0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое диапазон частот?

Частотные диапазоны радиосвязи и радиовещания

Автор: Поскольку история наша началась с обсуждения вопросов радиоприёма, не плохо было бы не торопясь прогуляться по частотным диапазонам и понять, что же и на каких волнах излучается в эфир.

Начнём с радиовещательных диапазонов. Радиовещание осуществляется на диапазонах длинных (ДВ), средних (СВ), коротких (КВ) и ультракоротких (УКВ) волн.

Для любительской радиосвязи используются диапазоны коротких и ультракоротких волн.

Частоты, на которых наиболее часто можно услышать пиратское радио.

Некоторые служебные диапазоны коротких и ультракоротких волн.

А каковы условия распространения радиоволн в зависимости от сезона и времени суток?

Диапазон ДВ характеризуется наличием большого уровня индустриальных и космических помех. Максимальная дальность связи на этом диапазоне может доходить до 1000 километров (зависит от мощности радиопередатчика).

Диапазон СВ также характеризуется большим уровнем помех. Ночью радиоволны, благодаря «тропосферному» прохождению могут распространяться на очень большие (до 4 тысяч километров) расстояния. Диапазон характеризуется также наличием «замирания» сигнала (уровень поля неравномерный, что приводит к изменению уровня громкости радиопередачи).

Диапазон 1.8 Мгц наиболее трудный для дальних связей. Дальняя связь (свыше 1500-2000 км) возможна только при особом стечении обстоятельств и в течении ограниченного времени преимущественно на рассвете-закате. А связи до 1500 км возможны с наступлением темноты. При расвете диапазон замирает.

Диапазон 3,5 Мгц является ночным диапазоном. В дневное время связь на нем возможна только с ближайшими корреспондентами. С наступлением темноты начинают появляться станции, удаленные на большие расстояния. Через час — два после восхода Солнца диапазон пустеет.

Диапазон 7 Мгц обычно «живет» круглые сутки. Днем на нем можно услышать станции близлежащих районов (летом — на расстоянии 500—600, зимой — 1000—1500 км).

Диапазон 14 Мгц — диапазон, в котором работает основная масса радиолюбителей. Прохождение на нем (за исключением зимних ночей) имеется практически круглые сутки. Особенно хорошее прохождение наблюдается в апреле—мае.

Диапазон 21 Мгц тоже, широко используется коротковолновиками. Прохождение на нём в основном наблюдается в дневные часы. Оно менее устойчиво, чем на 14 Мгц, и может резко меняться.

Диапазон 28 Мгц самый «капризный». День-два отличного прохождения внезапно могут смениться неделей полного его отсутствия. Сигналы радиостанций здесь бывают слышны только в светлое время суток, за исключением отдельных редких случаев аномального распространения радиоволн.

Более полную информацию по поводу КВ радиолюбительских диапазонов можно прочитать на страничке http://www.qso.ru/band.html?1

Распространение сигналов в УКВ диапазонах с точки зрения банальной эрудиции, настолько затейливо для понимания, что перечислять механизмы поведения радиоволн на неоднородностях тропосферы, отражения от приполярных областей ионосферы, метеорных следов, от Луны и вообще всего на свете, у меня не хватит ни терпения, ни соответствующих знаний. Поэтому ограничусь простым описанием из книжки.

Диапазон УКВ позволяет осуществлять радиовещание с очень хорошим качеством, благодаря использованию частотной модуляции. К недостатку УКВ диапазона можно отнести высокое затухание радиоволны. Максимально возможное расстояние до радиостанции не может превышать 100 километров.
Короткая волна не может обогнуть препятствие выше, чем ее длина, поэтому она вынуждена пронизывать это препятствие насквозь. При этом, уровень излучения значительно понижается, что сказывается в месте приема значительным ослаблением громкости радиопередачи. Для того, чтобы максимально увеличить радиус приема, передающие и приемные антенны стараются разместить как можно выше над уровнем земли.

Что такое частотный диапазон в колонках и какой лучше?

Всем привет! Сегодня поговорим о том, какой частотный диапазон колонок лучше и как влияют воспроизводимые частоты на качество звука. Постараюсь объяснить все простыми словами, однако не гарантирую, что это получится в полной мере.

Немного теории

Звук – распространение механических колебаний в газообразной или жидкой среде. Как у любой волны, у звука есть такие параметры как амплитуда (характеризует громкость) и частота (характеризует тональность).

Ухо среднестатистического человека способно улавливать звук с частотой от 16–20 Гц до 15–20 кГц. В свою очередь, этот диапазон имеет три «ступеньки»:

  • 20–150 Гц – низкие частоты.
  • 150‑7000 Гц – средние частоты.
  • 7–20 кГц – высокие частоты.

Чем выше частота колебаний, тем выше тон звука. Например, шмель, который машет крыльями медленно, гудит, а комар, частота взмахов крыльев которого существенно выше, мерзко пищит, затаившись во тьме.

Звук ниже диапазона слышимости называют инфразвуком, от 1 ГГц ультразвуком. Человеческий слух их не воспринимает, однако такие звуки с большой амплитудой могут оказывать влияние на организм.

Такой диапазон в полной мере воспринимает человек с идеальным слухом. В условиях постоянного шумового фона, способность воспринимать весь спектр частот, со временем ухудшается.

Кроме того, с возрастом почти каждый человек подвержен старческой тугоухости, когда не воспринимается звук высокой частоты.

Биологически так обусловлено, что женщины лучше воспринимают высокие частоты, а также лучше различают интонации и тональности, на что влияет необходимость заботы о потомстве.

По этой же причине большинство представительниц прекрасного пола сложно обмануть – они способны уловить любую фальшь в голосе. Также стоит отметить, что у женщин слух начинает ухудшаться к 40 годам, тогда как у мужчин этот процесс стартует с 30.

Применительно к колонкам, интерес представляют, в первую очередь, звуки человеческой речи и музыка. Эстетов, слушающих звуки дикой природы на компьютере, существенно меньше по сравнению с киноманами и меломанами.

Количество каналов

Диапазон хороших колонок во многом зависит от количества каналов. Динамики разного размера способны воспроизводить только определенный диапазон частот. При этом наблюдается такая закономерность: чем больше диаметр, тем более басовито может «гудеть» такой излучатель.

Для того, чтобы передать звуковые частоты в полной мере, их разделяют по каналам, оснащая каждую несколькими динамиками под каждый диапазон. Сегодня самыми распространенными являются:

  • Двухканальные – один НЧ динамик, плюс излучатель для СЧ и ВЧ;
  • Трехканальные – по одному динамику на НЧ, СЧ и ВЧ.

Это касается не только стереофонических систем, но колонок 2.1. Разница лишь в том, что массивный НЧ динамик в последнем случае вынесен в отдельный корпус. Замечено, что звучит такая стереосистема лучше, так как «бочка» обычно располагается отдельно и не перебивает звук СЧ и ВЧ излучателей.Это же справедливо по отношению к колонкам 5 1. Конструкция фронтальных и тыльных колонок у них обычно не различается, поэтому они воспроизводят те же звуковые частоты.

Впрочем, на позиционирование источника звука при просмотре фильма на ПК или домашнем кинотеатре, это никак не влияет, а именно для этого и устанавливается такая акустика.

Амплитудно-частотная характеристика

В этой теме нельзя не упомянуть такое понятие как АЧХ. Что это такое? Это диаграмма, которая характеризует зависимость амплитуды звука от его частоты. По ней можно определить, на каких именно частотах колонка сможет играть громче, а на каких тише.

Идеальная диаграмма выглядит как прямая линия с небольшим спуском в начале и подъемом в конце. Увы, добиться таких показателей сложно, поэтому такой диаграммой обладают только акустические системы Hi-End класса.

В остальных случаях выбирать колонки рекомендую по АЧХ, в зависимости от того, какому звуку вы отдаете предпочтение:

  • С подъемом от 20 Гц до средних басов для тех, кто любит, когда «бумкает» – поклонникам drum’n’bass, breakbeat, dubstep, дет-метала, грайндкора и некоторых течений дум-металла;
  • С преобладанием средних частот – поклонникам классических вокала и музыки;
  • Высокие частоты – для любителей хеви-металла, пауер-металла, а также вокала в стиле «пиг скрим».

На закономерный вопрос как изменить АЧХ акустической системы, единственный адекватный ответ – перепаять самостоятельно, заменив базовые динамики на более подходящие. Впрочем, многие меломаны знают, как увеличить высокие частоты и убрать басы.Первый способ – воспользоваться регуляторами на самой акустической системе. Если таковые не предусмотрены конструкцией, рекомендую слушать музыку с помощью проигрывателя со встроенным эквалайзером – например, WinAMP или AIMP.

Итак, на что влияет АЧХ мы разобрались. Также хочу отметить, что чаще всего в сопроводительной документации к акустике бюджетного сегмента, такая диаграмма не приводится.

Читать еще:  Altos Adventure 1.7.3

Встречается она в среднем классе и более дорогих устройствах. Впрочем, многие производители приводят все необходимые данные по каждому девайсу на официальном сайте.

Какие же колонки выбрать

Итак, думаю вы уже поняли, что на ответ как изменить диапазон воспроизводимых частот без вмешательства «очумелых» ручек, ответ «никак». Что это значит? То, что выбирать придется из доступного на рынке, если неохота «заморачиваться».

В характеристиках многих акустических систем указывается диапазон от 20 Гц до совершенно заоблачных значений – 35 кГц и иногда даже выше. Это не более чем маркетинговая уловка – все равно, вряд ли, вы расслышите звук с частотой более 20 кГц. Поэтому покупайте колонки, работающие именно в этом диапазоне – не прогадаете.

О том, что такое мощность акустической системы, можно почитать вот здесь. Также советую почитать о лучших производителях колонок. Буду признателен всем, кто поделится этой публикацией в социальных сетях. До завтра!

Диапазон частот

Радиово́лны — электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц, распространяющиеся в пространстве без искусственного волновода [1] [2] . Радиоволны в электромагнитном спектре располагаются от крайне низких частот вплоть до инфракрасного диапазона. С учётом классификации Международным союзом электросвязи [3] [4] радиоволн по диапазонам, к радиоволнам относят электромагнитные волны с частотами от 0,03 Гц до 3 ТГц, что соответствует длине волны от 10 млн километров до 0,1 миллиметра.

В широком смысле радиоволнами являются всевозможные волновые процессы электромагнитного поля в аппаратуре (например, в волноводных устройствах, в интегральных схемах СВЧ и др.), в линиях передачи и, наконец, в природных условиях, в среде, разделяющей передающую и приёмную антенны [5] .

Радиоволны, являясь электромагнитными волнами, распространяются в свободном пространстве со скоростью света. Естественными источниками радиоволн являются вспышки молний и астрономические объекты. Искусственно созданные радиоволны используются для стационарной и подвижной радиосвязи, радиовещания, радиолокации, радионавигации, спутниковой связи, организации беспроводных компьютерных сетей и в других бесчисленных приложениях.

В зависимости от значения частоты (длины волны) радиоволны относят к тому или иному диапазону радиочастот (диапазону длин волн). Можно также вести классификацию радиоволн по способу распространения в свободном пространстве и вокруг земного шара [6] .

Содержание

Диапазоны радиочастот и длин радиоволн [ | ]

Радиочастоты — частоты или полосы частот в диапазоне от 3 Гц до 3000 ГГц, которым присвоены условные наименования. Этот диапазон соответствует частоте переменного тока электрических сигналов для вырабатывания и обнаружения радиоволн. Так как большая часть диапазона лежит за границами волн, которые могут быть получены при механическом колебании, радиочастоты обычно относятся к электромагнитным колебаниям.

Закон РФ «О связи» устанавливает следующие понятия, относящиеся к радиочастотам:

  • радиочастотный спектр — совокупность радиочастот в установленных Международным союзом электросвязи пределах, которые могут быть использованы для функционирования радиоэлектронных средств или высокочастотных устройств;
  • радиочастота — частота электромагнитных колебаний, устанавливаемая для обозначения единичной составляющей радиочастотного спектра;
  • распределение полос радиочастот — определение предназначения полос радиочастот посредством записей в Таблице распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации, на основании которых выдаётся разрешение на использование конкретной полосы радиочастот, а также устанавливаются условия такого использования.

Использование диапазонов по радиослужбам регламентируется Регламентом радиосвязи Российской Федерации и международными соглашениями.

По регламенту Международного союза электросвязи радиоволны разделены на диапазоны границами от 0.3·10 N Гц до 3·10 N Гц шириной в одну декаду, где N — номер диапазона. Российский ГОСТ 24375−80 почти полностью повторяет эту классификацию.

Классификация ГОСТ 24375−80 не получила широкого распространения и в ряде случаев вступает в противоречие с национальными стандартами (ГОСТ) в области радиоэлектроники. Традиционные обозначения радиочастотных диапазонов на Западе сложились в ходе Второй мировой войны. В настоящее время они закреплены в США стандартом IEEE, а также международным стандартом ITU.

На практике [7] под низкочастотным диапазоном часто подразумевают диапазон звуковых частот, под высокочастотным — весь радиодиапазон, от 30 кГц и выше, в том числе, диапазон ВЧ. В отечественной литературе диапазоном СВЧ в широком смысле иногда называют диапазоны УВЧ, СВЧ и КВЧ (от 0.3 до 300 ГГц), на Западе этому соответствует широко распространённый термин микроволны.

Также в отечественной учебной и научной литературе сложилась классификация диапазонов, согласно которой мириаметровые волны называют сверхдлинными волнами (СДВ), километровые — длинными волнами (ДВ), гектометровые — средними волнами (СВ), декаметровые — короткими волнами (КВ), а все остальные, с длинами волн короче 10 м, относят к ультракоротким волнам (УКВ) [8] .

Классификация по способу распространения [ | ]

Прямые волны — радиоволны, распространяющиеся в свободном пространстве от одного предмета к другому, например от одного космического аппарата к другому, в некоторых случаях, от земной станции к космическому аппарату и между атмосферными аппаратами или станциями. Для этих волн влиянием атмосферы, посторонних предметов и Земли можно пренебречь.

Земные или поверхностные — радиоволны, распространяющиеся вдоль сферической поверхности Земли и частично огибающие её вследствие явления дифракции. Способность волны огибать встречаемые препятствия и дифрагировать вокруг них, как известно, определяется соотношением между длиной волны и размерами препятствий: чем короче длина волны, тем слабее проявляется дифракция. По этой причине волны диапазона УВЧ и более высокочастотных диапазонов очень слабо дифрагируют на поверхности земного шара и дальность их распространения в первом приближении определяется расстоянием прямой видимости (прямые волны).

Тропосферные — радиоволны диапазонов ОВЧ и УВЧ, распространяющиеся за счёт рассеяния на неоднородностях тропосферы на расстояние до 1000 км.

Ионосферные или пространственные — радиоволны длиннее 10 м, распространяющиеся вокруг земного шара на сколь угодно большие расстояния за счёт однократного или многократного отражения от ионосферы и поверхности Земли.

Направляемые — радиоволны, распространяющиеся в направляющих системах (радиоволноводах).

Частотный диапазон

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

Содержание

Диапазоны в радиотехнике

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

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

Диапазоны РЛС

Диапазоны в гражданской радиосвязи

В России для гражданской радиосвязи выделены три диапазона частот:

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

Диапазоны в акустике

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

Литература и документация

Литература

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

Нормативные документы

Примечания

  1. По материалам статьи en:Radar

Ссылки

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Частотный диапазон» в других словарях:

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

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

Читать еще:  Light Manager 12.4.6

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое диапазон частот?

ОСНОВЫ РАДИОСВЯЗИ

Радиоволны и частоты

ЧТО ТАКОЕ РАДИОВОЛНЫ

Радиоволны – это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/сек). Кстати, свет это тоже электромагнитные волны, обладающие схожими с радиоволнами свойствами (отражение, преломление, затухание и т.п.).

Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока.

Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии. Частота электромагнитных волн показывает, сколько раз в секунду изменяется в излучателе направление электрического тока и, следовательно, сколько раз в секунду изменяется в каждой точке пространства величина электрического и магнитного полей. Измеряется частота в герцах (Гц) – единицах названных именем великого немецкого ученого Генриха Рудольфа Герца. 1 Гц – это одно колебание в секунду, 1 мегагерц (МГц) – миллион колебаний в секунду. Зная, что скорость движения электромагнитных волн равна скорости света, можно определить расстояние между точками пространства, где электрическое (или магнитное) поле находится в одинаковой фазе. Это расстояние называется длиной волны. Длина волны в метрах рассчитывается по формуле:

или примерно ,
где f – частота электромагнитного излучения в МГц.

Из формулы видно, что, например, частоте 1 МГц соответствует длина волны ок. 300 м. С увеличением частоты длина волны уменьшается, с уменьшением – догадайтесь сами. В дальнейшем мы убедимся, что длина волны напрямую влияет на длину антенны для радиосвязи.

Электромагнитные волны свободно проходят через воздух или космическое пространство (вакуум). Но если на пути волн встречается металлический провод, антенна или любое другое проводящее тело, то они отдают ему свою энергию, вызывая тем самым в этом проводнике переменный электрический ток. Но не вся энергия волны поглощается проводником, часть ее отражается от его поверхности и либо уходит обратно, либо рассеивается в пространстве. Кстати, на этом основано применение электромагнитных волн в радиолокации.

Еще одним полезным свойством электромагнитных волн является их способность огибать на своем пути некоторые препятствия. Но это возможно лишь в том случае, когда размеры объекта меньше, чем длина волны, или сравнимы с ней. Например, чтобы обнаружить самолет, длина радиоволны локатора должна быть меньше его геометрических размеров (менее 10 м). Если же тело больше, чем длина волны, оно может отразить ее. Но может и не отразить. Вспомните военную технологию снижения заметности «Stealth», в рамках которой разработаны соответствующие геометрические формы, радиопоглощающие материалы и покрытия для уменьшения заметности объектов для локаторов.

Энергия, которую несут электромагнитные волны, зависит от мощности генератора (излучателя) и расстояния до него. По научному это звучит так: поток энергии, приходящийся на единицу площади, прямо пропорционален мощности излучения и обратно пропорционален квадрату расстояния до излучателя. Это значит, что дальность связи зависит от мощности передатчика, но в гораздо большей степени от расстояния до него.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СПЕКТРА

Радиоволны, используемые в радиотехнике, занимают область, или более научно – спектр от 10 000 м (30 кГц) до 0.1 мм (3 000 ГГц). Это только часть обширного спектра электромагнитных волн. За радиоволнами (по убывающей длине) следуют тепловые или инфракрасные лучи. После них идет узкий участок волн видимого света, далее – спектр ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма лучей – все это электромагнитные колебания одной природы, отличающиеся только длиной волны и, следовательно, частотой.

Хотя весь спектр разбит на области, границы между ними намечены условно. Области следуют непрерывно одна за другой, переходят одна в другую, а в некоторых случаях перекрываются.

Международными соглашениями весь спектр радиоволн, применяемых в радиосвязи, разбит на диапазоны:

Наименование диапазона частот

Наименование
диапазона волн

Очень низкие частоты (ОНЧ)

Низкие частоты (НЧ)

Средние частоты (СЧ)

Высокие частоты (ВЧ)

Очень высокие частоты (ОВЧ)

Ультравысокие частоты (УВЧ)

Сверхвысокие частоты (СВЧ)

Крайневысокие частоты (КВЧ)

Гипервысокие частоты (ГВЧ)

Но эти диапазоны весьма обширны и, в свою очередь, разбиты на участки, куда входят так называемые радиовещательные и телевизионные диапазоны, диапазоны для наземной и авиационной, космической и морской связи, для передачи данных и медицины, для радиолокации и радионавигации и т.д. Каждой радиослужбе выделен свой участок диапазона или фиксированные частоты.


Распределение спектра между различными службами.

Эта разбивка довольно запутана, поэтому многие службы используют свою «внутреннюю» терминологию. Обычно при обозначении диапазонов выделенных для наземной подвижной связи используются следующие названия:

Из-за особенностей распространения в основном применяется для дальней связи.

Гражданский диапазон, в котором могут пользоваться связью частные лица. В разных странах на этом участке выделено от 40 до 80 фиксированных частот (каналов).

Диапазон подвижной наземной связи. Непонятно почему, но в русском языке не нашлось термина, определяющего данный диапазон.

Наиболее распространенный диапазон подвижной наземной связи.

Диапазон подвижной наземной связи. Иногда не выделяют этот участок в отдельный диапазон, а говорят УКВ, подразумевая полосу частот от 136 до 512 МГц.

806–825 и
851–870 МГц

Традиционный «американский» диапазон; широко используется подвижной связью в США. У нас не получил особого распространения.

Не надо путать официальные наименования диапазонов частот с названиями участков, выделенных для различных служб. Стоит отметить, что основные мировые производители оборудования для подвижной наземной связи выпускают модели, рассчитанные на работу в пределах именно этих участков.

В дальнейшем мы будем говорить о свойствах радиоволн применительно к их использованию в наземной подвижной радиосвязи.

КАК РАСПРОСТРАНЯЮТСЯ РАДИОВОЛНЫ

Радиоволны излучаются через антенну в пространство и распространяются в виде энергии электромагнитного поля. И хотя природа радиоволн одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны.

Земля для радиоволн представляет проводник электричества (хотя и не очень хороший). Проходя над поверхностью земли, радиоволны постепенно ослабевают. Это связано с тем, что электромагнитные волны возбуждают в поверхности земли электротоки, на что и тратится часть энергии. Т.е. энергия поглощается землей, причем тем больше, чем короче длина волна (выше частота).

Кроме того, энергия волны ослабевает еще и потому, что излучение распространяется во все стороны пространства и, следовательно, чем дальше от передатчика находится приемник, тем меньшее количество энергии приходится на единицу площади и тем меньше ее попадает в антенну.

Передачи длинноволновых вещательных станций можно принимать на расстоянии до нескольких тысяч километров, причем уровень сигнала уменьшается плавно, без скачков. Средневолновые станции слышны в пределах тысячи километров. Что же касается коротких волн, то их энергия резко убывает по мере удаления от передатчика. Этим объясняется тот факт, что на заре развития радио для связи в основном применялись волны от 1 до 30 км. Волны короче 100 метров вообще считались непригодными для дальней связи.

Читать еще:  Обзор LG Leon H324 — Крошка с неплохой камерой и приятным дизайном

Однако дальнейшие исследования коротких и ультракоротких волн показали, что они быстро затухают, когда идут у поверхности Земли. При направлении излучения вверх, короткие волны возвращаются обратно.

Еще в 1902 английский математик Оливер Хевисайд (Oliver Heaviside) и американский инженер-электрик Артур Эдвин Кеннелли (Arthur Edwin Kennelly) практически одновременно предсказали, что над Землей существует ионизированный слой воздуха – естественное зеркало, отражающее электромагнитные волны. Этот слой был назван ионосферой.

Ионосфера Земли должна была позволить увеличить дальность распространения радиоволн на расстояния, превышающие прямую видимость. Экспериментально это предположение было доказано в 1923. Радиочастотные импульсы передавались вертикально вверх и принимались вернувшиеся сигналы. Измерения времени между посылкой и приемом импульсов позволили определить высоту и количество слоев отражения.


Распространение длинных и коротких волн.

Отразившись от ионосферы, короткие волны возвращаются к Земле, оставив под собой сотни километров «мертвой зоны». Пропутешествовав к ионосфере и обратно, волна не «успокаивается», а отражается от поверхности Земли и вновь устремляется к ионосфере, где опять отражается и т. д. Так, многократно отражаясь, радиоволна может несколько раз обогнуть земной шар.

Установлено, что высота отражения зависит в первую очередь от длины волны. Чем короче волна, тем на большей высоте происходит ее отражение и, следовательно, больше «мертвая зона». Эта зависимость верна лишь для коротковолновой части спектра (примерно до 25–30 МГц). Для более коротких волн ионосфера прозрачна. Волны пронизывают ее насквозь и уходят в космическое пространство.

Из рисунка видно, что отражение зависит не только от частоты, но и от времени суток. Это связано с тем, что ионосфера ионизируется солнечным излучением и с наступлением темноты постепенно теряет свою отражательную способность. Степень ионизации также зависит от солнечной активности, которая меняется в течение года и из года в год по семилетнему циклу.


Отражательные слои ионосферы и распространение коротких волн в зависимости от частоты и времени суток.

Радиоволны УКВ диапазона по свойствам в большей степени напоминают световые лучи. Они практически не отражаются от ионосферы, очень незначительно огибают земную поверхность и распространяются в пределах прямой видимости. Поэтому дальность действия ультракоротких волн невелика. Но в этом есть определенное преимущество для радиосвязи. Поскольку в диапазоне УКВ волны распространяются в пределах прямой видимости, то можно располагать радиостанции на расстоянии 150–200 км друг от друга без взаимного влияния. А это позволяет многократно использовать одну и ту же частоту соседним станциям.


Распространение коротких и ультракоротких волн.

Свойства радиоволн диапазонов ДЦВ и 800 МГц еще более близки к световым лучам и потому обладают еще одним интересным и важным свойством. Вспомним, как устроен фонарик. Свет от лампочки, расположенной в фокусе рефлектора, собирается в узкий пучок лучей, который можно послать в любом направлении. Примерно то же самое можно проделать и с высокочастотными радиоволнами. Можно их собирать зеркалами-антеннами и посылать узкими пучками. Для низкочастотных волн такую антенну построить невозможно, так как слишком велики были бы ее размеры (диаметр зеркала должен быть намного больше, чем длина волны).

Возможность направленного излучения волн позволяет повысить эффективность системы связи. Связано это с тем, что узкий луч обеспечивает меньшее рассеивание энергии в побочных направлениях, что позволяет применять менее мощные передатчики для достижения заданной дальности связи. Направленное излучение создает меньше помех другим системам связи, находящимся не в створе луча.

При приеме радиоволн также могут использоваться достоинства направленного излучения. Например, многие знакомы с параболическими спутниковыми антеннами, фокусирующими излучение спутникового передатчика в точку, где установлен приемный датчик. Применение направленных приемных антенн в радиоастрономии позволило сделать множество фундаментальных научных открытий. Возможность фокусирования высокочастотных радиоволн обеспечила их широкое применение в радиолокации, радиорелейной связи, спутниковом вещании, беспроводной передаче данных и т.п.


Параболическая направленная спутниковая антенна (фото с сайта ru.wikipedia.org).

Необходимо отметить, что с уменьшением длины волны возрастает затухание и поглощение энергии в атмосфере. В частности на распространение волн короче 1 см начинают влиять такие явления как туман, дождь, облака, которые могут стать серьезной помехой, ограничивающей дальность связи.

Мы выяснили, что радиоволны обладают различными свойствами распространения в зависимости от длины волны и каждый участок радиоспектра применяется там, где лучше всего используются его преимущества.

Что такое диапазон частот?

Существуют различные определения радиочастотного ресурса. В контексте настоящего обзора таковым будем называть спектр электромагнитных колебаний, в котором возможно присутствие и прием радиотехническими средствами искусственных и/или естественных радиосигналов. При таком определении диапазон радиочастотного ресурса начинается с частот в доли герца и заканчивается частотами в сотни гигагерц у нижней границы спектра дальнего инфракрасного излучения.

Анализ структуры радиочастотного ресурса предполагает два уровня:

  • физический, на котором описываются физические характеристики радиозлучения в тех или иных участках радиочастотного спектра и, соответственно, оценивается пригодность этих участков для тех или иных видов связи;
  • прикладной, на котором описывается административное деление радиочастотного ресурса на участки, разрешенные для использования для тех или иных целей и видов связи с учетом географического расположения и принадлежности станций.

На физическом уровне сложилась схема представления структуры радиочастотного спектра в виде совокупности диапазонов, в пределах которых длина волны изменяется в 10 раз, от 1 до 10 единиц стандартной децимальной размерной шкалы — миллиметров, сантиметров, дециметров, метров, декаметров и т.д. Такая схема интуитивно понятна и удобна во многих смыслах. Шкала диапазонов полного радиочастотного спектра при этом имеет десятичный логарифимический масштаб. Данная схема является основной в научно-технических публикациях, а также принята в регламенте ITU и во многих национальных стандартах, в т.ч. в ГОСТ 24375-80 «Радиосвязь. Термины и определения».

Примечание. Распределение радиочастотного спектра пользователям начинается с определенной нижней границы, которая обычно выше нижней границы полного спектра (по регламенту ITU с 8,3 кГц), поэтому полный радиочастотный спектр можно поделить на два больших участка — распределяемые и нераспределяемые для использования диапазоны. Такое дополнительное деление в целом отражает пригодность и востребованность радиочастотного ресурса для целей, связанных с использованием радиопередающих устройств и их возможным влиянием на радиослужбы, исследующие естественные радиосигналы. Однако при этом необходимо уитывать особенности национальных регламентов. Например, в РФ и в США диапазон сверхдлинных волн ELF/СНЧ, не распределяемый регламентом ITU, освоен и используется для связи с подводными лодками, а также для геофизических исследований.

Кроме данной схемы существует много других схем деления. Наиболее известной и востребованной из них является схема деления по частотам с буквенными обозначениями диапазонов, определенная стандартом IEEE 521-2002 и ограниченная только гигагерцовым участком спектра. Она была разработана только для радаров, но впоследствии была заимствована с некоторыми отступлениями для спутниковой связи и ряда других систем, в т.ч. для систем, не относящихся к радиослужбам. Эта схема широко используется в публикациях по технике сверхвысоких частот и является основной в технике спутниковой связи гигагерцового участка радиоспектра.

Рис.1.1. Деление радиочастотного спектра

В практике использования радиочастотного спектра потребителями сложилась схема его административного деления по службам — группам потребителей, объединенных общими свойствами сферы присутствия (суша, море, воздух, космос), мобильности и назначения, в т.ч. с учетом использования или неиспользования ими спутниковых средств связи. Распределение спектра по службам может корректироваться и уточняться в зависимости от района, страны, вида связи, вида модуляции, технических средств и систем и др. Кроме того, в рамках деления по службам и районам исторически сложилась отдельная схема нумерации и распределения частот диапазонов ЧМ радиовещания — телевизионного и звукового.

1.2. ДЕЛЕНИЕ НА ДИАПАЗОНЫ ПО ДЛИНАМ ВОЛН

Рекомендуемое деление распределенного для использования службам радиочастотного спектра на диапазоны по длинам волн, включая их названия и условные обозначения (аббревиатуры), определено Разделом 1 Статьи 2 Части 1 Регламента Радиосвязи ITU и расширено в нераспределенной области ELF рекомендациями ITU-R V.431-8. Согласно последним предусмотрено деление всего радиочастотного спектра на 14 диапазонов по критерию десятикратного изменения длины волны, начиная от 10 млн. км до 0,1 мм. Каждый диапазон имеет свой номер от -1 до 12. Нижняя граница частоты диапазона с номером N при этом равна 0,3×10^N Гц, а верхняя — 3×10^N Гц. Каждому диапазону также присвоены полные и сокращенные (аббревиатурные) наименования двух видов — по интервалу длин волн и по интервалу частот. Перечень диапазонов с указанием их номеров, интервалов частот, интервалов длин волн, наименований и аббревитур, в т.ч. русскоязычных, а также соответствующих им традиционных наименований и аббревиатур, используемых в отечественной практике, приведен в таблице 1-1.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector