Радиочастотный спектр

информация
радиословарь

Спектр излучения радиосигнала

Спектр излучения радиосигнала — относительная интенсивность электромагнитного излучения по шкале частот.

Радиочастотный спектр — совокупность радиочастот в установленных Международным союзом электросвязи пределах, которые могут быть использованы для функционирования радиоэлектронных средств или высокочастотных устройств;

Совокупность гармонических электромагнитных колебаний, на которые можно разложить сложный сигнал, называется спектром этого сигнала. Различаютют амплитудно-частотный (АЧ) спектр и фазо-частотный (ФЧ) спектр. Для построения АЧ спектра на оси абсцисс откладываются частоты гармонических колебаний, образующих спектр, а по оси ординат из этих точек строятся перпендикулярные отрезки, длины которых соответствуют амплитудам соответствующих гармонических составляющих.

Физический смысл спектра заключается в том, что он определяет совокупность гармонических составляющих (с заданными амплитудами и частотами), формирующих заданную форму сигнала во временной области. В общем случае спектр сигналов, ограниченных во времени, бесконечен, т.е. для получения заданной формы сигнала необходимо бесконечно большое число гармоник, однако амплитуды гармоник падают с ростом частоты. Это позволяет ограничить реальный спектр некоторой полосой частот, достаточной для обеспечения воспроизведения сигналов с требуемой точностью.

Например без ущерба для разборчивости речи диапазон частот речевого сигнала в телефонных сетях ограничивают полосой 300...3400 Гц.

Ширина спектра радиосигнала

Спектр гармонического колебания с постоянной частотой F изображается одной линией. Спектр сложного модулированного сигнала намного сложнее и занимает полосу частот. Ширина этой полосы, т.е. ширина спектра позволяет сравнивать различные виды радиосигналов, которые разделяют на широкополосные и узкополосные.

Для различных сигналов ширина спектра определяся по разному. Если спектр сигнала ограничен частотами fmin и fmax, то ширина спектра находится по формуле fmax-fmin. Если спектр сигнала имеет неограниченную ширину, то в этом случае используется понятие активной ширины спектра. Под ней понимают полосу частот, охватывающую наиболее интенсивные гармоники в пределах которых содержится 95% энергии всего сигнала.

Ширина спектра является важной характеристикой радиосигнала, т.к. она определяет полосу пропускания цепей, по которым передается сигнал. Звуковой многотональный сигнал, воспринимаемый слухом человека имеет полосу частот от 16 Гц до 20 кГц и считается узкополосным. ТВ сигнал имеет частоту от 10 Гц до 4-5 МГц и является широкополосным. Радиостанции сухопутной подвижной связи и радиомодемы как правило имеют узкополосный спектр, системы цифровой радиосвязи (WiFi) - широкополосный.

Импульсные сигналы применяются в радиосвязи для управления сигналами ВЧ, для кодирования и преобразования информации. По форме различают импульсы прямоугольной, трапецеидальной, пилообразной формы. Основными параметрами импульсов и их последовательностей является амплитуда, длительность, длительности фронта и среза, период повторения ТП, частота повторения, скважность. Импульсные сигналы являются широкополосными, в их состав входят множество гармоник, для которых трудно указать граничную частоту.

Распределение спектра радиочастот

Радиоволны, используемые в радиотехнике, занимают спектр частот от 10 000 м (30 кГц) до 0.1 мм (3 000 ГГц). Это только часть спектра электромагнитных волн. За радиоволнами (по убывающей длине) следуют тепловые или инфракрасные лучи. После них идет узкий участок волн видимого света, далее – спектр ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма лучей – все это электромагнитные колебания одной природы, отличающиеся только длиной волны и, следовательно, частотой. Хотя весь спектр разбит на области, границы между ними намечены условно. Области следуют непрерывно одна за другой, переходят одна в другую, а в некоторых случаях перекрываются. Международными соглашениями весь спектр радиоволн, применяемых в радиосвязи, разбит на диапазоны:

Эти условные диапазоны спектра достаточно велики и, в свою очередь, разбиты на частотные диапазоны, куда входят так называемые радиовещательные и телевизионные диапазоны, диапазоны для наземной и авиационной, космической и морской связи, для обмена данными и медицины, для радиолокации и радионавигации и т.д.