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主题:【原创】闲扯雷达之二——频段命名的来历 -- 代码ABC

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家园 【原创】闲扯雷达之二——频段命名的来历

专业人士喜欢讲术语,这些黑话常把外行唬得一愣一愣的。无线电作为一个相对“古老”的行业其术语还是比较优雅的,很多可以直接从字面上理解。不像IT界每个月都要冒些新鲜玩意出来,任何语言学家也要头疼。不过这一专业也曾有语无伦次的时候,其中一个例子就是各波段的命名。

估计大家都听过什么高频、甚高频、超高频、特高频、极高频等等术语,但谁能搞清楚哪个更“高”呢?再深入一些,大家也许听过比如X波段、C波段、Ku波段等等,但谁知道这些波段指的是什么?其实这些名称反应了无线电技术有过一段飞速发展时间,混乱的命名记录了曾经的概念爆发。

在雷达行业中,以雷达工作频率划分为若干的波段,由低到高的顺序是:高频(HF)、甚高频(VHF)、超高频(UHF)、L波段、S波段、C波段、X波段、Ku波段、K波段和Ka波段。这些命名追究起来是非常有趣的。

首先高频不“高”,所谓的高频段指的是频率在3M-30M之间的无线电波,波长从100米到10米。这个波段也称为短波波段,相应的还有中波、长波、超长波等等,但雷达最低使用的频率就是这个了,所以这里不再讨论更低频率的波段。最早的雷达使用的就是这个频段,因为就当时(二战前夕)的技术来说这是能够得到可靠的大功率器件的最高频率了。在当时来看倒符合“高”频的定义,短短几十年这个频段再称为高频就有点名不副实了。比如,在高中时我们几个无线电爱好者就可以搞出工作在30M业余频段的手持式对讲机了。而且相对于后来我们做的150M对讲机而言,这类对讲机的制作和调试要简单很多,不需要专门的仪器,一块万用表就可以搞定了。由于相对的技术难度小,工作在这个频段的设备就必须忍受大量的干扰,许多短波电台用的也是这个频段,毕竟使用电磁波的不光是雷达还有通信设备以及娱乐设备——电台。这点我自己也是深有体会,一开始的时候一瓦的对讲机可以保证1公里的通信范围,两年后要维持这个范围就必须加大到5W——太多人玩了。

除了干扰大之外,高频段还有一个弱点在于其波长太长,对于小物体来说电磁波的反射效应很小,按现在的说法就是雷达截面积很小,或者说对于高频雷达是“隐身”的。但是大不列颠空战依赖的就是这些雷达。并且它们的确完成了赋予的任务。

当然工作在这个波段还是有些好处的,由于高空电离层可以反射高频波段的信号,使得这些信号可以超视距传播,因此这个波段对超视距雷达是有足够的吸引力的。

既然历史原因让不太高的高频窃取了高频波段的名称,那么更高的频率就只好使用其它名字了,所以高频之上的另一个频段用了甚高频(VHF)。其中英文缩写的VH是Very High的意思,其频率范围是30M到300M,其波长范围是1米到10米,因此这个波段又称为米波波段。事实上这个波段的雷达载20世纪30年代就有了,由此可见技术发展的速度。使用这个波段的好处是天线尺寸比高频段要小一个量级——这样才能把雷达安装到空间比较局促的平台上,如舰船等。同时这个波段的波长决定了大多数飞机是无法隐身的。这可能是让早已淘汰的波段起死回生的一个契机。不过这个波段的问题和高频波段一样,大量的通信和广播也使用这个频段,所以干扰也是很大的。

再往上跑我们就来到超高频波段了(UHF),UH是Ultra High的缩写——大家可以看出这个命名是多么无奈了吧。此波段的频率是300M到1G,波长从0.3米到1米,这个波段一般也称为分米波波段,二战早期的机载反潜雷达就是工作在这个频段上的,可见在20年不到的时间里雷达频段一下子跳了3个台阶。而同时更高工作频率的厘米波雷达也在研制当中,并在二战后期投入实用。从这个频段开始雷达终于可以避开干扰较大的“低”频了,由于这个频段的频率范围宽所以不同设备之间的工作通道可以比较轻松的相互避开。同时由于频段范围宽,再用波长长度如分米、厘米、毫米等方式就比较粗糙了。所以分米波和厘米波根据各自的特点和用途在1G以上的频率细分为几个用字母表达的波段,这就是在兵器知识中经常听到的C波段、X波段等等波段了。

具体的L波段频率范围是1G Hz到2GHz,波长从30cm到15cm,L的意思表示远距离,这个波段常用于远程对空警戒雷达、太空雷达以及作用距离在200英里以上的空中交通管制雷达。

S波段的频率范围是2G Hz到4G Hz,波长从15cm到7.5cm。S的意思是短(Short)指波长短——命名的混乱之一。波长短可以比较容易做到窄波束,用于机场终端监视雷达可以得到很好的角分辨力和精度。这个频段也可以做远程监视雷达用,不过受雨的影响很大。然而气象雷达需要这个特性,所以气象雷达也多工作在这个频段上。

C波段频率范围是4G到8G,波长从7.5cm到3.75cm之间,C是英文compromise的缩写,即妥协、折中的意思。和什么折中呢?这里指的是S波段和X波段(8G-12.5G)两个波段的折中。而X波段的X则表示这个曾经是一个保密频段(二战期间)。这里我们再次看到命名的随意和混乱。X波段的用途很广,军用和民用雷达都经常使用这个频段,由于频率很高其天线尺寸可以做得很小,警用雷达测速就是一个例子——小到大多数人都没有留意。

Ku、K、Ka波段指12.5-40G的频段。其中K是德文Kurz,意思也是短(Short)……,这个波段早期是二战期间发展起来的厘米波雷达,频率是24G。不过这个频率十分接近水蒸气的谐振波长,也就是辐射出去的能量要被水蒸气吸收掉不少——微波炉的加热原理。因此为了避开这个谐振频率,把K段分成Ku(小于谐振频率的波段)和Ka(大于谐振频率的波段)两个波段。其中Ku是12-18GHz,Ka是24-40GHz。这个频段主要用于高分辨的测量,由于还存在大气衰减因素。其作用距离通常比较短。

关键词(Tags): #雷达#无线电波段元宝推荐:爱莲,

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家园 A
家园 确实很混乱

那我们为什么不直接用波长来命名呢?

毕竟长度单位的分级很早就统一了,而且也相当的通俗易懂啊?

家园 按波长分类是有的

也非常整齐,从最低的极低频开始依次是甚低频、低频、中频、高频、甚高频、特高频、超高频和极高频。英文缩写分别是ELF、VLF、LF、MF、HF、VHF、UHF、SHF、EHF。其波长从极低频的10万米开始,每级分别小一个数量级。同时还有对应的XX波的名称,从极低频对应的极长波开始依次是超长波、长波、中波、短波、米波、分米波、厘米波、毫米波。其中米波和分米波又成为超短波,厘米波和毫米波则成为微波。

然而从频率1G以上的分米波开始,不同的频段有各自不同的特性(比方文中提到的天气影响、大气衰减、水蒸气吸收等)、采用的发射接受技术不同、以及一些历史原因。仅以波长的数量级分段就太粗糙了。所以才有以字母细分的波段,而且其频率范围和波长没有什么规律。这实际上部分反应了这个行业开发无线电频谱的一个历史过程。

对于行业内的人来说倒不是太麻烦的事情。

家园 几十层楼高的长波雷达,波长有多少?

听说雷达照一照,十年少.....

家园 高频、甚高频、超高频 ……,恶狠狠地想到了

中乙、中甲、中超……,乱!在过几年改名叫什么?把中超队员下放去打中乙,也看不出什么差别。

膝盖上钉掌,离蹄远了点。

家园 送宝

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家园 星巴克不也没有小杯了

最小的就是中杯。以后干脆学雷达,最小就是巨杯,然后是甚巨杯,超巨杯,特巨杯,极巨杯,听得你心里美滋滋的,觉得花钱真值啊。

家园 天线就几十层楼高?不会吧?
家园 不算什么,进来瞧:

点看全图

外链图片需谨慎,可能会被源头改

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家园 是啊,俺们这里,最小的鸡蛋叫Large

然后是Extra Large, Jumbo

家园 谢宝,估计这种事情只有俄国人才做得出来……

印象里稍大一点的雷达都是用天线阵的做得这么大,看样子是转不动了

这么做真是太浪费了。很不环保嘛。

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家园 这可能是一个相控阵短波雷达

短波天线很容易识别出来,就是图中那一个个笼子式的东西。电扫描天线不需要转动的。这个雷达估计是用来做超远程警戒用。

家园 查到了,的确是老毛子的。Duga系统
家园 据我所知,没有长波雷达

长波在无线电中指的是波长在1000米以上的电磁波。目前雷达最低工作频率是落在短波段(波长10米-100米,频率3-30MHz),下面萧萧易水展示的那个大型雷达天线实际是一部短波雷达。

不过,长波电台或更长的超长波电台是存在的。用来和潜在水下的潜艇通信。

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