Каков диапазон

Частотный диапазон

Диапазо́н часто́т — полоса частот, которой присвоено условное наименование. Диапазон частот — одно из важнейших понятий радиотехники, а также физико-технических дисциплин в целом. Это понятие имеет общий характер, то есть можно говорить или о диапазоне рабочих частот какого-либо конкретного устройства, или о диапазоне, выделенном какой-то радиослужбе, или, например, об обобщённой разбивке всей полосы радиочастот.

Содержание

Диапазоны в радиотехнике

• Использование диапазонов по радиослужбам регламентируется Регламентом радиосвязи Российской Федерации и международными соглашениями.
• ГОСТ 24375 даёт следующую обобщённую разбивку радиочастотного диапазона, основанную на международных стандартах:
  1. Очень низкие частоты — 3—30 кГц, соответствует сверхдлинным волнам
  2. Низкие частоты — 30—300 кГц, соответствует длинным волнам
  3. Средние частоты — 300—3000 кГц, соответствует средним волнам
  4. Высокие частоты — 3—30 МГц, соответствует коротким волнам
  5. Очень высокие частоты — 30—300 МГц, соответствует ультракоротким (или метровым волнам)
  6. Ультравысокие частоты — 300—3000 МГц, соответствует дециметровым волнам
  7. Сверхвысокие частоты — 3—30 ГГц, соответствует сантиметровым волнам
  8. Крайне высокие частоты — 30—300 ГГц, соответствует миллиметровым волнам
  9. Гипервысокие частоты — 300—3000 ГГц, соответствует субмиллиметровым волнам
• Следует заметить, что вышеприведённая классификация не получила широкого распространения и в ряде случаев вступает в противоречие с национальными стандартами (ГОСТ) в области радиоэлектроники. На практике под низкочастотным диапазоном подразумевается звуковой диапазон, а под высокочастотным — весь радиодиапазон, выше 30 кГц, в том числе сверхвысокочастотный (свыше 300 МГц).

Традиционные обозначения частотных диапазонов на Западе сложились в ходе Второй мировой войны. В настоящее время они закреплены в США стандартом IEEE, а также международным стандартом ITU.

Диапазоны РЛС

Частотные диапазоны РЛС [1]

Диапазон	Частоты	Длина волны	Примечания
HF	3 — 30 МГц	10 — 100 м	Радары береговой охраны, «загоризонтные» РЛС; (англ. high frequency )
P	< 300 МГц	> 1 м	‘P’ от англ. previous , использовался в первых радарах
VHF	50 — 330 МГц	0,9 — 6 м	Обнаружение на больших дальностях, исследования земли; (англ. very high frequency )
UHF	300 — 1000 MHz	0.3-1 m	Обнаружение на больших дальностях (например, артиллерийского обстрела), исследования поверхности земли, лесов; (англ. ultra high frequency )
L	1 — 2 ГГц	15 — 30 см	наблюдение и контроль за воздушным движением; (англ. Long )
S	2 — 4 ГГц	7,5 — 15 см	управление воздушным движением, метеорология, морские радары; (англ. Short )
C	4 — 8 ГГц	3,75 — 7,5 см	метеорология,спутниковое вещание,промежуточный диапазон между X и S; (англ. Compromise )
X	8 — 12 ГГц	2,5 — 3,75 см	управление оружием, наведение ракет, морские радары, погода, картографирование среднего разрешения; в США диапазон 10,525ГГц ± 25МГц используется в РЛС аэропортов.
Ku	12 — 18 ГГц	1,67 — 2,5 см	картографирование высокого разрешения, спутниковая альтиметрия; (англ. under K )
K	18 — 27 ГГц	1,11 — 1,67 см	нем. kurz , то есть ‘короткий’; использование ограничено из-за сильного поглощения водяным паром, поэтому используются диапазоны Ku и Ka. Диапазон K используется для обнаружения облаков, в полицейских дорожных радарах (24,150 ± 0,100 ГГц).
Ka	27 — 40 ГГц	0,75 — 1,11 см	Картографирование, управление воздушным движением на коротких дистанциях, специальные радары, управляющие дорожными фотокамерами (34,300 ± 0,100 ГГц); (англ. above K )
mm	40 — 300 ГГц	1 — 7,5 мм	миллиметровые волны, делятся на два следующих диапазона
V	40 — 75 ГГц	4,0 — 7,5 мм	медицинские аппараты КВЧ, применяемые для физиотерапии, а также аппараты для диагностики (например, по методу Фолля)
W	75 — 110 ГГц	2,7 — 4,0 мм	сенсоры в экспериментальных автоматических транспортных средствах, высокоточные исследования погодных явлений

Диапазоны в гражданской радиосвязи

В России для гражданской радиосвязи выделены три диапазона частот:

• 27 МГц (Си-Би, «Citizens’ Band», гражданский диапазон), с разрешённой выходной мощностью передатчика до 10 Вт;
• 433 МГц (LPD, «Low Power Device»), выделено 69 каналов для раций с выходной мощностью передатчика не более 0,01 Вт;
• 446 МГц (PMR, «Personal Mobile Radio»), выделено 8 каналов для раций с выходной мощностью передатчика не более 0,5 Вт.

Диапазоны в акустике

• Инфразвуковой — ниже 20 Гц
• Звуковой — от 20 Гц до 20 кГц
• Ультразвуковой — от 20 кГц до 1 ГГц
• Гиперзвуковой — свыше 1ГГц

Литература и документация

Литература

• Справочник по Радиоэлектронным системам: В 2-х томах/Под ред. Б. Х. Кривицкого — М.:Энергия, 1979

Нормативные документы

Примечания

1. ↑ По материалам статьи en:Radar

Ссылки

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Частотный диапазон» в других словарях:

частотный диапазон Ka — Диапазон выше (a = above) диапазона K. Нестандартное обозначение диапазона частот спутниковой связи 20 30 ГГц. [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN Ka band … Справочник технического переводчика

частотный диапазон Ku — Диапазон ниже under диапазона K. Нестандартное обозначение диапазона спутниковой связи: для восходящего потока (к спутнику) 14,0 14,5 ГГц и для нисходящего потока (от спутника) 11,7 12,2 ГГц. [http://www.iks… … Справочник технического переводчика

частотный диапазон L — Диапазон сверхвысоких частот (300 1550 МГц). [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN L band … Справочник технического переводчика

частотный диапазон C — Нестандартное обозначение микроволнового диапазона спутниковая связи: для восходящего потока (к спутнику) 5,925 6,425 ГГц и для нисходящего потока (от спутника): 3,700 4,200 ГГц. Сигналы C диапазона незначительно ослабляются в условиях облачности … Справочник технического переводчика

частотный диапазон — 3.22 частотный диапазон: Для общих целей частотный диапазон состоит из октавных полос со среднегеометрическими частотами от 125 до 8000 Гц. Источник: ГОСТ ИСО 230 5 2002: Испытания станков. Часть 5. Определение шумовых характеристик … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

частотный диапазон — dažnių diapazonas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. frequency band; frequency range vok. Frequenzband, n; Frequenzbereich, m rus. диапазон частот, m; частотный диапазон, m pranc. bande des fréquences, f; gamme des fréquences, f … Automatikos terminų žodynas

частотный диапазон (сейсмического канала записи) — Диапазон частот, в пределах которого неравномерность амплитудно частотной характеристики сейсмического канала записи не превышает 3 дБ относительно максимального уровня [ГОСТ 16821 91] Тематики сейсморазведка … Справочник технического переводчика

частотный диапазон измерений акселерометра — Диапазон частот измеряемых ускорений, в котором нормированы допускаемые погрешности акселерометра. [ГОСТ 18955 73] Тематики акселерометры EN frequency effective range of an accelerometer DE Meßfrequenzbereich eines Beschleunigungsaufnehmers FR… … Справочник технического переводчика

частотный диапазон сейсмоприемника — Диапазон частот, в пределах которого неравномерность амплитудно частотной характеристики сейсмоприемника относительно ее средней линейной части не превышает величины, установленной в нормативно технической документации. [ГОСТ 16821 91] Тематики… … Справочник технического переводчика

частотный диапазон электронного датчика [преобразователя физической величины] — Диапазон частот, в котором обеспечивается заданная неравномерность амплитудно частотной характеристики электронного датчика [преобразователя физической величины]. [ГОСТ Р 51086 97] Тематики датчики и преобразователи физических величин … Справочник технического переводчика

Частотный диапазон комплекта фильтров f_m2 — f_m1 — Диапазон частот между средними геометрическими частотами крайних фильтров комплекта Источник: ГОСТ 17168 82: Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Основные характеристики слуха человека

Порогом слуха человека называют минимальный уровень звука, который человек может воспринять. Эта характеристика является одной из основных.

От порога слуха зависит слуховая чувствительность: чем ниже порог слуха, тем выше слуховая чувствительность, и наоборот. Диапазон наибольшей чувствительности звука – от 1000 до 4000 Гц. Именно в этом промежутке находится информация о речевых сигналах. Пороги слуха на частоте 200 Гц выше на 35 дБ, а на 100 Гц — на 60 дБ, чем пороги слуха на частоте 1000 Гц.

Нормой считается порог слуха от -10 дБ до +10 дБ. В случаях нарушения слуха пороги могут быть разными – от 20 до 120 дБ.

Источник: введение в аудиологию и слухопротезирование И.В. Королева

Порог дискомфорта

Порогом дискомфорта называется уровень звука, вызывающий у человека неприятные ощущения. Нормой считается 100-110 дБ, и зависит она не только от состояния органа слуха, но и от возбудимости нервной системы в целом. У пациентов с нарушениями слуха порог дискомфорта, как правило, больше 110 дБ. Однако, у многих людей с сенсоневральной тугоухостью пороги дискомфорта такие же, как и у людей с нормальным слухом либо ниже – это явление называется рекруитмент, или «феномен усиленного нарастания громкости».

Болевой порог

Болевые ощущения в органе слуха, как правило, вызывает звук, составляющий 130-140 дБ. Кроме того, следует различать порог осязания и болевой порог – в первом случае человек чувствует только давление на барабанную перепонку (130 дБ), во втором – уже болевые ощущения (140 дБ). Порог дискомфорта людей с нарушениями слуха может отличаться от нормы, но болевой порог у всех всегда одинаковый.

Частотный диапазон слуха

Нормой для человека считается способность воспринимать звуки в частотном диапазоне от 20 до 20000 Гц. Звуки, частота которых выше 20000 Гц, называются ультразвуки, ниже 20 Гц – инфразвуки. Человек может воспринять ультразвук только если его источник приложить к костям черепа – это свойство иногда используется при диагностике нарушений слуха.

Источник: введение в аудиологию и слухопротезирование И.В. Королева

Подходя к исследованию слуха, звуковой частотный диапазон принято условно делить:

на низкие частоты — до 500 Гц;

на средние частоты — 500—3000 Гц;

на высокие частоты — 3000–8000 Гц;

на сверхвысокие частоты — выше 8000 Гц

Динамический диапазон слуха

Динамическим диапазоном слуха называется совокупность уровней звука, которые человек способен воспринимать, в норме это 130 дБ. Разница между самым тихим и самым громким звуком, воспринимаемым человеческим ухом (до осязаемых или болевых порогов), велика – последний выше примерно в 10 13 раз.

В аудиологии динамическим диапазоном слуха именуют диапазон от порога слуха человека до порога его дискомфорта.

Как динамический, так и частотный диапазон у людей с нарушениями слуха может отличаться от нормы.

Дифференциальный порог слуха

Минимальные различия по частоте, интенсивности или длительности звука, воспринимаемые человеческим слухом, называются дифференциальным порогом слуха.

Именно способность обнаруживать минимальные различия между звуками позволяет нам воспринимать речь. Интенсивность и частота дифференциального порога слуха зависит от длительности, уровня и частоты звука. Нормой для человека считается 1–1,5 дБ по интенсивности на частотах 500–4000 Гц при уровне звука 40 дБ.

Причина плохого восприятия речи людьми с нарушениями слуха кроется в увеличении у них дифференциального порога слуха – они просто перестают воспринимать мелкие различия между речевыми звуками.

Бинауральный слух

Способность человека воспринимать звук двумя ушами и обрабатывать поступившие сигналы в соответствующих симметричных слуховых центрах мозга называется бинауральным слухом. Данное свойство обеспечивает так называемый процесс бинаурального слияния – это когда различные по своим характеристикам звуки, поступающие в правое и левое уши человека, воспринимаются слуховой системой человека как единый и цельный слуховой образ. Кроме того, благодаря сравнению звуков, поступающих в правое и левое ухо, слуховая система определяет, где находится источник звука.

Именно бинауральный слух позволяет нам воспринимать речь в шумных условиях – происходит так называемый эффект «бинаурального освобождения от маскировки».

Источник: введение в аудиологию и слухопротезирование И.В. Королева

Слуховая адаптация

Как и остальные сенсорные системы организма человека, слуховая система способна адаптироваться ко внешним условиям. Это проявляется во временном понижении чувствительности за счёт повышения порогов слуха в случаях излишнего звукового воздействия. Благодаря этой способности слуховая система защищает себя от повреждений.

Порог слуха повышается от любого воздействия звука, превышающего этот порог на 10-20 дБ. В случаях кратковременного воздействия звука не выше 80-90 дБ и повышение порога будет кратковременным. При более интенсивном воздействии и повышение порогов слуха будет длиться дольше – до нескольких минут. После прекращения звукового воздействия пороги слуха постепенно возвращаются в исходное состояние.

Янмаева Ольга Анатольевна

Специалист по подбору и настройке цифровых слуховых аппаратов, специалист по слуху «Аудионика»

Диапазон звуковых частот. Взаимосвязь частоты звуковой волны, ее длины и скорости

Сейчас в Интернете очень много возможностей проверить остроту своего слуха онлайн. Для этого нужно запустить видео со звуком, частота которого нарастает. Создатели теста рекомендуют проводить проверку в наушниках, чтобы не мешали посторонние шумы. Диапазон звуковых частот в ролике начинается с таких высоких значений, услышать которые могут единицы. Дальше частота звука плавно понижается, и в конце видео слышен звук, который услышит даже человек с ослабленным слухом.

На протяжении ролика пользователю показывают значение частоты звука, который воспроизводится. Условия теста предполагают, что видео нужно остановить в тот момент, когда человек сможет расслышать звук. Далее следует посмотреть, на какой отметке остановилась частота. Ее значение даст понять, что слух в норме, лучше, чем у большинства людей, либо стоит обратиться к врачу. Некоторые тесты показывают, какому возрасту соответствует предельная частота, которую смог услышать человек.

Что собой представляет звук и звуковая волна

Звук — это субъективное ощущение, но слышим мы его, потому что в наше ухо попадает что-то реально существующее. Это звуковая волна. Физиков интересует, как ощущения, которые мы испытываем, связаны с характеристиками звуковой волны.

Звуковые волны — это продольные механические, обладающие малой амплитудой волны, диапазон частот которых 20 Гц-20 кГц. Малая амплитуда — это когда изменение давления вследствие сжатия-разрежения гораздо меньше, чем давление в этой среде. В воздухе в областях сжатия-разрежения изменение давления гораздо меньше атмосферного. Если амплитуда того же порядка или больше атмосферного давления, то это уже не звуковые волны, а ударные, они распространяются со сверхзвуковой скоростью.

Слышимость звуков

Мы уже выяснили, каков диапазон звуковых частот, но что же лежит за его границами? Если частота меньше 20 Гц, такие волны называются инфразвуковыми. Если больше 20 кГц — это ультразвуковые волны. И инфра-, и ультразвук не вызывают слуховых ощущений. Границы достаточно размыты: младенцы слышат 22-23 кГц, нестарые люди могут воспринять 21 кГц, кто-то слышит 16 Гц. То есть чем младше человек, тем выше частоты он может услышать.

Собаки слышат более высокие частоты. Эту их способность используют дрессировщики, они подают команды ультразвуковым свистком, не слышимым людьми. На рисунке показаны диапазоны частот, доступные для восприятия разными животными.

Звук как оружие полицейских

Приведем пример случая, который показывает, что диапазон звуковых частот, слышимых человеком, приблизителен и зависит от индивидуальных особенностей.

В Вашингтоне полиция нашла способ ненасильственного разгона молодежи. Юноши и девушки постоянно собирались около одной из станций метро, общались. Власти посчитали, что их бесцельное времяпрепровождение мешает другим, т. к. у входа скапливается слишком много людей. Полицейские установили устройство «Москит», издававшее звук на частоте 17,5 кГц. Этот прибор предназначен для отпугивания насекомых, но производители уверяли, что звуковые волны данной частоты воспринимаются только подростками от 13 и не старше 25 лет.

Благодаря устройству от молодежи удалось избавиться, но мужчина 28 лет услышал звук и пожаловался в администрацию города. Местным властям пришлось прекратить использование прибора.

Диапазон длины волны

Волны звуковых частот в разных средах имеют разные характеристики. Отличаются длина и скорость распространения волны. В воздухе (при комнатной температуре) скорость составляет 340 м/ с.

Рассмотрим волны с частотами, находящимися в слышимом для нас диапазоне. Их минимальная длина — 17 мм, максимальная — 17 м. Звук с наименьшей длиной волны находится на грани ультразвука, а с наибольшей — приближается к инфразвуку.

Скорость звуковой волны

Считается, что свет распространяется мгновенно, а для распространения звука нужно определенное время. На самом деле свет тоже имеет скорость, просто она является предельной, быстрее, чем свет, ничего не движется. Что касается звука, то наибольший интерес представляет его распространение в воздухе, хотя скорость звуковой волны в более плотных средах намного выше. Вспомним грозу: вначале мы видим вспышку молнии, затем слышим раскат грома. Звук запаздывает, потому что его скорость во много раз ниже, чем скорость света. Впервые скорость звука измеряли, фиксируя промежуток времени между выстрелом из мушкета и звуком. Затем брали расстояние между орудием и исследователем и делили его на время «опоздания» звука.

Такой способ имеет два недостатка. Во-первых, это погрешность секундомера, особенно на близком расстоянии до источника звука. Во-вторых, это скорость реакции. При таком измерении результаты не будут точными. Для вычисления скорости удобнее брать известную частоту определенного звука. Существует генератор частот, прибор с диапазоном звуковых частот от 20 Гц до 20 кГц.

Его включают на нужную частоту, в ходе эксперимента измеряют длину волны. Перемножив обе величины, получают скорость звука.

Гиперзвук

Длина волны вычисляется путем деления скорости на частоту, поэтому с увеличением частоты длина волны уменьшается. Можно создать колебания настолько высокой частоты, что длина волны будет одного порядка с длиной свободного пробега молекул газа, например, воздуха. Это и есть гиперзвук. Он плохо распространяется, потому что воздух перестает считаться сплошной средой, т. к. длина волны ничтожно мала. В нормальных условиях (при атмосферном давлении) длина свободного пробега молекул равна 10 -7 м. Каков диапазон частот волн? Звуковыми они не являются, потому что мы их не слышим. Если рассчитать частоту гиперзвука, то окажется, что она составляет 3×10 9 Гц и выше. Измеряют гиперзвук в гигагерцах (1 ГГц = 1 миллиард Гц).

Как частота звука влияет на его высоту

Диапазон звуковых частот влияет на диапазон высоты. Хотя высота звука — это субъективное ощущение, но определяется она объективной характеристикой звука, частотой. Высокие частоты порождают высокий звук. Зависит ли высота звука от длины волны? Конечно, скорость, частота и длина волны взаимосвязаны. Однако звук одной и той же частоты будет иметь разную длину волны в разных средах, но восприниматься он будет одинаково.

Мы слышим звук, потому что изменения давления заставляют колебаться нашу барабанную перепонку. Давление меняется с одной и той же частотой, поэтому неважно, что в разной среде длина волны разная. Из-за одинаковой частоты мы воспримем звук как высокий или низкий хоть в воде, хоть в воздухе. В воде скорость звука составляет 1,5 км/ с, что почти в 5 раз больше, чем в воздухе, следовательно, намного больше и длина волны. Но если тело будет вибрировать с неизменной частотой (допустим, 500 Гц) в обоих средах, высота звука будет одинаковой.

Существуют звуки, не имеющие высоты, например, звук «ш-ш-ш». Их колебания частоты не периодические, а хаотичные, поэтому мы воспринимаем их как шум.