร็วบริการเป็นคนละเรื่อง
ทำไมบางลิงก์ระยะไกลเลือกไมโครเวฟ
เมื่อมีช่องความถี่และแนวทางแพร่ที่เหมาะสม ไมโครเวฟช่วยให้สร้างเสาอากาศทิศทางสูงในขนาดที่ใช้งานได้ และรองรับแบนด์วิดท์ของระบบที่ต้องการ แต่ไม่ได้แปลว่าไกลกว่าความถี่ต่ำเสมอ
ลิงก์ภาคพื้นดินต้องดูแนวสายตา เขตเฟรสเนลและฝน ส่วน HF อาจอาศัยไอโอโนสเฟียร์ในบางเงื่อนไข ดังนั้นคำว่าใช้ไมโครเวฟแทนวิทยุเป็นการเปรียบเทียบส่วนหนึ่งของกลุ่มกับส่วนอื่น ไม่ใช่คลื่นสองชนิดที่ไม่เกี่ยวกัน
บรรยากาศกับไอโอโนสเฟียร์
การดูดกลืนของออกซิเจนใกล้ 60 GHz ต่างจากกระบวนการในไอโอโนสเฟียร์ที่ช่วยให้สื่อสาร HF ได้ แม้ไอโอโนสเฟียร์เองมีการดูดกลืนและการสูญเสียด้วย แต่ไม่ใช่ปรากฏการณ์เดียวกับเส้นการดูดกลืนของโมเลกุล
ก๊าซ ฝน มุมเงยและความยาวเส้นทางให้การสูญเสียต่างกัน ไม่ใช้ค่า dB ต่อกิโลเมตรเดียวกับทุกย่าน
ข้อมูลที่ใช้เปรียบเทียบ
| คำถาม | ข้อมูลที่ต้องมี |
|---|---|
| เสาอากาศใหญ่แค่ไหน | ความถี่ รูปแบบและทิศทาง |
| สื่อสารได้ไกลเท่าใด | กำลัง เกน การสูญเสียและคุณภาพ |
| ข้อมูลเร็วเท่าใด | แบนด์วิดท์และระบบ |
| ผ่านสิ่งกีดขวางได้หรือไม่ | วัสดุ ขนาดและเส้นทาง |
อ้างอิงการเรียกย่านใน ITU-R V.431 และการลดทอนของก๊าซใน P.676 โดยกำหนดความถี่และเงื่อนไขชัดเจนทุกครั้ง
