1.2.    Диапазоны волн, используемые в телекоммуникации, необходимость использования микроволнового диапазона

Характер распространения электромагнитных сигналов в различных средах и  линиях связи в первую очередь зависит от частоты сигнала. В соответствии с этим различают следующие типовые диапазоны применяемых частот, приведенных в табл.1:

              Таблица 1.

К диапазону СВЧ обычно относят область частот от 300 МГц до 300 ГГц. Этот диапазон частот, ширина которого в 10⁵ раз превышает сумму всех диапазонов, используемых «обычной» радиотехникой и электротехникой, принято условно делить на несколько более узких диапазонов длин волн: дециметровый, сантиметровый и миллиметровый.

Оптический диапазон (3∙10¹¹—3∙10¹⁶ Гц) включает субмиллиметровые и инфракрасные волны, волны видимого и ультрафиолетового излучений. Видимое излучение занимает относительно узкую область спектра оптического излучения и ограничено длинами волн от 0,78 до 0,38 мкм.

На рис. 1.1  показано, как используются СВЧ и оптический диапазоны в современных системах связи:

1 — телевизионное вещание;
2 — радиорелейная связь;
3 — тропосферная радиосвязь;
4  — космическая радиосвязь;
5 — метеорная радиосвязь;
6 — дальняя космическая связь;
7— волноводные линии связи;
8— волоконно-оптические линии связи;
9— лазерная связь для космоса.

Рис. 1.1.Системы связи использующие микроволновый диапазон

Линии радиорелейной и космической связи работают в сантиметровом и дециметровом диапазонах волн. Системы связи с использованием искусственных спутников Земли (ИСЗ), как ретрансляторов, становятся одним из важнейших средств связи на большие расстояния, обеспечивающих передачу большого числа телефонных разговоров и программ телевидения.

Телевизионное вещание ведется в настоящее время в метровом и дециметровом диапазонах волн. Дециметровый диапазон позволяет разместить большое число каналов, уменьшить взаимное влияние близко расположенных передатчиков вследствие повышенного затухания дециметровых волн и получить высокое качество принимаемого изображения за счет незначительного влияния индустриальных помех.                                   

Диапазон миллиметровых волн позволяет создавать многоканальные волноводные линии связи с очень широкой полосой частот, в которой можно разместить несколько сотен тысяч телефонных каналов. Миллиметровые волны нашли применение в новой области космической связи — передаче сигналов со спутника на спутник в линии международной связи, содержащей несколько спутников.                                        

На базе оптических квантовых генераторов разрабатываются эффективные системы лазерной связи. Передавать лазерное излучение в атмосфере целесообразно на коротких линиях связи или в космосе между спутниками. Для передачи света на большие расстояния с малыми потерями необходима специальная направляющая система. Наиболее перспективными для лазерных систем связи оказались оптические волноводы — исключительно тонкие диэлектрические стержни (3—80 мкм в диаметре), которые из-за малых поперечных размеров называются волокнами. В настоящее время разработаны волоконно-оптические кабели с затуханием 1—3 дБ/км. Во многих странах мира ведутся разработки волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), которые обладают целым рядом преимуществ по сравнению с обычными кабельными: высокая помехоустойчивость, значительно большая широкополосность, малая масса и небольшие габариты, потенциально низкая стоимость.

Роль диапазона СВЧ непрерывно возрастает в связи с бурным развитием самых разнообразных областей науки и техники — радиолокации, радиоуправления, связи, телевидения, телефонии, промышленной электроники и компьютерных информационных сетей. Сверхвысокочастотные приборы широко используются   в ряде областей народного хозяйства и медицине,     технике телекоммуникаций и компьютерных технологиях. В будущем потребуется еще более  широкое применение техники и приборов сверхвысоких частот.