Свч и увч: УВЧ И СВЧ — clinicmalitskaya.kz

Микроволновая терапия (УВЧ, СВЧ) | Международный Медицинский Центр лечения особо тяжких патологий — лечение трещин позвоночника, болей в руке и ноге

Микроволновое излучение — представляет собой электромагнитное излучение между радиоволнами и инфракрасными, т.е. при длине волны между 1м и 1см при частоте от 300 MГц до 30 ГГц. В медицине используется три частоты и соответственно три длины микроволн: 2450 MГц (12.245 см), 915 MГц (32.79 см) и 433.9 MГц (69.14 см). В Европе используют все три частоты микроволновой терапии, в США — только первые две.

Для получения электромагнитного поля СВЧ используется вакуумный прибор магнетрон, сочетающий в себе функции электронной лампы и колебательного контура. Источником электронов в магнетроне служит катод. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет движение электронов. Малогабаритный постоянный магнит, которым снабжен магнетрон, создает магнитное поле, направляющее движение электронов. Электромагнитное поле СВЧ подводится к тканям с помощью специальных излучателей направленного действия, которые представляют собой диэлектрические антенны. Излучатели используются по контактной и дистанционной методике воздействия. При дистанционном воздействии аппарат устанавливается в экранированной кабине, таким образом, чтоб излучатель был направлен в сторону наружной стены.

Энергия микроволн поглощается главным образом молекулами воды, диэлектрическая их проницаемость в связи с этим невелика. При воздействии микроволн сантиметрового диапазона диполи воды успевают повернуться полностью за одну перемену знака полярности. Поглощение их энергии происходит, прежде всего, в тканях, богатых водой. Значительна степень отражения их поверхностью кожи, учесть которую при дозировке процедуры не представляется возможным. В зависимости от толщины подкожного жирового слоя и особенностей расположения излучателя отражается от 25 до 75% энергии микроволн, в среднем около 40%. Значительно отражение их от границ раздела других тканей: кожа — подкожная клетчатка, подкожная клетчатка — мышцы. При этом возможно формирование так называемых «стоячих» волн в тканях. Они образуются при отражении волны от границы двух сред и наложении отраженной на очередную падающую волну. Такой процесс происходит многократно в одном и том же месте. По законам физики «стоячая» волна формируется в том случае, если расстояние между границами двух сред составляет более четверти длины волны. Эта ситуация может возникнуть при толщине подкожного жирового слоя более 2 см.

Микроволны дециметрового диапазона примерно в 2 раза менее интенсивно отражаются поверхностью кожи. Они в меньшей степени, чем волны сантиметрового диапазона, поглощаются водой, поскольку явления резонанса диполей воды при этой частоте электромагнитного поля менее выражены. Энергия этих волн по мере проникновения в глубину тканей затухает в два раза медленнее по сравнению с сантиметровыми волнами.

Прогрев тканей при СМВ-терапии происходит на глубину 3 см. При образовании «стоячих» волн происходит значительное локальное повышение температуры ткани вплоть до ожога. Этот перегрев ткани сопровождается ощущением распирания, жжения, ломящих болей, что требует немедленного уменьшения дозы воздействия или прекращения процедуры. Неконтролируемый перегрев может возникнуть при воздействии на резко отечную ткань.

При ДМВ-терапии прогрев тканей происходит на более значительную глубину, составляющую 8–10 см. Вероятность образования «стоячих» волн незначительна и прогрев тканей боле равномерен.

Физиологическим эффектом воздействия микроволновой терапии на живой организм являются: повышение метаболической активности всех клеток, снижение вязкости во всех жидкостях, увеличение растяжимости коллагена, увеличение кровотока, эффективное воздействие на нервную систему.

Терапевтический эффект действия микроволнового излучения проявляется как обезболивающий (за счет непосредственного воздействия на болевые ворота, ускоренного удаления раздражающих факторов и за счет повышения кровотока, снижения спазма мускулатуры, седативного эффекта), снижение или полное прекращение мышечного спазма благодаря прямому воздействию на веретенообразные мышечные структуры, ускорение выздоровления благодаря повышению метаболической активности, что оказывает влияние на посттравматический процесс и на течение хронического инфекционного процесса, размягчению коллагеновых тканей, рубцовых тканей и других фиброзов, лечению мышечной ткани благодаря повышению внутримышечного кровотока.

С осцилляторным эффектом связано противовоспалительное действие микроволн, антиаллергический эффект, положительное влияние на иммуногенез. Несмотря на то, что действие микроволн распространяется на небольшой объем тканей, могут наблюдаться общие реакции. Они реализуются главным образом через усиление функции парасимпатического отдела вегетативной нервной системы: снижение артериального давления, урежение числа сердечных сокращений, замедление внутрижелудочковой проводимости в сердце. Наблюдается стимуляция синтеза некоторых простагландинов.

С тепловым эффектом микроволн связаны антиспастическое болеутоляющее действие, интенсификация крово- и лимфообращения в тканях, интенсификация обмена веществ. Следует помнить, что осцилляторный и тепловой эффекты неразделимы и проявляются одновременно.

Основные показания к применению

Выбор СМВ- или ДМВ-терапии зависит от глубины расположения патологического процесса.

1. Воспалительные процессы в острой, подострой и хронической стадиях, протекающие без нагноения.
2. Дегенеративно-дистрофические и воспалительные поражения опорно-двигательного аппарата.
3. Заболевания периферической нервной системы, сопровождающиеся болью, в том числе травматические повреждения нервных стволов.
4. Гипермоторные дискинезии внутренних органов.
5. Окклюзионные поражения периферических артерий в начальной стадии заболевания, периферический ангиоспазм.

Основные противопоказания к применению

1. Детям до 5-летнего возраста.
2. Ишемическая болезнь сердца: прогрессирующая стенокардия, инфаркт миокарда.
3. Острые нарушения мозгового кровообращения.
4. Нарушение термической чувствительности кожи.
5. Наличие металлических предметов в зоне воздействия величиной более 4 кв. см.

Дозировка:

1. По выходной мощности электромагнитного поля, измеряемой в ваттах.
2. По ощущению тепла.

При дистанционной методике воздействия различают дозы:

• Слаботепловые, до 40 Вт.
• Тепловые, от 40 до 60 Вт.
• Интенсивнотепловые. более 60 Вт.

При контактной методике воздействия различают дозы:

• Слаботепловые, до 3 Вт.
• Тепловые, от 3 до 6 Вт.
• Интенсивнотепловые, более 6 Вт.

3. По длительности процедуры (от 5 до 20 минут).
4. По кратности проведения процедур (ежедневно или через день).
5. По количеству процедур на курс лечения (от 5 до 20).

Переменные электромагнитные поля высокой частоты – ВЧ-, УВЧ- и СВЧ-терапия

В лечебной практике используют различные виды высокочас­тотных воздействий: поле высокой частоты (ВЧ-терапия, или дарсонвализация), электрическое поле ультравысокой частоты (УВЧ-терапия), мик­роволны с различной частотой и длиной волны (СВЧ-терапия).

Из физики мы знаем, что длина волны измеряется в метрах, частота колебаний в герцах (1 Гц равен 1 колебанию в 1 с). Между этими параметрами существует обратная зависимость: чем меньше дли­на волны, тем выше частота колебаний. Частота высокочастотных электромагнитных колебаний, применяемых в лечебных целях, находится в пределах 30 килогерц — 30 000 мегагерц (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Диапазон электромагнитных колебаний, методы и аппараты, применяемые при лечении переменными токами ВЧ, УВЧ, СВЧ

В тканях под воздействием высокочастотных факторов ионы и заряженные частицы перемещаются, но на незначительное рассто­яние, так как происходит быстрое изменение направления тока или поля, приводящее к обратному перемещению частиц.

Таким образом, заряженные частицы и ионы, совершая маятникообразные колебания, обеспечивают электропроводимость тка­ней. Концентрация ионов на тканевых мембранах изменяется не­значительно, этим объясняется малый раздражающий эффект высокочастотных факторов.

Дипольные молекулы, имеющие электрические заряды, сме­щенные к полюсам, совершают повороты вокруг своей оси, а в ди­электриках происходит поляризация, приводящая к возникнове­нию электрического заряда и ориентационному повороту таких молекул.

Колебательные движения ионов и вращения диполей вызыва­ют образование эндогенного тепла в тканях. При действии электромагнитных полей тепло образуется за счет наведения вихревых токов. Образование эндогенного тепла называют неспецифическим эффектом высокочастотных переменных импульсных токов.

В физиологическом действии этих токов большую роль играет специфический, так называемый осцилляторный эффект: колеба­тельные движения ионов и кругообразные движения диполей при­водят к расшатыванию боковых цепей белковых молекул, что ве­дет к потере радикалов, изменению структуры молекул, благодаря чему изменяется физико-химический состав ткани, изменяются свойства ткани.

Дарсонвализация

Дарсонвализацией называется применение импульсного пере­менного тока высокой частоты (100-300 кГц), высокого напряже­ния (20 кВ) и малой силы (0,02 мА) с лечебной целью.

Действую­щим фактором является электрический разряд, возникающий меж­ду электродами и телом пациента. При проведении процедур ис­пользуют вакуумные стеклянные электроды. Интенсивность разряда можно измерять в пределах от «тихого» до «искрового», когда процедура проводится дистанционно, т.е. имеется воздуш­ный зазор между электродом и тканью пациента.

Дарсонвализация как лечебный метод ВЧ терапии

Применяют дар­сонвализацию в основном в виде местных процедур. В зависимос­ти от области воздействия используют различные формы электро­дов: грибовидный, эндоназальный, ректальный, гребешковый, ва­гинальный и т.д. Импульсы тока, раздражая нервные рецепторы кожи и слизистых оболочек, способствуют расширению артериаль­ных и венозных сосудов, увеличению проницаемости сосудистых стенок, стимуляции обменных процессов, понижению возбудимо­сти чувствительных и двигательных нервов. Тепловой эффект вы­ражен незначительно, что объясняется малой силой и импульсным характером действующего тока.

Терапевтическое влияние дарсонвализации проявляется болеутоляющим, противозудным действи­ем, улучшением периферического кровообращения, повышением трофики тканей в месте воздействия.

Показания: заболевания сосудистого генеза (варикозное расши­рение вен нижних конечностей и геморроидальных вен, болезнь Рейно), заболевания кожи (дерматозы, псориаз, нейродермиты), стоматологические заболевания (пародонтоз, хронический гинги­вит, стоматит), заболевания лор-органов (вазомоторный ринит, нев­рит слухового нерва), гинекологические заболевания и др.

Противопоказания: злокачественные новообразования, недоста­точность сердечно-сосудистой системы, наклонность к кровотече­ниям, активный туберкулезный процесс, гематомы.

Дозируют: по времени (2-10 мин), силе тока (малая, средняя, большая), количеству процедур (5-20 на курс).

После процедуры электрод стерилизуют холодным методом: за­мачивают в 70% спирте на 20 мин.

Аппаратура: для местной дарсонвализации применяют аппарат «Искра-1».

Рис. 2.14. Диапазон электромагнитных колебаний, методы и аппараты, применяемые при лечении переменными токами ВЧ, УВЧ, СВЧ.

Некоторые частные методики

Дарсонвализация волосистой части головы

Процедура назначает­ся при выпадении волос, головных болях сосудистого генеза. Положе­ние больного сидя. Из волос удаля­ют металлические предметы: закол­ки, шпильки и др. Гребешковым электродом медленно и плавно вы­полняют расчесывающие движения ото лба к затылку, а при коротких волосах и в обратном направлении (рис. 2.15). Мощность воздействия — до появления слабых ощущений по­калывания. Процедуру проводят в течение 8-10 мин, ежедневно или че­рез день. Курс лечения 15-20 процедур.

Рис. 2.15. Дарсонвализация волосистой части головы.

Дарсонвализация ректальная при геморрое

Перед процедурой больной опорожняет кишечник. Больному, лежащему на боку с приведенными к животу ногами, вводят в задний проход на глубину 4-5 см смазанный вазелином ректальный электрод. Ручку резонатора фиксируют мешочками с песком. Мощность воздействия средняя, продолжительность 5-10 мин. Извлекают электрод только после выключения аппара­та. Процедуру повторяют ежедневно или через день. Курс лечения 12-15 процедур.

Виды реабилитации: физиотерапия, лечебная физкульту­ра, массаж : учеб. пособие / Т.Ю. Быковская [и др.]; под общ. ред. Б.В. Кабарухина. — Ростов н/Д : Феникс, 2010. — 557, [1] с.: ил. — (Медицина). С. 57-60.

X. Требования охраны труда при работе с аппаратамисверхвысокой и ультравысокой частот 

79. Для уменьшения излучения в окружающее пространство высокое напряжение на генератор должно подаваться только после установки излучателя непосредственно на облучаемый участок тела, перед прекращением процедуры следует сразу выключить высокое напряжение. Размеры и форма излучателя должны соответствовать облучаемому участку тела.

80. Эксплуатация аппаратов сверхвысокой и ультравысокой частот (далее соответственно — СВЧ, УВЧ) с выходной мощностью более 100 Вт и с дистанционным методом облучения должна производиться в специально выделенных помещениях или в экранирующих кабинах, в которых размещаются аппараты и пациенты. Эксплуатация аппаратов с контактным расположением излучателей возможна в общем помещении.

81. Запрещается пребывание персонала в зоне прямого излучения аппаратов сантиметровых и дециметровых волн.

82. Запрещается:

а) проводить терапию без настройки терапевтического кондуктора в резонанс с генератором;

б) пребывать в зоне прямого воздействия энергии дециметровых и сантиметровых волн при проведении физиотерапевтических процедур по дистанционной диагностике.

83. Кипячение электродных прокладок, полостных электродов и инструментов следует проводить в дезинфекционных кипятильниках или баках только с закрытым подогревателем в вытяжном шкафу или под местной вентиляцией.

84. Заполнять четырехкамерные ванны водой и удалять из них воду можно только при выключенной аппаратуре.

85. При проведении электролечебных процедур с контактным наложением электродов (гальванизации, диадинамо- и амплипульстерапии и других подобных) вне электролечебного кабинета (в том числе в палате, перевязочной, операционной, на дому) необходимо исключить возможность соприкосновения пациента с металлическими частями (кровать, перевязочный стол). Для этого металлическая кровать или стол должны быть покрыты шерстяным одеялом, поверх него 3 — 4 слоями прорезиненной ткани и простыней так, чтобы края их свешивались со всех сторон кровати или стола.

86. Металлические корпуса и штативы медицинских электроаппаратов, в том числе переносные, подлежат защитному заземлению независимо от места их установки и проведения физиотерапевтической процедуры.

Открыть полный текст документа

метод. пособие для студентов специальности «Мед. электроника» днев. формы обучения

Репозиторий БГУИР: Техника СВЧ и УВЧ в медицинских приборах : метод. пособие для студентов специальности «Мед. электроника» днев. формы обучения
Skip navigation

Please use this identifier to cite or link to this item:
https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/189

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Микрополосковые направленные ответвители УВЧ и СВЧ диапазонов | Останков

1. Guowei Lian, Zhang Wang, Zhouyan He, Zhiguang Zhong, Leming Sun, Mudan Yu. A new miniaturized microstrip branch-line coupler with good harmonic suppression // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2017. Vol. 67. Pp. 61-66. DOI: 10.2528/PIERL17021901

2. Kazerooni М., Aghalari M. Size reduction and harmonic suppression of rat-race hybrid coupler using defected microstrip structure // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2011. Vol. 26. Pp. 87-96. DOI: 10.2528/PIERL11071704

3. Вендик И.Б., Вендик О.Г. Метаматериалы и их применение в технике сверхвысоких частот (Обзор) // Журнал технической физики. 2013. № 1. С. 3 28.

4. He-Xiu Xu, Guang-Ming Wang, Jian-Gang Liang. Novel composite right-/left handed transmission lines using fractal geometry and compact microwave devices application // Radio Science. 2011. Vol. 46. No. 5. Pp. 1-11. DOI: 10.1029/2010RS004617

5. Sun L., Yin Y.-Z., Lei X., Wong V. A novel miniaturized branch-line coupler with equivalent transmission lines // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2013. Vol. 38. Pp. 35-44. DOI: 10.2528/PIERL13011302

6. Ghatak R., Pal M., Sarkar B. Realization of miniaturized quadrature hybrid coupler with reduced length branch arms using recursively loaded stubs // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2013. Vol. 43. Pp. 45-54. DOI: 10.2528/PIERL13071304

7. Song L., Nie Y. A miniaturized directional coupler using complementary split ring resonator and dumbbell-like defected ground structure // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2016. Vol. 63. Pp. 53-57. DOI: 10.2528/PIERL16060302

8. Khandelwal M.K., Kanaujia B.K., Kumar S. Defected ground structure: fundamentals, analysis and applications in modern wireless trends // Intern. J. of Antennas and Propagation. 2017. Vol. 2017. Article ID 2018527. 22 p. DOI: 10.1155/2017/2018527

9. Dao-zhi Wei, Hui-yong Zeng, Zhong-wu Yu. Compact branch-line coupler using composite right/left-handed transmission lines with novel CSSRR // 2nd Intern. conf. on consumer electronics, communications and networks: CECNet 2012 (Yichang, China, April 21-23, 2012): Proc. N.Y.: IEEE, 2012. Pp. 218-221. DOI: 10.1109/CECNet.2012.6201447

10. Kyo-Soon Choi, Ki-Cheol Yoon, Jae-Yeong Lee, Choul-Ki Lee, Seong-Cheol Kim, Ki-Byoung Kim, Jong-Chul Lee. Compact branch-line coupler with harmonics suppression using meander T-shaped line // Microwave and Optical Technology Letters. 2014. Vol. 56. No. 6. Pp. 1382-1384. DOI: 10.1002/mop.28331

11. Nosrati M., Virdee B.S. Realization of a compact branch-line coupler using quasi-fractal loaded coupled transmission-lines // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2010. Vol. 13. Pp. 33-40. DOI: 10.2528/PIERC10031303

12. Летавин Д.А. Миниатюрные конструкции микрополосковых мостовых устройств // Изв. Самарского науч. центра Российской акад. наук. 2016. Т. 18. № 2-3. С. 917 921.

13. Letavin D.A., Mitelman Yu.E., Chechetkin V.A. Investigation of the frequency influence on the miniaturization efficiency of microstrip devices using LPFs // 10th Eur. conf. on antennas and propagation: EuCAP 2016 (Davos, Switzerland, April 10-15, 2016): Proc. N.Y.: IEEE, 2016. DOI: 10.1109/EuCAP.2016.7481614

14. Wei-Shin Chang, Chi-Yang Chang. A high slow-wave factor microstrip structure with simple design formulas and its application to microwave circuit design // IEEE Trans. on Microwave Theory and Technique. 2012. Vol. 60. No. 11. Pp. 3376-3383. DOI: 10.1109/TMTT.2012.2216282

15. Chao-Hsiung Tseng, Chin-Lin Chang. A rigorous design methodology for compact planar branch-line and rat-race couplers with asymmetrical T-structures // IEEE Trans. on Microwave Theory and Technique. 2012. Vol. 60. No. 7. Pp. 2085-2092. DOI: 10.1109/TMTT.2012.2195019

16. Sun S., Zhu L. Miniaturised patch hybrid couplers using asymmetrically loaded cross slots // IET Microwaves, Antennas & Propagation. 2010. Vol. 4. No. 9. Pp. 1427-1433. DOI: 10.1049/iet-map.2009.0293

17. Cao Y., Wen J., Hong H., Liu J. Design of planar dual-band branch-line coupler with Π-shaped coupled lines // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2015. Vol. 55. Pp. 113-120. DOI: 10.2528/PIERL15061902

18. Han Y.-L., Jiao Y.-C., Ni T., Weng Z.-B. Novel compact dual-band branch-line couplers with half elliptical-ring impedance stub lines // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2015. Vol. 56. Pp. 9-15. DOI: 10.2528/PIERL15072802

19. Kuo-Cheng Chin, Ken-Min Lin, Yen-Hsiu Wei, Tzu-Hao Tseng, Yu-Jie Yang. Compact dual-band branch-line and rat-race couplers with stepped-impedance-stub lines // IEEE Trans. on Microwave Theory and Technique. 2010. Vol. 58. No. 5. Pp. 1213-1221. DOI: 10.1109/TMTT.2010.2046064

20. Гвоздев В.И., Нефёдов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ. М.: Наука, 1985. 255 с.

21. Taravati S., Khalaj-Amirhosseini M. Compact dual-band stubless branch-line coupler // J. of Electromagnetic Waves and Applications. 2012. Vol. 26. No. 10. Pp. 1323-1331. DOI: 10.1080/09205071.2012.699393

22. Ke Lu. An efficient method for analysis of arbitrary nonuniform transmission lines // IEEE Trans. on Microwave Theory and Technique. 1997. Vol. 45. No. 1. Pp. 9-14. DOI: 10.1109/22.552026

23. Khalaj-Amirhosseini M. Analysis of coupled or single nonuniform transmission lines using step-by-step numerical integration // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2006. Vol. 58. Pp. 187-198. DOI: 10.2528/PIER05072803

24. Khalaj-Amirhosseini M. Analysis of coupled or single nonuniform transmission lines using Taylor’s series expansion // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2006. Vol. 60. Pp. 107-117. DOI: 10.2528/PIER05101901

25. Paul C.R. Analysis of multiconductor transmission lines. 2nd ed. Hoboken: Wiley-Interscience: IEEE Press, 2008. 780 p.

26. Jizat N.M., Rahim S.K.A., Rahman T.A., Abdulrahman A.Y., Sabran M.I., Hall P.S. Miniaturized size of dual-band-meandered branch-line coupler for WLAN application // Microwave and Optical Technology Letters. 2011. Vol. 53. No. 11. Pp. 2543-2547. DOI: 10.1002/mop.26312

27. Yae Suk Jeong, Tae Wook Kim. Design and analysis of swapped port coupler and its application in a miniaturized Butler matrix // IEEE Trans. on Microwave Theory and Technique. 2010. Vol. 58. No. 4. Pp. 764-770. DOI: 10.1109/TMTT.2010.2041571

28. Liu H., Fang S.-J., Wang Z., Zhou Y. Miniaturization of trans-directional coupled line couplers using series inductors // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2014. Vol. 46. Pp. 171-177. DOI: 10.2528/PIERC13122201

29. Arnedo I., Arregui I., Chudzik M., Teberio F., Lujambio A., Benito D., Lopetegi T., Laso M.A.G. Passive microwave component design using inverse scattering: theory and applications // Intern. J. of Antennas and Propagation. 2013. Vol. 2013. Article ID 761278. 10 p. DOI: 10.1155/2013/761278

30. Калинин Ю.Е., Останков А.В., Щетинин Н.Н. Микрополосковый двухшлейфный направленный ответвитель со специальными характеристиками // Радиотехника. 2016. № 6. С. 44-49.

31. Банков С.Е., Пангонис Л.И., Фролова Е.В. Проектирование и экспериментальное исследование антенной решетки на EBG-волноводах // Радиотехника и электроника. 2010. Т. 55.

32. № 11. С. 1296-1310.

33. Keshavarz R., Movahhedi М. A compact and wideband coupled-line coupler with high coupling level using shunt periodic stubs // Radioengineering. 2013. Vol. 22. No. 1. Pp. 323-327.

34. Беляев Б.А., Сержантов A.M., Бальва Я.Ф., Лексиков А.А., Галеев Р.Г. Новая конструкция миниатюрного микрополоскового резонатора на основе встречно-штыревой структуры // Письма в журнал технической физики. 2014. Т. 40. № 22. С. 52-60.

35. Нечаев Ю.Б., Щетинин Н.Н. Широкополосная матрица Батлера на основе направленного ответвителя с апертурной связью // Теория и техника радиосвязи. 2011. № 4. С. 43-48.

36. Moradian М. Improving isolation of slot-coupled directional couplers with weak and tight couplings // IET Microwaves Antennas & Propagation. 2015. Vol. 9. No. 14. Pp. 1645-1652. DOI: 10.1049/iet-map.2015.0219

37. Moscoso-Martir A., Molina-Fernandez I., Ortega-Monux А. High performance multi-section corrugated slot-coupled directional couplers // PIER Letters (Progress in Electromagnetics Research Letters). 2013. Vol. 134. Pp. 437-454. DOI: 10.2528/PIER12111504

38. Nedil М., Mohamed A. El Cafsi, Denidni T.А., Gharsallah A. Novel UWB CB-CPW Butler matrix for wireless applications // 2014 IEEE Antennas and Propagation Soc. Intern. symp.: APSURSI 2014 (Memphis, USA, July 6-11, 2014): Proc. N.Y.: IEEE, 2014. Pp. 1800-1801. DOI: 10.1109/APS.2014.6905226

39. Cheng-Hsien Liang, Wei-Shin Chang, Chi-Yang Chang. Enhanced coupling structures for tight couplers and wideband filters // IEEE Trans. on Microwave Theory and Technique. 2011. Vol. 59. No. 3. Pp. 574-583. DOI: 10.1109/TMTT.2010.2094202

40. Yongle Wu, Weinong Sun, Sai-Wing Leung,Yinliang Diao, Kwok-Hung Chan, Yun-Ming Siu. Single-layer microstrip high-directivity coupled-line coupler with tight coupling // IEEE Trans. on Microwave Theory and Technique. 2013. Vol. 61. No. 2. Pp. 746-753. DOI: 10.1109/TMTT.2012.2235855

Реабилитация после коронавирусной пневмонии. Физиотерапевтическое лечение

Теперь уже ни для кого не секрет, что коронавирусная инфекция оставляет в легких неизгладимые следы. Даже у людей с малосимптомным течением болезни по данным проводимой компьютерной томографии находят большие участки снижения прозрачности легочной ткани («симптом матового стекла»). В последующем, такие поврежденные участки замещаются соединительной нефункционирующей рубцовой тканью. Проявляется это в виде формирования пневмофиброза, спаек с окружающими тканями, что затрудняет экскурсию (подвижность) легких. Все это приводит, в первую очередь, к снижению функционирующего объема легких (жизненная емкость легких), формирует хроническую дыхательную недостаточность, приводящую к хронической тканевой гипоксии (ткани испытывают дефицит кислорода), что, в свою очередь, проявляется синдромом хронической усталости (выраженной постоянной слабостью, раздражительностью, быстрой утомляемостью и др.) — самой частой жалобой у ковидных пациентов.

Человеку, переносящему или перенесшему двустороннюю пневмонию, плеврит, вызванную SARS-CoV-2, помимо медикаментозной терапии в обязательном порядке требуется проведение комплексного физиотерапевтического восстановительного (реабилитационного) лечения.

Немедикаментозная терапия

Немедикаментозная терапия — ФИЗИОТЕРАПИЯ широко распространена в современной медицине за счет физиологичности воздействия, хорошей совместимости со всеми лечебными препаратами.

Лучше, если такое лечение будет проводиться в условиях санаторно-курортных организаций, где за переболевшими коронавирусной инфекцией пациентами будет осуществляться активное наблюдение терапевта, физиотерапевта, узких специалистов (при необходимости), дозированные физические нагрузки и обеспечиваться полноценное питание и уход.

Необходимые лечебные процедуры с учетом медицинских противопоказаний, особенностей пациента назначает врач физиотерапевт.

У пациентов, перенесших пневмонию, наиболее часто применяются магнитотерапия, магнитолазеротерапия, СВЧ-терапия (сверхвысокочастотная терапия), лекарственный электрофорез, ингаляционная терапия, УФО, гипербарическая оксигенотерапия (барокамера), бальнеотерапия (сухие углекислые ванны., скипидарные ванны, хлоридные натриевые ванны), кислородные коктейли с грудными сборами и, конечно, вибрационный массаж грудной клетки.

Электромагнитная терапия 

В период развития активного воспалительного процесса одновременно с антибактериальной терапией назначают электрическое поле ультравысокой частоты (э.п. УВЧ) на область проекции очага в легком. Электромагнитное поле УВЧ способствует уменьшению экссудации в тканях, уменьшает их отечность, восстанавливает микроциркуляцию. Под влиянием э.п. УВЧ усиливается местный фагоцитоз, образуется лейкоцитарный вал, отграничивается очаг воспаления от здоровых тканей. Процедура оказывает также бактериостатическое действие.

СВЧ-терапия

СВЧ-терапия — применение с лечебной целью воздействий на определенные участки тела непрерывным или импульсным электрическим полем ультравысокой частоты.

В периоде разрешения процесса и рассасывания воспалительного очага назначают СВЧ-терапию на область очага поражения или нижних долей легких. Электрическое поле СВЧ действует не на весь организм, а локально, на воспалительный участок.

Магнитотерапия

Магнитотерапия (переменное низкочастотное магнитное поле) при наличии явлений выраженной интоксикации и отсутствии лихорадки в острой стадии заболевания назначается для уменьшения отечности тканей, улучшения капиллярного кровообращения, стимуляции обменных процессов в очаге воспаления.

Электрофорез 

Электрофорез — это введение лекарственного вещества (лидаза, раствор мумие, эуфиллин, экстракт алоэ, аскорбиновая кислота, лизоцим и др.), посредством постоянного электрического тока. Электрофорез уменьшает отек и спаечный процесс после плеврита и пневмонии, улучшает рассасывание воспалительного очага и устраняет бронхоспазм, боли, улучшает отхождение мокроты.

Лазеротерапия и аэрозольтерапия

Цель лазеротерапии или магнитолазеротерапии при острой пневмонии или ее остаточных явлениях — улучшение микроциркуляции в легочной ткани, ослабление спазма гладкой мускулатуры бронхов, местная и общая иммуностимуляция, потенцирование действия антибиотиков путем увеличения концентрации их в легочной ткани за счет интенсификации тканевого кровотока.

В периоде разрешения процесса и рассасывания воспалительного очага используют аэрозольтерапию с отхаркивающими, муколитическими, общеукрепляющими препаратами, а также теплолечение — аппликации озокерита, парафина, иловых и торфяных грязей.

Сухая углекислая ванна

Сухая углекислая ванна — это специализированное лечебное устройство, заполняющееся строго дозированным углекислым газом с разной степенью концентрации. Непосредственное участие углекислого газа в процессе распада оксигемоглобина способствует повышению кислорода в крови, что в свою очередь улучшает микроциркуляцию крови, и, как следствие, питание тканей и органов. Сухие углекислые ванны способствуют улучшению функции внешнего дыхания: улучшение бронхиальной проходимости, вентиляционной функции, повышение поглощения кислорода из вдыхаемого воздуха.

Кислородные фитококтейли

Кислородные фитококтейли (оксигенофитотерапия) — это пена из кислорода с настоем лечебных трав. Большое преимущество такого коктейля — это его 100%-ая усвояемость, через желудок в ткани попадает в 10 раз больше кислорода, чем через легкие. В качестве пенообразователя используется корень солодки или яичный белок. Коктейль с грудным сбором полезен при различных заболеваниях органов дыхания, включая острые и хронические бронхиты и пневмонии, пневмосклероз, болезни ЛОР-органов (с осторожностью применяется в лечении начальных стадий бронхиальной астмы (если нет аллергии на компоненты сбора)).

Барокамера

Одними из первых метод гипербарической оксигенации (барокамера) как дополнение к стандартной терапии для COVID-позитивных пациентов с респираторным дистресс-синдромом стали применять китайские и американские врачи. Суть метода состоит в насыщении организма кислородом в условиях избыточного барометрического давления. При этом кислородная емкость крови и всех жидких сред организма многократно возрастает. Гемоглобин перестает быть единственным переносчиком кислорода. Регулируя давление в барокамере, можно дозированно увеличивать растворенную фракцию кислорода. Целью лечения является устранение дефицита кислорода в органах и тканях и стимуляция эффектов кислорода, проявляющихся при повышенном барометрическом давлении. Гипербарическая оксигенация обладает, в том числе, выраженным противомикробным и противовирусным эффектом, что минимизирует потребление лекарств и имеет особое значение в период обострения вирусных и инфекционных заболеваний.

Все методы физиотерапии хорошо сочетаются с занятиями ЛФК, вибрационным массажем.

В домашних условиях применимо:

1.Горячее грудное обертывание по Залманову. Горячие обертывания грудной клетки разжижают мокроту, улучшают вентиляцию и кровоток.

2.НЕ дыхательная гимнастика для легких и бронхов от Евдокименко.

3.Дыхательная гимнастика после перенесенной пневмонии.

Будьте здоровы!

Врач педиатр, нефролог Кузнецова Т. А. и команда WhiteProduct

Экзамен / Ответы на вопросы / 42.Лабораторная работа «Сравнение тепловых эффектов электромагнитного поля УВЧ- и СВЧ-

Вопрос
№42

ЛР:
«Сравнение
тепловых эффектов электромагнитного
поля УВЧ- и СВЧ-диапазонов в проводнике
и диэлектрике».

Нагревание
живых тканей, помещенных между электродами
аппарата УВЧ-терапии,
обусловлено током смещения, который
возникает в тканях под действием
электрического тока. Тепло выделяется
в диэлектрических компонентах тканей,
тогда как проводники нагреваются слабо.

Тепловой
эффект СВЧ-терапии
связан с током смещения, в основе которого
лежат колебания молекул воды. Наибольшее
выделения тепла происходит в тканях и
органах, богатых водой.

УВЧ:

Модель
проводника- физ. Раствор, модель
диэлектрика-касторовое масло.

Две
одинаковые кюветы помещают между
электродами аппарата для УВЧ-терапии
и 2 аналогичных сосуда-перед излучателем
аппарата для СВЧ-терапии.

Выделение
тепла в электролите и диэлектрике
оценивают по скорости повышения
температуры, которую измеряют ртутным
термометром.

Наблюдения
проводят в течении 10 минут

СВЧ:

Модель
проводника- физ. Раствор, модель
диэлектрика-касторовое масло. 2 кюветы,
наполненные этими жидкостями помещают
перед излучателем для СВЧ-терапии.

Выделение
тепла в электролите и диэлектрике
оценивают по скорости повышения
температуры, которую измеряют ртутным
термометром.

Наблюдения
проводят в течении 10 минут

Измеряемые
величины:

1. Начальная
   температура исследуемых жидкостей

2. Температура
   исследуемых жидкостей через каждые 2
   минуты

3. Температура
   исследуемых жидкостей через 10 минут

Рассчитываемые
величины:

Изменение
температуры растворов за время действия
излучения.

Полученные
данные занести в таблицы, построить
график зависимости температуры от
времени для обеих жидкостей в одной оси
координат.

Вывод:

При
СВЧ больше нагревается физ. Раствор,
т.к. в нем содержится больше молекул
воды.

При
УВЧ больше нагревается касторовое
масло, т.к. УВЧ действует сильней на
диэлектрики, возникают токи смещения.

1. Лабораторная
   работа: «Сравнение тепловых эффектов
   электромагнитного поля УВЧ- и СВЧ-
   диапазонов в проводнике и диэлектрике».

Лабораторные
исследования, выполненные на молекулярном
уровне,
показали, что:

а)
Некоторые типы ЭМП могут вызывать
нарушения генетической структуры
организма, в том числе – нарушения
хромосом;

б)
Под действием ЭМП изменяется передача
химических и электрических сигналов
между клетками;

в)
Нарушается деятельность иммунной
системы при борьбе с некоторыми видами
рака – Т-клетки не могут распознавать
раковые клетки из-за нарушения межклеточной
сигнализации под действием ЭМП;

г)
Снижается активность ряда ферментов,
в частности — протеинкиназ, отсюда –
нарушения размножения клеток, ими
регулируемого;

д)
Исследователи нескольких стран показали,
что ЭМП усиливают эффекты некоторых
веществ, способствующих возникновению
рака;

е)
Снижается скорость продукции гормонов,
в частности мелатонина, причем влиянием
на продукцию мелатонина многие ученые
объясняют большинство эффектов ЭМП на
состояние здоровья людей.

Хотя
сам факт вредного воздействия
электромагнитных волн невысокой
интенсивности на человека не вызывает
сомнений, механизм их действия до сих
пор остаётся неясным.

Среди
вероятных механизмов
нетеплового действия ЭМП
называются следующие:

1)
Образование “жемчужных” цепочек –
выстраивание суспензированных частиц,
микроорганизмов, лейкоцитов, эритроцитов
вдоль электрических силовых линий ЭМП
и их переориентация, следствием чего
является изменение структуры и функции
тканей;

2)
Поляризация боковых цепей макромолекул,
и ориентация их вдоль силовых линий,
приводящая к разрыву внутри- и
межмолекулярных связей, коагуляции
молекул, изменению их свойств;

3)
Действие сил Лоренца на положительные
и отрицательные ионы, ведущее к изменению
их подвижности, способности проникать
через мембрану, а поэтому к изменению
возбудимости возбудимых тканей и
изменению чувствительности рецепторов;

4)
Резонансное поглощение ЭМП белковыми
молекулами – при совпадении
характеристических частот возможно
химическое преобразование молекул,
каталитические процессы, мутагенез.

5)
Влияние на собственные частоты
электромагнитного обмена клеток.

Различия между частотами УВЧ и УКВ

У

VHF (очень высокая частота) и UHF (сверхвысокая частота) есть свои плюсы и минусы, понимание этих различий поможет вам определить лучшую частоту сигнала для ваших нужд двусторонней радиосвязи. Например, UHF не распространяется до VHF, но может предоставлять более широкую полосу пропускания.

Все системы беспроводной связи, включая сотовые телефоны и двустороннюю радиосвязь, работают на так называемой рабочей частоте.Правительство регулирует эти частоты и оборудование, используемое для связи через них. Поскольку людям нужны все типы радиосигналов, необходимо различное беспроводное оборудование, чтобы удовлетворить все потребности.

В Соединенных Штатах Федеральная комиссия по связи (FCC) регулирует диапазоны радиочастот. Согласно частотным группам США существует четыре различных категории: низкополосный VHF (49-108 МГц), высокочастотный VHF (169-216 МГц), низкополосный UHF (450-806 МГц) и высокочастотный UHF ( 900-952 МГц).

FCC контролирует, кто работает в каждом конкретном диапазоне, и имеет ли кто-либо приоритет перед другими операторами. Основными пользователями являются лицензированные радио- и телевещательные компании, а также коммерческие услуги связи, такие как сотовые телефоны и двусторонние радиоприемники.

У

VHF и UHF есть свои уникальные преимущества и недостатки.

VHF- очень высокие частоты

Очень высокая частота обычно используется для FM-радиовещания, систем двусторонней наземной мобильной радиосвязи, передачи данных на большие расстояния и морской связи, и это лишь некоторые из них.VHF включает радиоволны от 30 МГц до 300 МГц.

УКВ-волны не должны выходить за пределы местного радиогоризонта в 100 миль. На частотах ОВЧ меньше шансов быть прерванными атмосферным шумом, проблемами с электрооборудованием и другими помехами.

В пределах частот VHF есть разные диапазоны, включая низкочастотный и высокочастотный. Низкополосный УКВ диапазон 49 МГц включает передачу беспроводных микрофонов, беспроводных телефонов, радиоуправляемых игрушек и многого другого. Чуть более высокий УКВ-диапазон 54-72 МГц обслуживает телевизионные каналы 2-4, а также беспроводные системы, определяемые как «вспомогательное прослушивание».«Частоты ОВЧ 76–88 МГц работают на каналах 5 и 6. Наивысший низкочастотный диапазон ОВЧ составляет 88–108 МГц и используется для коммерческого радиовещания в диапазоне FM.

При таком большом количестве пользователей УКВ диапазона низких частот не рекомендуется для использования в серьезных приложениях из-за уровней радиошумов, присутствующих на этих частотах. Несмотря на потенциальный фоновый шум, это популярный вариант из-за невысокой стоимости оборудования. Мощность передачи ограничена до 50 мВт, если вы не используете вспомогательную систему прослушивания в диапазоне 72–76 МГц.Кроме того, необходим большой антенный усилитель длиной до 3 футов, что ограничивает портативность.

Высокочастотный диапазон VHF популярен для профессиональных приложений. Самая низкая полоса высоких частот (169–172 МГц) включает 8 различных частот, обозначенных FCC, и часто используется широкой публикой и беспроводными микрофонными устройствами. Эти частоты известны как «бегущие частоты», потому что их можно использовать по всей территории США, не опасаясь помех от вещательного телевидения.Мощность ограничена 50 мВт, хотя размер антенны меньше (около 20 дюймов на 1/4 длины волны). На этом «странствующем» диапазоне работают предприятия, правительственные учреждения и береговая охрана. Для достижения наилучших результатов обычно требуется использовать только два-три блока на этой частоте.

УКВ диапазона высоких частот между 174 и 216 МГц используется для телевизионных каналов 7-13 УКВ. Возможно высокое качество звука, а также антенна меньшего размера, до 14 дюймов или меньше. Применяются те же ограничения мощности 50 мВт.

Низкополосные ОВЧ-частоты гораздо чаще вызывают помехи, чем высокочастотные ОВЧ-частоты. (Ссылка)

UHF- сверхвысокие частоты

Радиоволны

UHF намного короче по длине, чем VHF, от 12 до 24 дюймов. В результате уменьшается длина антенны и радиус действия радиосвязи. Все, от здания до человеческого тела, может мешать передаче УВЧ. Пропадания и помехи гораздо более вероятны, но допускается использование большей полосы пропускания.В результате вы можете найти более широкий частотный диапазон, а также более широкий диапазон звукового сигнала. Допускается мощность до 250 мВт, что превышает ограничения мощности в 50 мВт, применяемые к VHF.

Низкочастотный УВЧ перекрывается с высокочастотным УВЧ, низкий — 450–536 МГц, а высокий — 470–806 МГц. Обычно на этих частотах работают бизнес-службы и телеканалы УВЧ с 14 по 69. Высокочастотный УВЧ (все, что выше 900 МГц) предлагает наименьшее количество помех и требует антенн размером от 3 до 4 дюймов.Эти каналы управляют связями от студии к передатчику, а также с другими основными пользователями и дополнительными каналами.

Радиоволны

UHF обычно доходят только до прямой видимости. Все, что находится на пути вашего зрения, также будет мешать частотному диапазону, например, здания, высокие деревья или любые другие препятствия. Передача достаточно высока, чтобы проникать сквозь стены здания, что делает возможным прием в помещении. Ограниченный диапазон прямой видимости делает UHF непригодным в некоторых случаях.VHF предлагает гораздо больший диапазон вещания, что является предпочтительным в некоторых отраслях промышленности.

Радиосигналы

UHF используются во многих сферах жизни, включая спутниковую связь, GPS, Wi-Fi, Bluetooth, рации, беспроводные телефоны, сотовые телефоны и телевещание.

Большим преимуществом передачи УВЧ является короткая длина волны, создаваемая высокой частотой. Размер радиоволны напрямую зависит от длины передачи, а также от длины приемных антенн. Обычно антенны УВЧ короткие и широкие.

Стоимость эксплуатации оборудования УВЧ превышает стоимость эксплуатации оборудования УВЧ. Это связано с тем, что создание UHF-совместимых устройств на основе способов взаимодействия высокочастотных и коротковолновых радиосигналов требует больших усилий. Разница в стоимости во многом связана с необходимостью в антеннах, кабелях и другом дополнительном оборудовании.

Нужна помощь в определении лучшей радиочастоты для ваших нужд? Свяжитесь с Highland Wireless сегодня и поговорите с ведущими экспертами по технологиям двусторонней радиосвязи.

Разница между частотами UHF и VHF в двусторонней радиосвязи — First Source Wireless

Понимание разницы между двусторонней радиосвязью VHF (очень высокая частота) и UHF (сверхвысокая частота) поможет вам определить, какая из них вам подходит. Каждая беспроводная связь, такая как двусторонняя радиосвязь и сотовые телефоны, имеет рабочие частоты, которые контролируются Федеральной комиссией по связи (FCC).

Чтобы лучше понять UHF и VHF, ниже приведены ответы на некоторые часто задаваемые вопросы.

• Что лучше? UHF или VHF
• Что означает УВЧ и УКВ?

Таблица частот

• UHF и VHF
• Кто использует УВЧ и УКВ?
• Как я могу улучшить свой сигнал на моей рации двусторонней связи VHF или UHF?
• В чем разница между UHF и VHF? Сходства?
• Совместима ли моя двусторонняя радиосвязь с существующими радиосистемами?

Что лучше УКВ или УВЧ?

Выбор между частотой VHF или UHF зависит от того, для чего вы собираетесь их использовать.VHF в основном предназначен для использования на открытом воздухе, где нет препятствий. Частоты VHF распространяются дальше, если они не прерываются препятствиями . Единственный раз, когда вы захотите использовать VHF, — это когда вы находитесь на открытом воздухе, например, в поле. VHF имеет меньшие частоты, что означает, что помехи другим радиостанциям являются обычным явлением.

С другой стороны,

UHF — это лучший сигнал для междугородной связи. УВЧ лучше использовать при использовании радиоприемников в помещениях, например, в зданиях или в городах.Плюс к использованию UHF в том, что вам меньше мешают другие двусторонние радиостанции . Причина, по которой UHF лучше для использования внутри помещений, чем VHF, заключается в том, что UHF-сигнал лучше справляется с проникновением через дерево, сталь и бетон, поэтому может проникать дальше в здание.

Что означает УВЧ и УКВ?

UHF означает « Ultra High Frequency », а VHF означает « Very High Frequency ». UHF может варьироваться от низкого диапазона (378–512 МГц) до диапазона высоких частот (764–870 МГц), в то время как VHF колеблется от диапазона низких частот (49–108 МГц) до диапазона высоких частот (169–216 МГц).МГц означает мегагерцы и измеряет скорость электронных устройств.

Диаграмма диапазонов частот

UHF и VHF

Кто использует УВЧ и ОВЧ?

UHF обычно используется служащими общественной безопасности, такими как пожарные, полиция и EMS с телевизионными каналами 77-80.UHF используется для общих целей, таких как телефоны, телевизоры и радиолюбители. Казино, сотрудники службы безопасности, склады, строительство, производство и здравоохранение также используют УВЧ-радио для связи с другими людьми в здании и через отделы. Сотрудник службы общественной безопасности использует частоты в диапазоне от 849 до 869 МГц, а диапазон частот любительского радио 13 см составляет от 2300 до 1310 МГц.

VHF обычно используется для связи на лодках и морской пехоте. Это очень важный аксессуар, который нужно иметь на борту, потому что вы можете связаться с находящимися поблизости водителями в случае возникновения чрезвычайных ситуаций.Канал 16 используется, когда необходимо позвонить в службу экстренной помощи, и необходимо соблюдать определенный протокол. Такие агентства, как TSA и CAL FIRE (Калифорнийский департамент лесного хозяйства и противопожарной защиты), используют УКВ для двусторонней радиосвязи.

Как я могу улучшить свой сигнал на моей УКВ или УВЧ двусторонней радиосвязи?

Одним из способов увеличения дальности действия двусторонней радиосвязи является улучшение антенны. Длина вашей антенны определяет длину радиоволн. Длины волн UHF (сверхвысокой частоты) короткие, поэтому антенны для двусторонних радиостанций UHF имеют размер , как правило, маленькие, а короткие — .VHF требует немного большей антенны , чтобы улучшить ее диапазон и то, как далеко она будет перемещаться. Антенны УКВ могут принимать каналы со 2 по 13, а антенны УВЧ могут принимать каналы с 14 по 83.

Так как VHF часто получает помехи с другими частотами, лучший способ убедиться, что вас не прерывают, — это определить, откуда исходит помеха. На лодке есть много мест, откуда может доноситься шум. Слушайте приемник и обратите внимание на любые изменения уровня шума.

Еще один способ помочь с перебоями — это склеивание.Это гарантирует, что уведомление уходит на землю, а не излучается. Все двигатели и тому подобное следует устанавливать в земле.

Проблема, которая может возникнуть с сигналами, заключается в перекрытии частот . Это означает, что если два радио используют одну и ту же частоту, тогда радиоволны прерывают друг друга, и передачи перекрываются. Скорее всего, это произойдет, когда они находятся в пределах досягаемости друг друга или в одной зоне покрытия.

У вас не возникнет проблем с одним передатчиком, но если вы хотите охватить большую территорию несколькими передатчиками, тогда это станет трудным, потому что вы не хотите, чтобы они мешали друг другу.

В чем разница между UHF и VHF?

Основное различие между UHF и VHF — это дальность действия. Радиостанции двусторонней связи UHF имеют радиус действия шире, чем VHF. Это означает, что частоты УВЧ имеют меньшие волны, которые производят больший диапазон. Они с большей вероятностью легче преодолеют препятствия, такие как камни и деревья.

УКВ диапазон уменьшается из-за ухудшения сигнала из-за препятствий, таких как деревья или холмы. Вместе они оба достигают приличного расстояния.

Еще одно различие между UHF и VHF — время автономной работы.UHF сильно расходует батарею из-за более высокой частоты. Последнее различие между двумя радиостанциями заключается в том, что УВЧ дороже, чем ОВЧ.

Совместима ли моя двусторонняя радиосвязь с существующими радиосистемами?

• Оставайтесь в той же полосе частот
• Убедитесь, что текущие системы верны (цифровая или аналоговая)

Чтобы убедиться, что ваше радио совместимо с существующими радиосистемами, убедитесь, что вы находитесь в той же полосе частот , что и .Если вы сейчас используете радиостанцию ​​UHF, ваша новая радиостанция должна иметь режим работы UHF, если вы хотите, чтобы они обменивались данными.

Другой способ убедиться в совместимости ваших радиостанций — это убедиться, что текущие системы верны. Новые модели должны быть цифровыми, но другие модели могут по-прежнему использовать аналоговые.

Наконец, вы должны иметь в виду, что если ваши радиостанции соответствуют определенным требованиям, упомянутым выше, они все равно могут быть несовместимы. Если вы в какой-то момент не уверены, что ваши два радиомодуля совместимы, позвоните нашим партнерам в First Source Wireless, и они будут рады помочь в выборе правильного двустороннего радиомодуля.Вы можете найти все двусторонние радиостанции Harris на First Source Wireless.

О компании First Source Wireless:

First Source Wireless является сертифицированным дилером антенн 3M Peltor и Pulse Larsen. First Source предоставляет антенны и крепления NMO для транспортных средств и радиостанций двусторонней связи. Купите сегодня антенны двусторонней радиосвязи.

Об авторе

Тейлор Томас — менеджер по маркетингу в компании First Source Wireless. Благодаря своему опыту она помогла профессионалам общественной безопасности найти подходящие радиочастоты для их двусторонней радиосвязи.Тейлор посетил множество конференций, включая Международную ассоциацию начальников полиции (IACP), Ассоциацию должностных лиц по связям с общественностью (APCO) и Международную выставку беспроводной связи (IWCE).

УКВ и УКВ двусторонние радиостанции для предприятий

UHF Vs. Радиостанция VHF — очень важно понять это с первого раза.

В чем разница между радиостанциями UHF и VHF?

Деловые рации — это не игрушки и они недешевы, поэтому важно заказывать подходящую радиостанцию ​​в первый раз.Независимо от того, рассматриваете ли вы комплект из 4 радиоприемников для своего гастронома или парк из 40 для вашего распределительного центра, вы захотите потратить разумно, чтобы избежать дорогостоящей ошибки. Важнейшим моментом при выборе правильной двусторонней радиосвязи является знание разницы между УВЧ-радиостанциями и УВЧ-радиостанциями. В большинстве случаев лучшим выбором будет УВЧ-рация. Однако, поскольку радиостанции УВЧ и радиостанции УКВ не могут связываться друг с другом, при совершении покупки важно учитывать их различия.Если у вас уже есть радиостанции и вы хотите добавить устройства в свой набор, обязательно выберите один и тот же диапазон, чтобы они могли работать друг с другом.

UHF RADIOS

UHF-радиостанции (сверхвысокая частота) работают на частотах в диапазоне 400-512 мегагерц (МГц). Радиостанции УВЧ лучше всего подходят для большинства пользователей двусторонней радиосвязи, потому что волны короче и могут преодолевать или проникать в области помех, например, в зданиях, густых лесах или холмистых районах, а также в городских условиях на открытом воздухе.Радиостанции УВЧ с большой антенной и достаточной мощностью будут проникать дальше в здание и проходить сквозь сталь, бетон, дерево и землю, позволяя вам общаться со всей командой, даже если вы находитесь на разных этажах. Если ваши двусторонние радиостанции будут использоваться исключительно в помещении или если им нужно будет выйти в помещении и на улице, UHF — ваш лучший выбор. Хорошей универсальной УВЧ-моделью будет Motorola RMU2040 UHF Radio . Его также называют «кирпичным» радио из-за отсутствия цифровых дисплеев и прочного внешнего вида.Это может помочь в долговечности, так как деталей меньше. И, как следует из этого термина, он чертовски прочный. Если вам нужно больше мощности или больше каналов, просто купите секцию радио UHF, чтобы получить больше возможностей. Самой мощной из них станет отраслевая рабочая лошадка — Motorola RDU4100 4-Watt UHF Radio .

УКВ-РАДИО

УКВ-радиостанции (очень высокие частоты) работают в диапазоне 136–174 МГц. Преимущество рации VHF заключается в том, что она может покрывать большее расстояние с меньшей мощностью, поскольку волны VHF длиннее и остаются ближе к земле.Двусторонние УКВ радиостанции работают лучше всего, когда между отправителем и получателем есть прямая видимость с небольшими препятствиями. Радиостанции VHF используются исключительно в авиационной и морской связи, где сигналы передаются через открытые водоемы или между небом и землей, где нет препятствий. Радиостанции VHF-диапазона также отлично подходят для открытых полей, полей для гольфа, ландшафтного дизайна и для безопасных ситуаций на открытом воздухе с небольшим количеством препятствий. Хорошей базовой УКВ-рацией будет Motorola RMV2080 УКВ-радио .Это хорошая, простая, прочная магнитола на 2 Вт и 8 каналов. Он обеспечит достаточную мощность для использования вне помещений на расстоянии менее мили (обычно больше в зависимости от условий). И восемь каналов будут поддерживать восемь групп людей, говорящих отдельно. Если вам нужно больше мощности и / или 10 каналов, это идеальный 5-ваттный радиоприемник Motorola RDV5100 VHF для установки вне помещений.

Как правило, антенны VHF длиннее, чем встроенные в радиостанции UHF, потому что они должны облегчить передачу на большие расстояния и приспособиться к диапазону частот VHF.Еще одно преимущество VHF-волн заключается в том, что они лучше проникают через деревья и листву, чем UHF-радиостанции. Тем не менее, вам лучше подойдут радиоприемники УВЧ, если вы планируете использовать радиоприемники в помещении или на открытом воздухе. Это ясно из любого прочтения имеющихся обзоров профессиональных двусторонних радиоприемников.

ЦИФРОВЫЕ РАДИО

Не можете выбрать между UHF и VHF радио? Возможно, вам подойдет цифровое радио. Цифровые радиоприемники — это новое поколение радио.Основное различие этих радиостанций связано с их названием — они «цифровые», а не аналоговые (например, UHF или VHF). Таким образом, сигналы передаются более сложным образом, что делает общение более четким и понятным. Кроме того, эти типы двусторонних радиостанций не требуют лицензии FCC, что может значительно сэкономить деньги для частных лиц.

Каковы преимущества цифровых радиоприемников?

• Сигналы могут быть очень четкими, потому что аналоговые статические помехи больше не являются проблемой.
• Отдельные люди или небольшие группы могут быть вызваны по радио из-за цифровой природы сигналов.
• Больше секретности можно получить за счет передачи сигналов, подобной шифрованию.
• В настоящее время для этих цифровых радиостанций НЕ требуется лицензия FCC.

Цифровые радиостанции или цифровые рации используют диапазон 900 МГц и могут связываться с отдельными людьми, небольшими группами и т. Д. Вот дополнительная информация о Digital Two-Way Radios .Или, если вы хотите перейти непосредственно к самой радиостанции, вот отличный пример прочной и мощной модели, которая отлично подходит для большинства приложений — Motorola DTR600 Digital Radio . Или, если вы ищете более компактное, но все же долговечное цифровое радио, эта модель идеально подходит для ресторанов, розничных магазинов, медицинских учреждений и т. Д.
Цифровое радио Motorola DLR1060 .

ДУМАЕТЕ О FRS / GMRS ВМЕСТО UHF ИЛИ VHF?

FRS (служба семейного радио) и радио GMRS подробно описаны ниже.Тем не менее, вы захотите принять одно важное решение на раннем этапе: если вы покупаете радиостанции для бизнеса, обязательно покупайте радиостанции для бизнеса. Радиостанции Motorola FRS / GMRS — это, по сути, на ступень выше игрушек. Они созданы для случайного семейного использования в развлекательных целях и отлично справляются со своим предназначением, но они не созданы для того, чтобы выдерживать трудности, связанные с использованием в бизнесе. Радиостанции FRS / GMRS, которые регулярно используются в коммерческих целях, обычно выходят из строя в течение относительно короткого времени. С другой стороны, радиостанции для бизнеса прослужат несколько лет, потому что они просто созданы лучше.

Итог? В течение 5 лет вы потратите меньше средств на качественные радиостанции для бизнеса по сравнению с тем, что вы потратите на замену более дешевых, но менее надежных семейных радиостанций. Кроме того, использование семейных радиоприемников в деловых целях приводит к аннулированию гарантии. Любительские двусторонние радиостанции также более ограничены с точки зрения масштабируемости, поэтому, если ваш бизнес растет, ваша радиосистема может не успевать за ними.

ЧТО ТАКОЕ РЕАЛЬНЫЙ МИРОВОЙ ДИАПАЗОН ДЛЯ ДВУСТОРОННЕЙ РАДИО?

Некоторые производители двусторонних радиостанций могут похвастаться радиусом действия 25 миль или более на упаковке.Они могут юридически заявить это, потому что это наилучший диапазон, достижимый в наилучших возможных условиях: ясный день с беспрепятственной прямой видимостью. Но на самом деле, будете ли вы вести трансляцию с вершины горы вниз по прямой видимости без препятствий для ваших детей или сотрудников в долине? Так не думала.

Вне оптимальных условий тестирования реалистичные диапазоны для портативных радиостанций Business могут варьироваться от 1 до 4 миль в зависимости от мощности устройства, погодных условий и препятствий на пути.Короче говоря, чем большую мощность (мощность) выдает радиоприемник, тем сильнее сигнал для двустороннего радиоприемника. Отзывы свидетельствуют о том, что чем сильнее сигнал, тем надежнее прием на больших расстояниях и с большим количеством препятствий. Предприятия или муниципалитеты, которым требуется связь с большим радиусом действия, могут усилить свой сигнал с помощью ретрансляторов или работать, используя транкинговую систему. Ретрансляторы и транкинговые системы значительно увеличивают стоимость настройки радиосвязи по сравнению с ручной связью; тем не менее, они необходимы для крупномасштабных операций связи в чрезвычайных ситуациях, например, в пожарных и полицейских службах.

Прокат двусторонней радиосвязи | Прокат цифрового радио

Мы поставляем как радиостанции UHF, так и VHF двусторонней связи, но если вы не знаете, что именно запрашивать, не паникуйте. Наши специалисты готовы помочь вам. Позвоните по телефону 0800 294 7766 или отправьте запрос.

Мы все хотим, чтобы сигнал прерывался как можно меньше, когда мы получаем или передаем сообщения от нашей двусторонней радиосвязи. Одним из факторов, который может повлиять на ваш выбор, в зависимости от вашей среды, является то, использует ли ваша радиостанция сигнал VHF или UHF.

Лучший вариант для или будет зависеть от ваших конкретных обстоятельств, так как частоты UHF и VHF имеют свои уникальные преимущества и недостатки.

Различия между радиостанциями UHF и VHF

УВЧ

Сигналы

UHF (сверхвысокие частоты) работают на верхнем конце радиочастотного спектра. Они могут легче проникать в металлические и бетонные конструкции, что делает радиостанции УВЧ-диапазона хорошим выбором в населенных пунктах, таких как поселки и города, а также в густо лесистых или холмистых районах.Это также делает их популярными для использования внутри помещений. В этих условиях радиосигнал легче передается через плотные объекты и вокруг них.

Если вам важна компактность, стоит упомянуть, что радиостанции УВЧ обычно имеют более короткие (короткие) антенны, что делает их немного менее громоздкими для переноски. Однако вы можете немного увеличить радиус действия УВЧ-радио, если установите более длинную штыревую антенну. Более длинные антенны чаще встречаются в радиостанциях VHF — они могут быть неудобными для пользователей (например,грамм. охранники), которые носят рацию на поясе под курткой.

Радиостанции

UHF обычно используются для связи на складах, в школах и розничных магазинах, в помещениях для обеспечения безопасности и т. Д.

УКВ

УКВ-сигналы (очень высокие частоты) занимают нижнюю часть радиочастотного спектра. Большая длина волны VHF позволяет ему распространяться дальше, чем UHF, поэтому VHF-радиостанции могут быть подходящими для вас, если вы в первую очередь ищете двусторонние радиостанции для использования вне помещений.Радиостанции VHF используются исключительно в авиации и морской связи и отлично подходят для рабочих по обслуживанию территорий, использования на открытых полях, полях для гольфа и для обеспечения безопасности на открытом воздухе.

Сигналы

VHF не очень хорошо проникают в металлические и бетонные конструкции, поэтому VHF-радиостанции могут не подойти вам в очень густонаселенных местах или если вам нужна радиостанция, которая будет использоваться в основном в помещении.

Могу ли я преобразовать радиостанцию ​​VHF в радиостанцию ​​UHF и наоборот?

К сожалению, невозможно преобразовать VHF в UHF и т. Д., Поскольку каждый тип радиостанции содержит оборудование, которое позволяет ему работать в определенном диапазоне частот.Если вы покупаете или нанимаете больше радиостанций для работы с уже используемыми, они должны быть одного типа.

Если вы нанимаете радиостанцию ​​с двусторонней связью и не уверены, что вам лучше подходит, UHF или VHF, свяжитесь с нашими специалистами по телефону 0800 294 7766 для получения совета.

Выпущено 30 июля 2015 г.

RF312: Радиоприемопередатчик UHF

Примечание: Ниже представлена ​​важная информация о совместимости. Это не полный список всех совместимых или несовместимых продуктов.

Регистраторы данных

Дополнительная информация о совместимости

Радио

RF312 не работает с другими моделями радиостанций.

UHF против VHF — понимание различий в радиочастотах

Чтобы сначала понять UHF и VHF частоты, вы должны знать, что все системы связи, включая ваш сотовый телефон или любую систему двусторонней радиосвязи, работают с использованием рабочей частоты. Правительство контролирует эти частоты, а также устройства связи, которые их используют.

Поскольку люди предъявляют множество требований к своим радиоприемникам, существуют разные частоты, чтобы удовлетворить эти разрозненные ожидания.UHF и VHF — это определенные радиочастоты, которые используются двусторонними радиостанциями и системами связи.

Отличия UHF от VHF

Критическое различие между этими двумя частотами состоит в том, что UHF (сверхвысокая частота) может не доходить до VHF (очень высокая частота), но это обеспечивает большую занятость полосы пропускания.

В США FCC контролирует рабочие частоты и определяет их по четырем категориям.

• Низкополосный УКВ: 49-108 МГц
• Высокочастотный УКВ: 169-216 МГц
• Нижний диапазон УВЧ: 450-806 МГц
• Высокий диапазон УВЧ: 900-952 МГц

Основные пользователи лицензировали вещательные компании на телевидении и радио или в коммерческих услугах связи, которые предоставляют услуги сотовой связи и двусторонней радиосвязи.

В общем, более короткие радиоволны UHF делают его наиболее подходящим для беспроводного использования и использования внутри помещений, где есть более проницаемые препятствия. С другой стороны, УКВ отлично подходит для использования на открытом воздухе; Строители, авиаторы и капитаны лодок полагаются на УКВ радиостанции в своих ремеслах.

Плюсы и минусы УВЧ

Первое, что нужно знать о UHF и VHF, это то, что радиоволны UHF короче, чем VHF — от 12 до 24 дюймов — поэтому им не нужны большие антенны, что делает их менее заметными.Радиус действия также сокращается, но вы получаете большую полосу пропускания. Таким образом, даже несмотря на то, что помехи и пропадания более вероятны, чем при использовании VHF, вы можете получить более широкий спектр вариантов звука.

Если вы когда-либо использовали GPS, беспроводные телефоны, Bluetooth, рации, сотовые телефоны, Wi-Fi и телевещание, то вы использовали технологию UHF. УВЧ работает в основном в пределах прямой видимости, поэтому любые препятствия могут помешать вашей передаче. Однако стены — не слишком большой барьер, поэтому УВЧ-оборудование хорошо подходит для работы в офисах, гостиницах и на складах.

Наиболее важным преимуществом УВЧ является то, что оборудование не занимает много места; однако изготовление оборудования УВЧ требует больших усилий, поэтому эксплуатационные расходы могут быть выше из-за дополнительного оборудования. Такой продукт, как BIZTALK® BR200 Business Radio от Midland Radio, является идеальным решением для всех ваших потребностей в области связи в диапазоне УВЧ. Склады, отели и предприятия розничной торговли могут извлечь выгоду из BIZTALK® BR200, поскольку он имеет 16 каналов и 142 кода конфиденциальности для предотвращения помех. Литий-ионный аккумулятор с длительным сроком службы также оснащен дополнительным портом для зарядки, поэтому вы никогда не потеряете заряд.

Плюсы и минусы УКВ

VHF состоит из радиоволн от 30 до 300 МГц и используется в некоторых критически важных системах связи, таких как FM-радио, морская связь, передача данных на большие расстояния и системы двусторонней наземной мобильной радиосвязи.

VHF не может превышать 100-мильный радиус местного радиогоризонта. Тем не менее, у вас меньше шансов столкнуться с помехами из-за атмосферного шума и проблем с вашим электрическим оборудованием при использовании VHF.

Различие между диапазоном низких и высоких частот также имеет решающее значение.Низкочастотный УКВ обслуживает радиоуправляемые игрушки, беспроводные микрофоны, беспроводные телефоны и другое дешевое оборудование.

Для более профессиональных приложений отличный выбор — УКВ диапазона высоких частот. Самый низкий уровень диапазона высоких частот (169–172 МГц) может использоваться по всей стране, не опасаясь нарушения телевизионного вещания. Эти каналы являются известными бегущими частотами и представляют собой надежную сеть, особенно в движении. Правительство США и некоторые вооруженные силы в значительной степени полагаются на УКВ диапазона высоких частот для нужд связи.

Между 174 и 216 МГц находится УКВ диапазона высоких частот, самая изысканная из частот, доступны телевизионные каналы УКВ между 7 и 13, и высококачественный звук является нормой.

Если вы выбираете между частотными сетями, VHF или UHF, подумайте о таком радиоприемнике, как двухдиапазонная любительская двусторонняя радиостанция Midland DBR2500. Благодаря широкому выбору каналов UHF и VHF и критически важных приложений, таких как предупреждения о погоде, двусторонняя радиосвязь является неотъемлемой частью вашего спасательного снаряжения.

UHF против VHF: завершение

У каждой частоты сигнала есть свои сильные и слабые стороны.Оборудование УВЧ сложнее в производстве и поэтому может быть более дорогостоящим, но УКВ может испытывать больше помех. На высокочастотном уровне Береговая охрана США и другие морские объекты зависят от УКВ для связи.

Для использования, когда вы исследуете лес или если вам нужен надежный способ связи на рабочем месте, покупка системы двусторонней радиосвязи, которая использует одну или другую из этих частотных сетей (или может переключаться между ними), является разумным. решение.

Дизайн и результаты полета системы связи VHF / UHF лунных микроспутников Longjiang

Анализ полета и конфигурация системы

Longjiang-1 и Longjiang-2 были разработаны для отделения от ракеты-носителя на высоте ~ 200 км над Тихим океаном .Перед выходом на орбиту Луны спутники должны были выполнить несколько маневров коррекции траектории (TCM) и маневр для вывода на лунную орбиту (LOI) с их собственным движением. После этого потребовалось несколько маневров для выхода на устойчивую эллиптическую орбиту. Их партнер, спутник-ретранслятор Queqiao, пролетел мимо Луны и продолжил свой путь к гало-орбите L2 ¹ . На рис. 1а показано изображение спутников Longjiang-1/2 на последней ступени ракеты-носителя CZ-4C вместе со спутником-ретранслятором Queqiao ¹¹ .Орбита Longjiang-1/2 от Земли до Луны и позиции маневров показаны на рис. 1б.

Рис. 1: Спутники Longjiang-1/2.

a Микроспутники Longjiang-1/2 и спутник-ретранслятор Queqiao на последней ступени ракеты-носителя. b Орбита Longjiang-1/2 от Земли до Луны в фиксированной системе отсчета Луны. c Расположение оборудования Longjiang-1/2.

Исходя из расчетной орбиты после оборота Луны, расстояние между спутником и типичной наземной станцией составляет от ~ 340 000 км до ~ 420 000 км, что намного больше, чем для спутников LEO.Линейная скорость между спутником и типичной наземной станцией составляет примерно ± 2 км / с, что намного меньше, чем для спутников на низкой околоземной орбите. Бюджеты нисходящей и восходящей линий связи для радиостанций VHF / UHF показаны в дополнительной таблице 1 и дополнительной таблице 2.

Задачи радиостанции VHF / UHF определены как:

1. (a)

   Эксперимент радиолюбителя на лунной орбите. Сигналы нисходящей линии связи можно было принимать с помощью антенн разумного размера и серийных коммерческих приемников, когда спутники находились на лунной переходной орбите и лунной орбите.

2. (b)

   Резервная телеметрия и управление, особенно когда наземные станции S-диапазона недоступны. В частности, после того, как спутники были развернуты с ракеты-носителя, до того, как стал доступен S-диапазон, ожидалось, что первые телеметрические данные со спутников будут получены в диапазоне УВЧ.

3. (c)

   Обеспечивает питание и интерфейс управления / данных для миниатюрной цветной CMOS-камеры. Данные изображения с камеры CMOS могут быть загружены через нисходящий канал UHF.

4. (d)

   Обеспечивает открытый командный интерфейс, позволяющий радиолюбителям отправлять команды для управления камерой.

Обычная спутниковая система TT&C S-диапазона или X-диапазона обычно использует две антенны с круговой поляризацией в противоположных направлениях, питаемые радиочастотной сетью, состоящей из циркуляторов и гибридных ответвителей, для всенаправленного покрытия. Но для диапазона VHF / UHF размер антенн с круговой поляризацией и такой сети RF слишком велик для Longjiang-1/2. С другой стороны, двухдиапазонные антенны VHF / UHF широко используются в системах мобильной связи. Простой дуплексер, состоящий из фильтра нижних частот и фильтра верхних частот, может использоваться для разделения принимаемых и передаваемых сигналов.Проблема двухдиапазонных антенн VHF / UHF заключается в том, что они обычно имеют линейную поляризацию и глубокие нули. Чтобы преодолеть это, были использованы две двухдиапазонные укороченные антенны с линейной поляризацией, которые были установлены в направлениях — X и + Z , как показано на рис. 1c. Эти две антенны заполняют нули друг друга и обеспечивают всенаправленное покрытие. Две антенны подключены к паре трансиверов. Два канала приема работают на одной частоте, а два канала передачи работают на двух частотах, разнесенных на 1 МГц.Для восходящего канала команда может быть получена одним или обоими трансиверами. Для нисходящей линии связи два передатчика обычно работают в пакетном режиме для экономии энергии и могут быть включены одновременно, чтобы увеличить доступную скорость передачи данных и получить более широкую полосу пропускания для измерения VLBI.

Конструкция приемопередатчика

Конструкция УКВ / УВЧ-радиостанции Longjiang-1/2 включает в себя два независимых приемопередатчика SDR и миниатюрную камеру CMOS, интегрированную в слой стека бортовой электроники. Каждый приемопередатчик включает в себя I / Q-приемник низкой промежуточной частоты (LIF) и передатчик с прямой модуляцией.Цифровая обработка основной полосы частот выполняется процессором ARM. Приемопередатчики можно перенастроить для различных сигналов восходящего и нисходящего каналов без модификации оборудования. Блок-схема радиостанции VHF / UHF показана на рис. 2a, изображения, показывающие летное оборудование радиостанции VHF / UHF и антенну, показаны на рис. 2b, c.

Рис. 2: Аппаратная часть радиостанции VHF / UHF.

a Блок-схема радиостанции VHF / UHF. b Полетная аппаратура приемопередатчиков VHF / UHF и миниатюрной CMOS-камеры. c Аппаратное обеспечение двухдиапазонной антенны VHF / UHF.

Многие SDR используют FPGA для обработки сигналов, что делает их сложной и потребляющей много энергии системой. Для приложений с низкой скоростью передачи данных также возможно использование процессоров для обработки сигналов. Спутник ARISSat-1, разработанный компанией AMSAT, имел на борту транспондер SDR на базе процессоров dsPIC и был запущен в 2011 году ¹² . Харбинский технологический институт также разработал серию SDR-трансиверов на базе процессоров ARM Cortex-M4F для LilacSat-2, BY70-1, LilacSat-1 ¹³ и т. Д.Аппарат на борту LilacSat-2 работает на НОО более 4 лет. Для Longjiang-1/2 был выбран процессор ARM Cortex R4F с синхронизированными процессорами и защищенной памятью EDAC для радиационной среды на лунной орбите.

В тракте приемника входной сигнал 145 МГц сначала усиливается малошумящим усилителем, затем преобразуется с понижением частоты до промежуточной частоты (ПЧ) 98 кГц с помощью I / Q-демодулятора, отклоняющего изображение, затем фильтруется и усиливается посредством ПЧ. фильтр и усилитель, которые также преобразуют дифференциальный сигнал в несимметричный.Наконец, сигналы I и Q оцифровываются двухканальным аналого-цифровым преобразователем с частотой дискретизации 56 квыб / с. Для тракта приемника не использовалась аналоговая автоматическая регулировка усиления (АРУ), а коэффициенты усиления усилителей были установлены как можно более низкими. Это улучшило производительность для очень слабого пакетного восходящего канала. В демодуляторах используется операция с плавающей запятой, чтобы обеспечить достаточный динамический диапазон.

Путь передачи довольно прост. Модулятор FSK / GMSK напрямую модулирует данные на несущую передатчика 435 МГц.Затем модулированный сигнал усиливается драйверным усилителем класса A, а затем высокоэффективным усилителем мощности класса C. Датчик температуры используется для контроля температуры усилителя мощности. Выходной сигнал фильтруется для подавления излучения на частотах приемника и гармоник, прежде чем порт объединяется с приемником с помощью дуплексера.

Трансиверы также обеспечивают питание и интерфейс передачи данных для миниатюрной CMOS-камеры. Оба трансивера могут управлять камерой.

Технические характеристики радиостанции VHF / UHF показаны в дополнительной таблице 3.

Форма волны

Две формы волны нисходящей линии связи и две формы волны восходящей линии связи разработаны для радиостанции УКВ / УВЧ Longjiang-1/2: телеметрия GMSK, телеметрия JT4G, GMSK дистанционное управление и низкоскоростное дистанционное управление (LRTC).

Канал телеметрии является наиболее важным звеном радиостанции УКВ / УВЧ Longjiang-1/2. Модуляция GMSK была выбрана из-за нескольких преимуществ:

1. (a)

   Непрерывная фаза.GMSK — это непрерывная фазовая модуляция. Выходной каскад передатчика может использовать усилитель класса C.

2. (b)

   Высокая частота ошибок по битам (BER). При использовании когерентного демодулятора можно достичь производительности BER, очень близкой к BPSK / QPSK, особенно когда BT = 0,5.

3. (c)

   Простое оборудование модулятора. Сигналы GMSK могут быть сгенерированы несколькими способами, в том числе с помощью модулятора OQPSK или простого модулятора FM, даже путем прямого управления словом управления частотой ГУН.

4. (d)

   Высокая эффективность использования спектра. GMSK — одна из модуляций, рекомендованных CCSDS для телеметрии средней скорости, в основном из-за ее высокой спектральной эффективности. Однако для Longjiang-1/2 пропускная способность не является главной проблемой, поскольку скорость передачи данных довольно низкая.

Телеметрия GMSK может работать в пакетном режиме для передачи основного состояния спутника и самого радио в виде бекона или в потоковом режиме для передачи подробных сведений о всех подсистемах.Символьную скорость можно переключать между 250 и 500 бит / с. Турбокод выбран для канального кодирования, так как он обеспечивает наивысший выигрыш от кодирования среди кодов, рекомендованных CCSDS. Выбран размер блока 1784, и скорость кодирования может переключаться между 1/2, 1/3, 1/4 и 1/6.

На наземной стороне для демодуляции GMSK могут использоваться вариации приемников квадратурной фазовой манипуляции со смещением (OQPSK). С. Шамбаяти и Д. К. Ли предоставили результаты FER стандартного приемника DSN OQPSK и некоторых его вариантов для телеметрии средней скорости ¹⁴ .В случае с Longjiang-1/2 ситуация более сложная. Скорость передачи данных и сигнал C / N ₀ для Longiang-1/2 довольно низкие, поэтому необходимо использовать фильтр с узкой петлей. Результирующее время захвата контура отслеживания несущей слишком велико для работы в пакетном режиме, что используется для снижения энергопотребления. Для повышения производительности системы используется детектор прикрепленного маркера синхронизации (ASM), который действует как коррелятор как во временной, так и в частотной областях, чтобы помочь в обнаружении контура отслеживания несущей, как показано на рис.3а. Входной поток сначала умножается на набор отводов, которые являются сопряженными с ASM, перед вычислением БПФ, затем производится поиск выходного элемента БПФ с максимальной мощностью как во временной, так и в частотной области. Мощность бина используется для автоматического управления усилением (AGC) без обратной связи и оценки E _b / N ₀ , что необходимо для турбодекодера. Частота и фаза бина используются для установки начального состояния NCO. Время, когда будет достигнута максимальная мощность, отмечено символом.

Рис. 3: Модуляторы и демодуляторы системы связи VHF / UHF.

a Блок-схема когерентного приемника наземной станции GMSK. b Блок-схема бортового приемника телеуправления ГМСК. c Блок-схема передатчика наземной станции LRTC. d Блок-схема бортового приемника LRTC. e BER демодулятора LRTC по сравнению с некоторыми другими демодуляторами.

Цикл отслеживания несущей OQPSK используется для восстановления несущей.Согласованный фильтр, который представляет собой разложение Лорана первого порядка сигнала BT = 0,5 GMSK, также включен для повышения резкости по битам ¹⁵ . Затем выходной сигнал согласованного фильтра дискретизируется в надлежащее время для генерации демодулированных символов.

Для работы с когерентным демодулятором используется прекодер, чтобы избежать распространения ошибок по битам, вызванных внутренне дифференциальным свойством модуляции GMSK, как рекомендовано CCSDS ¹⁶ .

Демодуляторы были реализованы на C ++ и Python на GNU Radio.Результирующий порог C / N ₀ для GMSK 500 бод с r = 1/4 турбокода или 250 бод GMSK с r = 1/2 турбокода с частотой ошибок пакета 0,1 составляет ~ 24 дБГц. С помощью хорошего малошумящего усилителя (LNA) можно достичь чувствительности ~ -149 дБмВт.

Радиомаяк JT4G был разработан с учетом возможности приема очень небольшими наземными станциями и включал в себя некоторые очень простые параметры радиосвязи для целей поиска и устранения неисправностей. Режим выбирается из режимов, разработанных Джо Тейлором для связи EME ¹⁷ .Самым популярным среди них является режим JT65B, который использует 65-FSK со скоростью 2,69 бит / с с кодом Рида-Соломона (63, 12) и использовался в миссии 4M-LXS для облета Луны. Для Longjiang-1/2, поскольку он был разработан для орбиты Луны по эллиптической орбите, частота Доплера в перигее будет довольно большой. По этой причине был выбран режим JT4G, в котором используется 4FSK 4,375 бит / с для большей устойчивости для большего доплеровского разброса и доплеровской частоты. Сверточный код r = 1/2, k = 32 используется JT4G для канального кодирования.Результирующий порог C / N ₀ составляет ~ 17 дБГц.

GMSK также является модуляцией, выбранной для восходящей линии связи телеуправления. Символьная скорость 250 бит / с. Для надежности и простоты на борту был разработан некогерентный демодулятор на основе сложной версии однобитового дифференциального детектора, представленного М. К. Саймоном ¹⁸ . Входной сигнал сначала фильтруется гауссовым фильтром, а затем разделяется на два плеча. Одно плечо задерживается на время одного символа, затем сопрягается, а другое не изменяется.Затем два плеча перемножаются, а затем производится выборка для получения восстановленных символов. Описанный ранее детектор ASM также используется для оценки частоты и времени. Код (64, 32) Рида-Соломона используется для канального кодирования. Результирующий C / N ₀ на пороге составляет ~ 33 дБГц, а чувствительность приемника составляет -132 дБмВт. Блок-схема бортового приемника телекоманд GMSK показана на рис. 3б.

Новая система LRTC была разработана для большей чувствительности, чем телекоманда GMSK.Идея состоит в том, чтобы представить символы путем передачи ASM с модуляцией GMSK на двух разных частотах. Его можно рассматривать как FSK-DSSS-GMSK, хотя частотный сдвиг GMSK уже, чем частотный сдвиг FSK. В качестве альтернативы можно считать, что модулированный ASM используется для формирования символа для символов FSK. Это приводит к символьной скорости 7,8125 бит / с. На рисунке 3c показана блок-схема низкоскоростного передатчика телеуправления.

На борту спутника детектор ASM для телеметрии GMSK повторно используется в качестве частотного дискриминатора.Детектор ASM является коррелятором псевдослучайной последовательности. Известно, что это дает выигрыш при обработке, который ослабляет несколько типов мешающих сигналов. На рисунке 3d показана блок-схема бортового приемника низкоскоростных телекоманд. На рисунке 3e показана производительность BER демодулятора LRTC с разными значениями N, , _{, ячейка} , по сравнению с некоторыми другими модуляциями и демодуляторами, где N, , _{, ячейка} — это количество элементов разрешения FFT, используемых для поиска максимальной мощности.Когда N _bin = 2, полоса пропускания и производительность BER демодулятора LRTC идентичны теоретическому пределу некогерентного демодулятора FSK. Действительно, демодулятор LRTC — это особый вид некогерентного демодулятора FSK. Когда скорость передачи символов очень низкая, обычно используется гораздо больший сдвиг частоты и полоса пропускания приемника, чем скорость передачи символов, чтобы добиться лучшей устойчивости к частотной ошибке. В этом случае демодулятор LRTC обеспечивает гораздо лучшую производительность BER, чем типичный некогерентный демодулятор FSK, и более устойчив к узкополосным помехам.

Работа радиостанции VHF / UHF

Радиостанции VHF / UHF на борту Longjiang-1 и Longjiang-2 были включены, как только спутники были отделены от ракеты-носителя 20 мая 2018 г., 21:54:50 UTC и 20 мая 2018 г. Май 2018 21:55:20 UTC. Радиолюбители в Бразилии, Чили и США заметили нисходящие сигналы обоих спутников и продолжали отслеживать спутники до 21 мая 2018 г. 02:49 UTC, когда радиостанции VHF / UHF были отключены из-за перегрева батарей. Между тем максимальное расстояние от спутников до наземных станций было <70 000 км, поэтому для приема требовалась лишь небольшая антенна.Радиостанции работали в пакетном режиме и передавали служебные параметры спутниковых шин и самих радиостанций каждые 5 минут. 37 пакетов было получено от Longjiang-1 и еще 37 пакетов от Longjiang-2.

23 мая 2019 года УКВ / УВЧ радиостанция Лунцзян-2 была включена после первой корректировки курса с 12:31 до 12:55 по Гринвичу. Сигналы со спутника принимали 12-метровая тарелочная антенна в Шахе, Китай, и радиолюбители в Польше.

Longjiang-2 вышел на лунную эллиптическую орбиту размером 357 × 13704 км после успешного выхода на лунную орбиту 25 мая 2018 года в 14:08 UTC.Первая активация радиостанции VHF / UHF после оборота вокруг Луны произошла с 22:00:00 UTC 2 июня 2018 г. по 23:50:00 UTC 2 июня 2018 г. Сигналы нисходящего канала со спутника принимались в Нидерландах, Польше, Великобритании и Китае. Это была первая передача на любительских радиодиапазонах с лунной орбиты.

Первая передача изображения по радио VHF / UHF состоялась 4 августа 2018 года для загрузки изображения звездного неба с Марсом в поле зрения. Радио VHF / UHF предоставило команде прямую связь для управления встроенной миниатюрной CMOS-камерой, позволяя спутнику реагировать на некоторые случайные задачи по формированию изображений.На рисунке 4c показано изображение полного солнечного затмения в Южной Америке, сделанное Longjiang-2, с Луной, Землей и тенью затмения в поле зрения. Изображение было снято миниатюрной CMOS-камерой 2 июля 2019 г. и передано по радио VHF / UHF с использованием формата цифрового видео с медленным сканированием (SSDV) ¹⁹ 3 июля 2019 г. Размер файла изображения составляет 19,1 кбайт. ~ 22 мин для загрузки со скоростью 500 бод с r = 1/4 турбо-кода.

Рис. 4: Работа радиостанции VHF / UHF.

25-метровый радиотелескоп Двингелоо (PI9CAM) в Нидерландах как самая крупная из участвующих антенн наземной станции. b 28-элементная антенна Yagi на штативе, используемая радиолюбителем Робертом Матталиано (N6RFM) в США в качестве примера небольшой антенны наземной станции. c Изображение полного солнечного затмения 2 июля 2019 г. (с цветокоррекцией). d Позиции наземных станций, участвующих в работе радиостанции VHF / UHF. e Спектральный график нисходящей линии связи GMSK, принятый различными наземными станциями. f График водопада нисходящего канала GMSK от прямого пути и пути отражения луны в сравнении с прогнозом.

7 октября 2018 г. были впервые замечены сигналы на линии вниз UHF, отраженные от Луны. Сигналы прямой траектории и траектории отражения луны различаются по разным доплеровским сигналам и достаточно хорошо совпадают с прогнозом, как показано на рис. 4f. Разница в доплеровском сдвиге частоты очень мала, поэтому это явление едва ли можно наблюдать для передатчика с большей полосой пропускания.

Для предотвращения потенциальных столкновений или обломков для будущих миссий миссия Longjiang-2 завершилась запланированным столкновением с Луной 31 июля 2019 года в результате маневра, выполненного 24 января 2019 года по опусканию периапсиса спутника и орбиты. возмущения с течением времени.За все время полета радиостанции VHF / UHF были активированы 177 раз. 20945 пакетов GMSK и 883 пакета JT4G были собраны 50 различными наземными станциями из 17 стран, включая Нидерланды, Германию, Японию, Испанию, США, Маврикий, Израиль, Чили, Великобританию, Италию, Аргентину, Данию, Бразилию, Польшу, Австралию. , Латвия и Китай. Всего было отправлено 763 команды восходящей линии связи через УКВ с одной наземной станции в Германии (наземная станция радиолюбителя Рейнхарда Кюн DK5LA) и двух наземных станций в Китае (наземная станция радиолюбителя Чжан Цзяньхуа BA7KW и наземная станция Харбинского института. технологий).Всего было полностью или частично загружено 135 изображений, снятых миниатюрной CMOS-камерой.

Анализ производительности сигналов нисходящей линии связи

Исследование производительности системы связи было проведено с использованием данных IQ, собранных четырьмя станциями по всему миру: Двингелоо в Нидерландах, Вакаяма в Японии и Шахе и Харбин в Китае. Информация об используемых наземных станциях показана в дополнительной таблице 4. Данные были записаны 5 июля 2019 года с 07:40 до 08:00 UTC и состоят из передачи GMSK со скоростью 500 бод на скорости 436.400 МГц, отправка одного изображения в формате SSDV. В качестве FEC использовался турбокод r = 1/4. Ниже мы показываем оценку некоторых ключевых параметров системы связи: спектр, обнаружение ASM и диаграмма созвездия. Они измеряют производительность всей цепи связи, включая передатчик, тракт распространения, наземную станцию ​​и программный приемник.

Спектр сигнала GMSK, принятого каждой из наземных станций, показан на рисунке 4e. Отношение сигнал / шум (SNR) сигнала, принимаемого на каждой наземной станции, различается из-за разных антенн.

Цифры в первом столбце рис. 5 показывают корреляцию сигнала с ASM в ячейке БПФ, где обнаруживается основной пик. Как описано в разделе 3, алгоритм обнаружения ASM работает путем умножения сигнала на комплексное сопряжение ASM и использования БПФ для поиска по частоте и когерентного интегрирования в течение всей продолжительности ASM. На рисунках амплитуда сигнала нормализована, так что мощность шума в каждом из элементов разрешения БПФ равна единице, когда сигнал отсутствует.Обратите внимание, что корреляция сигнала с ASM значительно больше, чем корреляция даже далеко от основного пика. Это вызвано тем, что переданные данные имеют ненулевую взаимную корреляцию с ASM.

Рис. 5: Характеристики нисходящего канала Longjiang-2, полученные различными наземными станциями.

Пики корреляции, обнаруженный ASM и графики созвездий, полученные в a Dwingeloo, b Wakayama, c Shahe и d Harbin.

Кроме того, амплитуда и частота основного пика оцениваются на рисунках во втором столбце рис.5. Кривая «корреляции (с зубчатыми потерями)» показывает величину основного пика в ячейке БПФ, где мощность является наибольшей. Таким образом, некоторая часть мощности сигнала теряется для других элементов разрешения БПФ из-за потерь на волнистость. Трассировка «корреляция (без потерь на волнистость)» суммируется по нескольким бинам БПФ, чтобы восстановить большую часть мощности сигнала. Следовательно, это дает хорошую оценку сигнала E _b / N ₀ .

Сделаем следующие замечания по поводу показателей ASM.Во-первых, мы видим, что частота, на которой обнаруживается ASM, продолжает неуклонно снижаться из-за изменения Доплера, но в середине есть скачок примерно на 20 Гц. Это было вызвано случайным скачком частоты в кварцевом генераторе с температурной компенсацией (TCXO) передатчика Longjiang-2, поскольку компенсация производилась с помощью цифрового переключения. Эта проблема наблюдалась во время наземных испытаний, но не успели найти замену. Во время работы космического корабля эти случайные скачки TCXO повреждали некоторые из полученных пакетов, поскольку они заставляли ФАПЧ приемника терять блокировку.Во-вторых, данные, записанные в Харбине, показывают надежное обнаружение ASM для слабого сигнала ~ -2 дБ E _b / N ₀ . Поскольку для декодирования турбокодированных данных требуется E _b / N ₀ ~ 0 дБ, это показывает, что обнаружение ASM достаточно устойчиво.

Изучив символы на выходе демодулятора OQPSK, мы можем построить диаграммы созвездия, как показано в третьем столбце рис. 5. В этом анализе использовалась полоса пропускания системы ФАПЧ 8 Гц.Кадры данных, используемые для построения графиков, не содержат ошибок на выходе турбодекодера. По мере уменьшения отношения сигнал / шум точки созвездия становятся больше из-за аддитивного шума. Если одна из точек ошибочно идентифицирована как другая, происходит ошибка символа. Отношение сигнал / шум в Харбине было достаточно низким, поэтому символы на графике созвездия уже нельзя было распознать. Однако турбодекодер все еще мог восстанавливать действительные кадры. Это показывает, что приемная система имеет хорошие характеристики даже при очень низком SNR.

Первый эксперимент UHF VLBI на лунной орбите

Интерферометрия со сверхдлинной базой (VLBI) — это метод интерферометрии, используемый в радиоастрономии и определении орбиты космических аппаратов.В VLBI сигнал от радиоисточника собирается на нескольких синхронизированных наземных станциях, разделенных несколькими сотнями или тысячами километров. Разница во времени между приходом радиосигнала на разные наземные станции измеряется для определения направления или положения радиоисточника. Поскольку базовая линия очень велика по сравнению с длиной волны радиосигнала, измерение может быть довольно точным. Разность частот также может быть измерена для определения скорости радиоисточника.Блок-схема обработки сигналов, используемая для Longjiang-2 VLBI, показана на рисунке 6a.

Рис. 6: Результаты первого эксперимента РСДБ с Longjiang-2.

a Блок-схема обработки сигналов VLBI. b Результат дельта-диапазона из сравнения VLBI с предсказанием из элементов CDSN. c Остаточный результат дельта-диапазона от VLBI. d Результат дельта-скорости из сравнения VLBI с предсказанием от элементов CDSN. e Остаточный результат дельта-скорости из РСДБ.

Исторически добиться синхронизации между удаленными приемниками было довольно сложно. В настоящее время это намного проще с помощью GPS. Каждая наземная станция UHF VLBI Longjiang-2 имеет дисциплинированный генератор GPS (GPSDO) для обеспечения выходного сигнала опорного сигнала 10 МГц с девиацией Аллана 1 × 10 ⁻¹¹ за 1 с и сигналом импульсов в секунду (PPS). выход с точностью до UTC ± 50 нс RMS. Гетеродин приемника синхронизируется с опорным сигналом 10 МГц, а момент выборки приемника маркируется относительно сигнала PPS.

Первые синхронизированные записи I / Q нисходящего канала УВЧ Longjiang-2 были сделаны в Двингело и Шахе с 04:20 до 5:40 по всемирному координированному времени 10 июня 2018 года. Это был первый РСДБ-эксперимент с космическим аппаратом на лунной орбите, работающим в диапазоне УВЧ. . Расстояние между наземными станциями ~ 7250 км. Спутник передавал GMSK со скоростью 250 бит / с с турбокодом r = 1/2 в пакетном режиме на частотах 435,4 МГц и 436,4 МГц. Записи производятся с частотой дискретизации 40 квыб / с, сосредоточенной на этих двух частотах.

Поскольку в Longiang-2 есть радиостанции VHU / UHF и S-диапазона, орбитальные элементы (как показано в дополнительной таблице 5, измеренные с помощью CDSN с двухсторонней дальностью в S-диапазоне, известная погрешность определения местоположения составляет не более 10 км) может использоваться для оценки характеристик UHF VLBI.