Кіріспе
Электромагниттік спектрдің 3–30 ГГц диапазоны – 3-тен 30 гигагерцке (ГГц) дейінгі радиожиіліктер (РЖ) үшін ITU белгілеуі. Бұл жиіліктер диапазоны сантиметрлік диапазоны немесе сантиметрлік толқын деп те аталады, себебі толқын ұзындығы бірден он сантиметрге дейін өзгереді. Бұл жиіліктер микротолқындық диапазонға жатады, сондықтан осы жиіліктегі радио толқындары микротолқындар деп аталады. Микротолқындардың кішкентай толқын ұзындығы оларды тар сәулелер түрінде параболалық антенналар және мүйіз антенналар сияқты апертуралық антенналар арқылы бағыттауға мүмкіндік береді, сондықтан олар нүктеден нүктеге байланыс пен деректерді жіберу және радар үшін қолданылады. Бұл жиіліктер диапазоны көбінесе радарлық хабар таратушылар, сымсыз LAN желілері, спутниктік байланыс, микротолқындық радиорелейлік байланыстар, спутниктік телефондар (S диапазоны) және көптеген қысқа қашықтықтағы жер бетіндегі деректерді жіберу үшін пайдаланылады. Олар сондай-ақ өнеркәсіптік микротолқынды жылыту, медициналық диатермия, микротолқынды гипертермия арқылы қатерлі ісіктерді емдеу және микротолқынды пештерде тамақ пісіру үшін қолданылады. SHF диапазонындағы жиіліктер көбінесе IEEE радиолокациялық диапазондарымен: S, C, X, Ku, K немесе Ka диапазонымен, сондай-ақ ұқсас НАТО немесе ЕО белгілеулерімен аталады.
Super high frequency (SHF) is the ITU designation for radio frequencies (RF) in the range between 3 and 30 gigahertz (GHz). This band of frequencies is also known as the centimetre band or centimetre wave as the wavelengths range from one to ten centimetres. These frequencies fall within the microwave band, so radio waves with these frequencies are called microwaves. The small wavelength of microwaves allows them to be directed in narrow beams by aperture antennas such as parabolic dishes and horn antennas, so they are used for point to point communication and data links and for radar. This frequency range is used for most radar transmitters, wireless LANs, satellite communication, microwave radio relay links, satellite phones (S band), and numerous short range terrestrial data links. They are also used for heating in industrial microwave heating, medical diathermy, microwave hyperthermy to treat cancer, and to cook food in microwave ovens. Frequencies in the SHF range are often referred to by their IEEE radar band designations: S, C, X, Ku, K, or Ka band, or by similar NATO or EU designations.
Көбейту
Микротолқындар көру қатары бойынша ғана тарайды; олардың қысқа толқын ұзындығына байланысты шағын сынудың нәтижесінде, төмен жиілікті радиотолқындарда байқалатын жер толқыны және ионосфералық шағылыс (аспан толқыны немесе "саңғылау" таралуы) болмайды. Кейбір жағдайларда олар ғимарат қабырғаларын жеткілікті түрде тесіп өтіп, қабылдауға мүмкіндік берсе де, әдетте бірінші Френель аймағына дейін кедергісіз ашық кеңістік қажет болады. Микротолқын жиіліктерінде толқын ұзындығы соншалықты кішкентай, антенна толқын ұзындығынан әлдеқайда үлкен болуы мүмкін, бұл жоғары бағытталған (жоғары күшті) антенналарды жасауға мүмкіндік береді, олар тар сәулелер шығара алады. Сондықтан олар нүктеден нүктеге жер үсті байланыс желілерінде қолданылады, көру қатарымен шектеліп, 30–40 миль (48–64 км) қашықтыққа жетеді. Мұндай жоғары күшті антенналар жақын жердегі таратушыларға жиілікті қайта пайдалануға мүмкіндік береді. Олар сондай-ақ ғарыш кемелерімен байланыс үшін де қолданылады, себебі толқындар төмен жиіліктер сияқты ионосферадан өткенде бұрылмайды. SHF толқындарының толқын ұзындығы автомобильдер, ұшақтар, кемелер және басқа да көлік құралдарының мөлшеріндегі металл заттардан күшті шағылыстар тудырады. Бұл, сондай-ақ жоғары күшті антенналармен мүмкін болатын тар сәуле кеңдігі және жоғары жиіліктермен салыстырғанда атмосфералық әлсіреудің төмендігі SHF-ты радарларда қолданылатын негізгі жиіліктерге айналдырады. Атмосферадағы ылғалдың әлсіреуі мен шашырауы жиілік артумен бірге күшейеді, бұл ұзақ қашықтықтағы қолдану үшін жоғары SHF жиіліктерін пайдалануды шектейді. Микротолқын энергиясының шағын мөлшері тропосферадағы су буы молекулаларымен кездейсоқ шашыратылады. Бұл тропосфералық шашырату байланыс жүйелерінде, бірнеше ГГц жиілікте жұмыс істей отырып, көкжиектен тыс байланыс орнату үшін қолданылады. Күшті микротолқын сәулесі көкжиектің үстіне бағытталады; тропопаузадан өткен кезде микротолқындардың бір бөлігі көкжиектен тыс жердегі қабылдағышқа Жерге шашылады. 300 км қашықтыққа қол жеткізуге болады. Бұл негізінен әскери байланыс үшін қолданылады.
Антенналар
SHF толқынының толқын ұзындығы жеткілікті қысқа болғандықтан, тиімді тарату антенналары қолға ұсталатын құрылғыларға ыңғайлы орнатуға қолайлы мөлшерде болады, сондықтан бұл жиіліктер сымсыз қолдануда кеңінен қолданылады. Мысалы, SHF диапазонындағы ширек толқынды сымды антеннаның ұзындығы 2,5 пен 0,25 сантиметр арасында болады. Сымсыз құрылғылар мен ұялы телефондар сияқты қолданулар үшін құрылғы корпусының ішіне орнатуға болатын кішкентай, толық бағытты антенналар жасалған. Бұл құрылғыларда қолданылатын негізгі антенна – баспалы схема тақтасында мыс фольгадан жасалған, L пішінде бүгілген монополь антеннасынан тұратын баспалы инвертті F антеннасы (PIFA). Кішкентай қапшық дипольдері немесе ширек толқынды монопольдер де қолданылады. Патч антеннасы – тағы бір көп қолданылатын түрі, ол көбінесе ұшақтардың қаптамасына енгізіледі. Толқын ұзындығы сондай-ақ SHF толқындарын жарты метрден бес метрге дейінгі диаметрі бар жоғары күшейткіштік бағыттық антенналар арқылы тар сәулелерге шоғырландыруға мүмкіндік береді. SHF жиіліктеріндегі бағыттық антенналар көбінесе апертуралық антенналар болып табылады, мысалы, параболалық антенналар (ең көп таралған түрі), линзалар, ойықтар және мүйіз антенналар. Ірі параболалық антенналар бірнеше градусқа дейін немесе одан да азырақ тар сәулелерді тудыра алады және көбінесе бағытталған осьтің көмегімен бағытталуы керек. Микротолқынды жиіліктерде қолданылатын тағы бір антенна түрі – фазалық тізбек, ол жазық бетте орналасқан көптеген дипольдерден немесе патч антенналардан тұрады, олардың әрқайсысы фазалық ауыстырғыш арқылы қоректендіріледі, бұл тізбектің сәулесін электронды түрде басқаруға мүмкіндік береді. Ұзын толқын ұзындығы үлкен антенналардағы үлкен механикалық беріктікті талап етеді, радио толқындарының фазада қоректену нүктесіне жетуін қамтамасыз ету үшін.
Толқын жетектері
Микротолқын жиіліктерінде коаксиалдық кабель сияқты төмен жиілікті радио толқындарды өткізуге арналған кабельдердің (өткізу желісінің) түрлері жоғары қуат шығындарына ұшырайды. Сондықтан микротолқындарды таратушы немесе қабылдағыштан антеннаға аз шығынмен жеткізу үшін, толқын жетек деп аталатын арнайы металл құбыр қолданылуы тиіс. Ұзақ толқын жетектерін пайдаланудың жоғары құны мен күтімге қажеттілігіне байланысты, көптеген микротолқындық антенналарда таратушының соңғы сатысы немесе қабылдағыштың радио жиіліктік (RF) бөлігі антеннаның өзінде орналастырылады.
Артықшылықтар
SHF жиіліктері радиоспектрдегі "оптималды жағдайды" иеленеді, оны қазіргі уақытта көптеген жаңа радио қызметтер пайдалануда. Олар – ыңғайлы өлшемдегі антенналар арқылы радио толқындарын тар сәулелерге бағыттауға мүмкіндік беретін ең төменгі жиілік диапазоны, соның арқасында бірдей жиіліктегі жақын орналасқан хабар таратушыларға кедергі келтірмейді, бұл жиілікті қайта пайдалануға жағдай жасайды. Екінші жағынан, олар – құрлықтағы ұзақ қашықтыққа байланыс үшін қолданылатын ең жоғары жиіліктер; EHF (миллиметрлік толқын) диапазонындағы жоғары жиіліктер атмосферамен күшті сіңіріледі, бұл іс жүзінде таралу қашықтығын бір километрге дейін шектейді. Жоғары жиілік микротолқынды байланыс желілеріне өте кең ақпарат тасымалдау мүмкіндігін (жолақ енін) ұсынады. Соңғы онжылдықтарда микротолқынды энергияның көптеген жаңа жартылай өткішгіштік көздері жасалды, ал микротолқынды интегралдық тізбектер алғаш рет осы жиіліктерде сигналды өңдеуге мүмкіндік берді. EHF энергия көздері одан әлдеқайда шектеулі және дамудың бастапқы кезеңінде.