Если задать вопрос читателям на предмет:«Что такое СВЧ?»... Наверняка большинство ответит однозначно: «Это металлическая печь для подогрева (приготовления) чего-нибудь поесть (хотя бы...)?» Если вот просто так ответить, без мордобоя, то это, Сверх Высокая Частота! А, частота это, что или чего? С этим всё просто!
Мы с Вами (или Вы с нами) живём в мире колебаний. Колебание это отклонение чего либо или кого-то от условно-статичного состояния. Колебания веток деревьев на ветру, маятник в часах, щепка брошенная в воду, на волнах... Колебания могут быть: хаотическими, спонтанными, спорадическими и периодическими, гармоническими, синусоидальными как скажем волны в спокойной воде. Если в воду бросить тяжёлый и не очень предмет, то от центра в разные стороны пойдут волны рис.1. Кажется, что движется вода, но на самом деле брошенная щепка никуда не движется и лишь совершает перемещение вверх-вниз от начального уровня воды, рис.1а. Происходит лишь движение энергии от центра к периферии, заставляя массу верхнего слоя воды перемещаться в тот самый вверх-вниз. Такой процесс характеризуется: Амплитудой, высотой волны над нулевым уровнем; Длиной волны, расстоянием между двумя одинаковыми точками (на графике гребнями в нашем случае). Это расстояние которое проходит волна с какой-то скоростью за время Т, так называемый ПЕРИОД (процесс-то периодический!). Кроме всего прочего колебательный, периодический процесс характеризуется ЧАСТОТОЙ. Количеством периодов в единицу времени (в секунду) рис.3а. Одно колебание (период) есть частота 1 Герц. А далее традиционно с приставками 1 килоГерц, 1 мегаГерц и понеслось... Конечно с сокращениями: кГц, мГц...
Когда Попов с Маркони на брудершафт (сидели и квасили) изобретали радио они и не подозревали где они? А, где, это где? Вопрос конечно интересный?! Да, грозоотметчик Попова тренькал в момент разряда молнии и что с того? Кто его заставлял? Да были уже подозрения, что существует невидимая и неслышимая материя как магнитное поле и электрическое тоже, но? Но звонок молчал... И только когда эти поля вдруг изменяли свою величину от максимума до нуля (в момент электрического разряда, молнии) что-то происходило странное? А странного давно уже было известно! Изменение электрического поля рождало изменение (с рождением) магнитного поля. И самое противное, что по такому же закону! Так вокруг проводника с переменным током всегда тусовалось переменное магнитное. В общем виде это всё называлось электро-магнитными полями. Что ещё противнее оно (поле) распространялось в пространстве... И, что ещё хуже отпочковывалось от источника, ударяясь в бега (как бандиты)! Такое новорожденное дитя назвали электро-магнитными колебаниями. А, так как они при всём ещё и двигались в пространстве, то их назвали волнами.
Попов и Маркони и не подозревали, что с самого начала пользовались этими самыми волнами. Кому там первому стукнуло но по крайней мере всё, что связано было с изобретениями было названо радио. А раз так, то и волны в последствие назвали радиоволнами! Естественно со всеми волновскими атрибутами: частота, период, длина волны... А, амплитуда? Ну, а там как Бог пошлёт?! На рис.2 графики этих электро-магнитных колебаний: плоскость магнитного поля [H] всегда перпендикуляна плоскости электрического [E]. Причём смена направления вектора Е или Н ведёт к изменению векторов друг-друга.
Ну хорошо, всё это ля-ля, а где же всё-таки находились изобретатели? И вот, чтобы ориентироваться им и всем радио-потомкам и не только была создана так называемая ось частот рис.4. Она начиналась с условного нуля и далее, вправо до бесконечности. Но до бесконечности дело не доходило и как обычно обрывалась где надо?! А стрелочка лишь напоминала, что там за горизонтом тоже есть частоты! Если Вас кроме амплитуды или чего проще частота только волнует, то отображение ограничивается вот такими палочками на рис.3c. Положение на оси частот, это частота колебаний, а размер палочки амплитуда. В разговоре (и в литературе тоже) часто употребляют слова ВЫШЕ или НИЖЕ, а также частота ВЫСОКАЯ или НИЗКАЯ? Стало быть в сравнении с чем? И как пример на рис.3c, ВЫШЕ это в сторону увеличения, а НИЖЕ уменьшения. Так частота F2 выше чем F1 но ниже чем F3. Всё зависит от того как договоритесь?
По нашим, советским понятиям было одно, а по импортным малость другое?! По утверждению того кто разместил таблицу рис.5 это по импортному и как бы в советской системе по другому. Типа, что такое хорошо и что такое плохо?! Как видите вся (почти) ось частот разбита на диапазоны, со своими погонялами и границами. Мы, простые обыватели впервые столкнулись с такой диапазонной разделёнкой с введением радиовещания в СССР. Если Вы посмотрите на старые радиоприёмники, то обнаружите шкалы с двумя диапазонами ДВ и СВ. Длинные волны и средние. И никаких частот. Ведь очень простые люди лучше воспринимают длину чем какую-то частоту... Два диапазона вовсе не означают, что один диапазон (ДВ) есть продолжение другого (СВ) ну, почти. Сами судите! Диапазон СВ начинается длины волны в 187м. и заканчивается 575м. Аналогично ДВ (как бы продолжение) с 700м. до 2000м. А, что там между ними? Вот так Вам и скажи? Всяко-разно! И точно длина волны 600 м. (частота 500 кГц.) для передачи кораблями сигнала бедствия, SOS! В определённое время вводится режим тишины и все слушают именно ту самую частоту!!! В смысле службы слушают, а не мы?! Потому как, во-первых в приёмнике нашем этой частоты нет, а, во-вторых толку с нас как с козла молока! В случае чего, конечно?! Чем короче длина волны, тем выше частота, формула рис.3b. Короткие волны КВ, от 25м. до 75м. В зависимости от класса аппарата КВ диапазон мог быть разбит на два-три растянутых диапазона. УКВ (УКВ-ЧМ) диапазон от 4,11м. до 4,65м. Частоты: 73 - 64,5 мГц. ЧМ, это частотная модуляция. На диком Западе свои понятия, там используются частоты где-то: 90 - 108 мГц. Обзывается этот диапазон FM, от той же частотной модуляции Frequency Modulation. Спросите любого прохожего, что такое FM (аналогично XP)? Хорошо если 1 из 10 правильно ответит?! :-))
Посмотрите на рис.5 на эту кучу диапазонов. По-импортному получается, что СВЧ это только один диапазон 10-й! А остальные? Те, что в розовой упаковке? Они СВЧ или где? Открываем учебник 70-х... В нём к области СВЧ относятся все диапазоны подкрашенные с 8-го по 12-й! Конечно, если рассматривать все радиоволны от нуля и до оптического диапазона (слава Богу не до бесконечности!). Если это просто как волны где-то в дальнем космосе, то? То они все одинаковые и все на одно лицо. Только отличаются частотами (подумаешь какая фигня?!) и можно применять чё хош?! Но вот спустились на землю и началось... Применение тех или иных частот связано было с воздействием факторов окружающей среды и не только. Если просмотреть прогресс освоения частот, то? То это общая тенденция освоение более высоких частот. Вот только чем выше тем сильнее дух захватывает, — проблем больше. Своего рода баланс. Выигрываем в одном и тут же бонус со знаком минус! Бывают и парадоксы... Так, натовские СВОЛОЧИ бомбили Югославию в том числе с помощью супер-пуперов, стелс-невидимок. Радары СВЧ не видели их. А в Югославии были наши старинные радары работающие на метровых волнах. Они же не знали, что бомбят невидимки и увидели их!!! Грохнули и все дела! Так, что америкашки в очередной раз лоханулись как и в Перл-Харборе!!!
Где же применяются эти чёртовы СВЧ? В радиолокации, радиоастрономии, Ваших печках, релейных линиях связи, космических линиях, в мобильниках, космическом телевидении с его тарелками!!! Как обычно картинки, так, на всякий случай! Рис.4 внешний вид станции космической связи «Орбита». Вообще-то предназначалась для спутникового телевидения, но? Но у нас же всё для двойного предназначения! Рис.5 банальная вышка сотовой связи. Справа совершенно незнакомая МОБИЛА! :-)) Рис.6 схематическое изображение релейной станции. Да это устаревшая система, но главное принцип! Последовательная передача сигнала с одной станции (слева Рис.6-4), усиление и передача следующей станции. И наконец печально известный «БУК-1» с помощью которого украинские сволочи убили пассажиров «БОИНГА»! Но нас интересуют не эти дурацкие ракеты, а РЛС антенна которой запрятана по защитным кожухом. Что все эти картинки связывает? Правильно, СВЧ! Если взять за основу импорт, то СВЧ, это частоты от 0,3 и до 300 ГГц. Так мобилы и печки работают на примерно 2,4 ГГц. И стало быть вышки сотовые пуляют те же частоты! По страшным слухам релейки грозят 30 ГГц частотами. По поводу военной хреновины не скажу вот так сразу, но точно СВЧ! Да, наше телевидение (и цифровое тоже) работают на дециметрах на 800+++ мГц, то есть 0,8 ГГц! А Вы и не в курсе?! Спутниковые тарелки вообще зашкаливают... Одно хорошо, что с тарелок к Вам приходят всё те же 800+++ мГц. Так, что мы с Вами давно уже окуупированы этими СВЧ. Хорошо это или плохо? Вскрытие покажет!!! :-))
Так в чём же проблемы с этими СВЧ? С использованием электронных приборов на таких частотах! Обычные радиолампы стали не пригодны и что-то нужно было делать?! А, чем старые лампы не угодили упёртому СВЧ? В 1987 году был снят фильм для детей «Необыкновенные приключения Карика и Вали». Брат и сестра нечаянно выпили некий эликсир. И? И как по мановению волшебной палочки стали очень маленькими. Настолько, что их стрекоза сдуру утащила в пруд... Для детей обычная трава превратилась в дремучий лес, а безобидные насекомые в страшных монстров! Так о чём это я? О том, что раньше они бегали и траву, прочее просто не замечали, а вот теперь?..
Посмотрим на гениальное изобретение человечества, колесо. Чем больше диаметр тем лучше колесо преодолевает неровности дороги и наоборот... Да при эксплуатации радиоламп на относительно низких частотах (больших длин волн) как и в случае с колесом всякие побочные явления были малы и ими нагло пренебрегали, но? Но чем короче длины волн, тем все неровности становились всё существеннее. Так уже в диапазоне коротких волн стали усовершенствовать эти чёртовы лампы... И успокоились... Но прогресс настойчиво лез всё выше и выше (по частоте). И наука упёрлась в стену! И всё из-за скорости движения электронов. Если почитать детские книжки, то все процессы в лампах иначе как мгновенными не называли. А, мгновенные это скока?! По времени! И тут с этими СВЧ получилось как в анекдоте про черепаху которую послали в магазин за водкой! Скорости желаний напиться и поваляться были значительно больше скорости черепахи! Собутыльника думали, что она (черепаха) уже вот-вот возвратится, а она ещё и с крыльца не сползла... Так на лампу подают синусоидальный сигнал с периодом Т, а электроны ещё не успели долететь до пункта Б как нужно было принимать решение и всё пошло наперекосяк! Так ещё, время пролёта и период стали шибко неудобны друг-другу! Если зафиксировать расстояние от катода лампы до управляющей сетки, то может наступить момент когда лампа перестанет работать при определённой критической частоте сигнала или генерации.
Что же нам делать? Первоначально, конечно усовершенствовали лампы и даже добились кой-какого успеха, но как-то не очень?! Если с усилением ещё получилось, а вот с мощной генерацией тупик! Но появились новые идеи и со временем стали разрабатывать другие электронные приборы, работающие на совершенно других принципах. Это приборы О-типа и М-типа! Но об этом в следующих мини-лекциях!