Войти
Атмосферное ослабление микроволн в сухом воздухе с уровнем водяного пара 0,001 мм. Нисходящие пики на графике соответствуют частотам, на которых микроволны поглощаются сильнее, например, молекулами кислорода. Слушайте эту статью 
Этот аудиофайл был создан на основе новой редакции этой статьи от 22 сентября 2005 г. и не отражает последующих редакций. ()Передача микроволн - это передача информации пользователем СВЧ радиоволны. Хотя экспериментальная линия микроволновой связи длиной 40 миль (64 км) через Ла-Манш была продемонстрирована в 1931 году, разработка радара во время Второй мировой войны предоставила технологию для практического использования микроволнового излучения. общение. В 1950-х годах в Европе и Америке были построены большие трансконтинентальные микроволновые ретрансляционные сети, состоящие из цепочек ретрансляционных станций, соединенных прямой видимостью лучами микроволн для ретрансляции междугороднего телефонного трафика. и телепрограммы между городами. Спутники связи, которые передавали данные между наземными станциями с помощью микроволн, в 1960-х годах занимали большую часть междугороднего трафика. В последние годы наблюдается взрывной рост использования микроволнового спектра новыми телекоммуникационными технологиями, такими как беспроводные сети и спутники прямого вещания, которые транслируют телевидение и радио непосредственно потребителям. дома.
Микроволны широко используются для точка-точка связь, поскольку их малая длина волны позволяет антеннам удобного размера направлять их узкими лучами, которые могут быть направлены непосредственно на приемную антенну. Это позволяет находящемуся поблизости микроволновому оборудованию использовать одни и те же частоты, не мешая друг другу, как это делают радиоволны более низкой частоты. Другое преимущество состоит в том, что высокая частота микроволн дает микроволновому диапазону очень большую пропускную способность информации; микроволновый диапазон имеет полосу , в 30 раз превышающую ширину всего остального радиоспектра ниже него. Недостатком является то, что микроволны ограничены распространением в пределах прямой видимости ; они не могут проходить вокруг холмов или гор, как это могут делать низкочастотные радиоволны.
Параболическая спутниковая антенна для Erdfunkstelle Raisting, базирующаяся в Рейстинг, Бавария, Германия Радиопередача в микроволновом диапазоне обычно используется в двухточечные системы связи на поверхности Земли, в спутниковой связи и в радиосвязи в дальнем космосе. Другие части микроволнового радиодиапазона используются для радаров, систем радионавигации, сенсорных систем и радиоастрономии.
Следующая более высокая часть радио электромагнитный спектр, где частоты выше 30 ГГц и ниже 100 ГГц, называются «миллиметровыми волнами », потому что их длины волн удобно измерять в миллиметрах, а их длины волн находятся в диапазоне от 10 мм до 3,0 мм. (Волны более высокой частоты имеют меньшую длину волны). Радиоволны в этом диапазоне обычно сильно ослабляются земной атмосферой и содержащимися в ней частицами, особенно во время влажной погоды. Кроме того, в широком диапазоне частот около 60 ГГц радиоволны сильно ослабляются молекулярным кислородом в атмосфере. Электронные технологии, необходимые для работы в миллиметровом диапазоне волн, также намного труднее использовать, чем в микроволновом диапазоне.
С-диапазона рупорных отражательных антенн на крыше коммутационного центра телефонной связи в г. Сиэтл, Вашингтон, часть США ATT Long Lines микроволновая ретрансляционная сеть 
Десятки микроволновых тарелок на Heinrich-Hertz-Turm в Гамбург, Германия Микроволновая радиорелейная связь - это технология, широко использовавшаяся в 1950-х и 1960-х годах для передачи сигналов, таких как междугородние телефонные звонки и телевизионные программы между двумя земными точками на узком луче микроволн. В микроволновом радиорелейном устройстве микроволны передаются по прямой видимости между ретрансляционными станциями с использованием направленных антенн, образуя фиксированное радиосвязь между двумя точками. Требование прямой видимости ограничивает расстояние между станциями до видимого горизонта примерно от 30 до 50 миль (от 48 до 80 км). До широкого использования спутников связи цепи микроволновых ретрансляционных станций использовались для передачи телекоммуникационных сигналов на трансконтинентальные расстояния.
Начиная с 1950-х годов, сети микроволновых ретрансляционных каналов, такие как система ATT Long Lines в США, обеспечивали междугородние телефонные звонки и телевизионные программы. Первая система, получившая название TD-2 и построенная ATT, соединила Нью-Йорк и Бостон в 1947 году серией из восьми радиорелейных станций. Сюда входили длинные соединенные гирляндой серии таких звеньев, которые пересекали горные хребты и континенты. Большая часть трансконтинентального трафика в настоящее время осуществляется по более дешевым оптическим волокнам и спутникам связи, но микроволновая ретрансляция остается важной для более коротких расстояний.
Башня связи на Горе Фрейзер, Южная Калифорния с антеннами микроволнового излучения Поскольку радиоволны распространяются узкими лучами, ограниченными линией - прямой видимости от одной антенны к другой, они не создают помех другому микроволновому оборудованию, поэтому близлежащие микроволновые линии могут использовать те же частоты (см. Повторное использование частот ). Антенны должны иметь высокую направленность (высокое усиление ); эти антенны устанавливаются на возвышенностях, таких как большие радиомачты, чтобы иметь возможность передавать на большие расстояния. Типичные типы антенн, используемые в установках РРЛ являются параболической антенны, диэлектрическая линза, и роговых зеркальных антенн, которые имеют диаметр до 4-х метров. Антенны с высокой степенью направленности позволяют экономно использовать доступный частотный спектр, несмотря на большие расстояния передачи.
Датский военный радиорелейный узел Из-за используемых высоких частот необходим путь прямой видимости между станциями. Кроме того, чтобы избежать ослабления луча, область вокруг луча, называемая первой зоной Френеля, должна быть свободна от препятствий. Препятствия в поле сигнала вызывают нежелательное затухание. Положение на вершине горы или гребне часто бывает идеальным.
Серийный грузовик, используемый для удаленных трансляций телеканалом теленовостей, имеет микроволновую антенну на выдвижной телескопической мачте для передачи видео в реальном времени обратно в студию. Препятствия, кривизна Земли, география территории и проблемы приема, связанные с использованием близлежащих земель (например, в производстве и лесоводстве ), являются важными вопросами учитывать при планировании радиосвязи. В процессе планирования важно, чтобы были созданы "профили пути", которые предоставляют информацию о рельефе и зонах Френеля, влияющих на тракт передачи. Также необходимо учитывать наличие водной поверхности, такой как озеро или река, вдоль пути, поскольку она может отражать луч, а прямой и отраженный луч могут создавать помехи на приемной антенне, вызывая многолучевость угасание. Многолучевые замирания обычно бывают глубокими только в небольшом пятне и узкой полосе частот, поэтому для смягчения этих эффектов могут применяться пространственные и / или частотные схемы разнесения.
Эффекты атмосферной стратификации приводят к изгибу радиотракта вниз в типичной ситуации, поэтому возможно большое расстояние, поскольку эквивалентная кривизна Земли увеличивается с 6370 км до примерно 8500 км (эффект эквивалентного радиуса 4/3). Редкие события, связанные с температурой, влажностью и профилем давления в зависимости от высоты, могут вызывать большие отклонения и искажения распространения и влиять на качество передачи. Сильный дождь и снег, вызывающие замирание в дожде, также следует рассматривать как фактор ухудшения качества, особенно на частотах выше 10 ГГц. Все предыдущие факторы, вместе известные как потери на пути, делают необходимым вычисление подходящего запаса мощности, чтобы поддерживать связь в рабочем состоянии в течение большого процента времени, например, стандартные 99,99% или 99,999%, используемые в услуги операторского класса большинства операторов связи.
Самая длинная микроволновая радиорелейная станция, известная на сегодняшний день, пересекает Красное море с перепадом 360 км (200 миль) между Джебель-Эрба (2170 м над уровнем моря, 20 ° 44′46,17 ″ N 36 ° 50'24,65 ″ в.д. / 20,7461583 ° N 36,8401806 ° E / 20,7461583; 36,8401806, Судан) и Джебель-Дакка (2572 м над уровнем моря, 21 ° 5'36,89 ″ с.ш. 40 ° 17'29,80 ″ E / 21.0935806 ° N 40.2916111 ° E / 21.0935806; 40.2916111, Саудовская Аравия). Линия была построена в 1979 году компанией Telettra для передачи 300 телефонных каналов и одного телевизионного сигнала в полосе частот 2 ГГц. (Расстояние скачка - это расстояние между двумя микроволновыми станциями).
Предыдущие соображения представляют типичные проблемы, характеризующие наземные радиолинии с использованием микроволн для так называемых магистральных сетей: длина скачка составляет несколько десятков километров (обычно от 10 до 60 км) в основном использовались до 1990-х годов. Полосы частот ниже 10 ГГц и, прежде всего, передаваемая информация, представляли собой поток, содержащий блок фиксированной емкости. Целью было предоставить запрошенную доступность для всего блока (Плезиохронная цифровая иерархия, PDH или Синхронная цифровая иерархия, SDH). Замирание и / или многолучевость, влияющие на линию связи в течение короткого периода времени в течение дня, должны были нейтрализоваться архитектурой разнесения. В течение 1990-х годов для городских линий сотовой сети стали широко использоваться микроволновые радиолинии. Требования, касающиеся расстояния между линиями связи, изменены на более короткие участки (менее 10 км, обычно от 3 до 5 км), а частота увеличена до диапазонов между 11 и 43 ГГц, а в последнее время - до 86 ГГц (диапазон E). Кроме того, планирование линии связи больше связано с интенсивными дождями и меньше - с многолучевым распространением, поэтому схемы разнесения стали менее использоваться. Еще одно большое изменение, произошедшее за последнее десятилетие, - это переход к передаче пакетного радио. Поэтому были приняты новые меры противодействия, такие как адаптивная модуляция.
Излучаемая мощность регулируется для сотовых и микроволновых систем. Эти микроволновые передачи используют излучаемую мощность обычно от 0,03 до 0,30 Вт, излучаемую параболической антенной на узком луче, расходящемся на несколько градусов (от 1 до 3-4). Расположение микроволновых каналов регулируется Международным союзом электросвязи (ITU-R ) и местными правилами (ETSI, FCC ). В последнее десятилетие выделенный спектр для каждого микроволнового диапазона стал чрезвычайно переполнен, что мотивировало использование методов увеличения пропускной способности, таких как повторное использование частот, мультиплексирование с поляризационным разделением, XPIC, MIMO.
Антенны экспериментальной микроволновой релейной линии 1,7 ГГц 1931 года через Ла-Манш. Приемная антенна (на заднем плане, справа) была расположена за передающей антенной, чтобы избежать помех. 
Армия США Корпус связи переносная микроволновая ретрансляционная станция, 1945 год. Системы микроволновой ретрансляции были впервые разработаны во время Второй мировой войны для обеспечения безопасности военная связь. История радиорелейной связи началась в 1898 году с публикации в австрийском журнале Zeitschrift für Electrotechnik. Но его предложение было примитивным и непригодным для практического использования. Первые эксперименты со станциями ретрансляторами для ретрансляции радиосигналов были выполнены в 1899 году Эмилем Гуарини-Форезио. Однако низкочастотные и среднечастотные радиоволны, использовавшиеся в течение первых 40 лет радио, доказали, что они способны преодолевать большие расстояния с помощью земной волны и небесная волна распространение. Потребность в радиорелейной передаче возникла только в 1940-х годах, когда начали эксплуатироваться микроволны, которые перемещались по линии прямой видимости и поэтому были ограничены расстоянием распространения около 40 миль (64 км). по визуальному горизонту.
В 1931 году англо-французский консорциум во главе с Андре К. Клавье продемонстрировал экспериментальную микроволновую ретрансляционную линию через Ла-Манш с использованием 10-футовых (3-метровых) антенн. Телефонные, телеграфные и факсимильные данные передавались двунаправленными лучами 1,7 ГГц на 40 миль (64 км) между Дувром, Великобритания, и Кале, Франция. Излучаемая мощность, создаваемая миниатюрной трубкой Баркгаузена-Курца, расположенной в фокусе антенны, составляла полватта. Военная микроволновая линия связи 1933 года между аэропортами в Сент-Инглеверте, Франция, и Лимпн, Великобритания, на расстоянии 56 км (35 миль), а в 1935 году последовала линия связи 300 МГц, первая коммерческая микроволновая ретрансляционная система.
Разработка радара во время Второй мировой войны обеспечила большую часть микроволновой технологии, которая сделала возможными практические микроволновые каналы связи, в частности, клистрон осциллятор и методы проектирование параболических антенн. Хотя это и не является широко известным, во время Второй мировой войны военные США использовали как портативные, так и стационарные микроволновые станции в Европейском театре.
После войны телефонные компании использовали эту технологию для создания больших микроволновых радиорелейных сетей для передачи междугородних телефонных звонков. В течение 1950-х годов подразделение телефонной компании США ATT Long Lines построило трансконтинентальную систему микроволновых ретрансляционных линий по всей территории США, которая стала переносить большую часть телефонного трафика США на большие расстояния., а также сигналы телесети. В 1946 году основным мотивом использования микроволнового радио вместо кабеля было то, что большую емкость можно было установить быстро и с меньшими затратами. В то время ожидалось, что годовые эксплуатационные расходы на микроволновое радио будут больше, чем на кабельное. Существовали две основные причины, по которым пришлось внезапно ввести большую емкость: отложенный спрос на услуги междугородной телефонной связи из-за перерыва в годы войны и новый вид телевидения, который требовал большей полосы пропускания, чем радио. Прототип назывался TDX и был протестирован на соединении между Нью-Йорком и Мюррей-Хиллом, местом расположения Bell Laboratories в 1946 году. Система TDX была установлена между Нью-Йорком и Бостоном в 1947 году. TDX был модернизирован до системы TD2. который использовал [трубку Мортона, 416B и позже 416C, произведенную Western Electric] в передатчиках, а затем в TD3, который использовал твердотельную электронику.
Richtfunkstelle Berlin-Frohnau Замечательными были микроволновые ретрансляционные линии связи с Западным Берлином во время холодной войны, которые должны были быть построены и эксплуатироваться из-за большого расстояния между Западная Германия и Берлин на грани технической осуществимости. Помимо телефонной сети, также имеются микроволновые релейные линии для распространения теле- и радиопередач. Это включало подключения студий к системам вещания, распределенным по стране, а также между радиостанциями, например, для обмена программами.
Военные микроволновые ретрансляционные системы продолжали использоваться в 1960-х годах, когда многие из этих систем были вытеснены системами тропосферного рассеяния или спутниковыми системами связи. Когда было сформировано военное подразделение НАТО, большая часть существующего оборудования была передана группам связи. Типичные системы связи, используемые НАТО в то время, состояли из технологий, которые были разработаны для использования операторами телефонной связи в принимающих странах. Одним из примеров из США является микроволновая релейная система RCA CW-20A 1–2 ГГц, в которой использовался гибкий кабель UHF вместо жесткого волновода, необходимого для высокочастотных систем, что делает ее идеальной для тактические приложения. Типичная микроволновая релейная установка или переносной фургон имели две радиосистемы (плюс резервную), соединяющие два участка прямой видимости. Эти радиостанции часто имеют 24 телефонных каналов мультиплексированных с частотным разделением на микроволновой несущей (например, Lenkurt 33C FDM). Вместо этого можно назначить любой канал для передачи до 18 телетайпов . Аналогичные системы из Германии и других стран-членов также использовались.
Микроволновые релейные сети на большие расстояния были построены во многих странах до 1980-х годов, когда технология уступила свою долю фиксированной работы новым технологиям, таким как волоконно-оптический кабель и связь. спутники, которые предлагают более низкую стоимость за бит.
Микроволновый шпион Во время холодной войны американские спецслужбы, такие как Агентство национальной безопасности (АНБ), по сообщениям, могли перехватывать советский микроволновый трафик с помощью спутников, таких как Rhyolite. Большая часть луча микроволновой связи проходит через приемную антенну и излучается к горизонту в космос. Путем размещения геосинхронного спутника на пути луча можно получить микроволновый луч.
На рубеже веков микроволновые радиорелейные системы все чаще используются в портативных радиоприемниках. Технология особенно подходит для этого приложения из-за более низких эксплуатационных расходов, более эффективной инфраструктуры и предоставления прямого доступа к аппаратным средствам портативному радисту.
A СВЧ-канал - это система связи, которая использует луч радиоволн в микроволновом диапазоне частот для передачи видео, аудио, или данные между двумя местоположениями, которые могут находиться на расстоянии от нескольких футов или метров до нескольких миль или километров. СВЧ-каналы обычно используются телевизионными вещательными компаниями для передачи программ по всей стране, например, или внешней передачи обратно в студию.
Мобильные устройства могут быть установлены на камеру, что позволяет камерам свободно перемещаться без протягивания кабелей. Их часто можно увидеть на боковых линиях спортивных площадок в системах Steadicam.
Наземные микроволновые релейные линии ограничен по расстоянию до визуального горизонта, несколько десятков миль или километров в зависимости от высоты башни. Тропосферное рассеяние («тропосферное рассеяние» или «рассеяние») было технологией, разработанной в 1950-х годах, чтобы позволить микроволновым каналам связи за горизонтом на расстояние до нескольких сотен километров. Передатчик излучает луч микроволн в небо под небольшим углом над горизонтом в сторону приемника. Когда луч проходит через тропосферу , небольшая часть микроволновой энергии рассеивается обратно к земле водяным паром и пылью в воздухе. Этот отраженный сигнал улавливает чувствительный приемник за горизонтом. Четкость сигнала, получаемая этим методом, зависит от погоды и других факторов, и, как следствие, создание надежной загоризонтной радиорелейной линии сопряжено с высокими техническими трудностями. Поэтому каналы тропосферного рассеяния используются только в особых обстоятельствах, когда нельзя полагаться на спутники и другие каналы дальней связи, например, в военной связи.
Энергетический портал 
Телекоммуникационный портал  | Викискладе есть средства массовой информации, связанные с СВЧ-передачей. |
