Как найти диапазон частот радиоволн

Теория радиоволн: ликбез

Думаю все крутили ручку радиоприемника, переключая между «УКВ», «ДВ», «СВ» и слышали шипение из динамиков.
Но кроме расшифровки сокращений, не все понимают, что скрывается за этими буквами.
Давайте ближе познакомимся с теорией радиоволн.

Радиоволна

Длина волны(λ) — это расстояние между соседними гребнями волны.
Амплитуда(а) — максимальное отклонения от среднего значения при колебательном движении.
Период(T) — время одного полного колебательного движения
Частота(v) — количество полных периодов в секунду

Существует формула, позволяющая определять длину волны по частоте:

Где: длина волны(м) равна отношению скорости света(км/ч) к частоте (кГц)

«УКВ», «ДВ», «СВ»

Сверхдлинные волны — v = 3—30 кГц (λ = 10—100 км).
Имеют свойство проникать вглубь толщи воды до 20 м и в связи с этим применяются для связи с подводными лодками, причем, лодке не обязательно всплывать на эту глубину, достаточно выкинуть радио буй до этого уровня.
Эти волны могут распространяться вплоть до огибания земли, расстояние между земной поверхностью и ионосферой, представляет для них «волновод», по которому они беспрепятственно распространяются.

Длинные волны(ДВ) v = 150—450 кГц (λ = 2000—670 м).

Этот тип радиоволны обладает свойством огибать препятствия, используется для связи на большие расстояния. Также обладает слабой проникающей способностью, так что если у вас нет выносной антенны, вам вряд ли удастся поймать какую-либо радиостанцию.

Средние волны (СВ) v = 500—1600 кГц (λ = 600—190 м).

Эти радиоволны хорошо отражаются от ионосферы, находящейся на расстоянии 100-450 км над поверхностью земли.Особенность этих волн в том, что в дневное время они поглощаются ионосферой и эффекта отражения не происходит. Этот эффект используется практически, для связи, обычно на несколько сотен километров в ночное время.

Короткие волны (КВ) v= 3—30 МГц (λ = 100—10 м).

Подобно средним волнам, хорошо отражаются от ионосферы, но в отличии от них, не зависимо от времени суток. Могут распространяться на большие расстояния(несколько тысяч км) за счет пере отражений от ионосферы и поверхности земли, такое распространение называют скачковым. Передатчиков большой мощности для этого не требуется.

Ультракороткие Волны(УКВ) v = 30 МГц — 300 МГц (λ = 10—1 м).

Эти волны могут огибать препятствия размером в несколько метров, а также имеют хорошую проникающую способность. За счет таких свойств, этот диапазон широко используется для радио трансляций. Недостатком является их сравнительно быстрое затухание при встрече с препятствиями.
Существует формула, которая позволяет рассчитать дальность связи в УКВ диапазоне:

Так к примеру при радиотрансляции с останкинской телебашни высотой 500 м на приемную антенну высотой 10 м, дальность связи при условии прямой видимости составит около 100 км.

Высокие частоты (ВЧ-сантиметровый диапазон) v = 300 МГц — 3 ГГц (λ = 1—0,1 м).
Не огибают препятствия и имеют хорошую проникающую способность. Используются в сетях сотовой связи и wi-fi сетях.
Еще одной интересной особенностью волн этого диапазона, является то, что молекулы воды, способны максимально поглощать их энергию и преобразовывать ее в тепловую. Этот эффект используется в микроволновых печах.
Как видите, wi-fi оборудование и микроволновые печи работают в одном диапазоне и могут воздействовать на воду, поэтому, спать в обнимку с wi-fi роутером, длительное время не стоит.

Крайне высокие частоты (КВЧ-миллиметровый диапазон) v = 3 ГГц — 30 ГГц (λ = 0,1—0,01 м).
Отражаются практически всеми препятствиями, свободно проникают через ионосферу. За счет своих свойств используются в космической связи.

AM — FM

Зачастую, приемные устройства имеют положения переключателей am-fm, что же это такое:

AM — амплитудная модуляция

Это изменение амплитуды несущей частоты под действием кодирующего колебания, к примеру голоса из микрофона.
АМ — первый вид модуляции придуманный человеком. Из недостатков, как и любой аналоговый вид модуляции, имеет низкую помехоустойчивость.

FM — частотная модуляция

Это изменение несущей частоты под воздействие кодирующего колебания.
Хотя, это тоже аналоговый вид модуляции, но он имеет более высокую помехоустойчивость чем АМ и поэтому широко применяется в звуковом сопровождении ТВ трансляций и УКВ вещании.

На самом деле у описанных видом модуляции есть подвиды, но их описание не входит в материал данной статьи.

Еще термины

Интерференция — в результате отражений волн от различных препятствий, волны складываются. В случае сложения в одинаковых фазах, амплитуда начальной волны может увеличиться, при сложении в противоположных фазах, амплитуда может уменьшиться вплоть до нуля.
Это явление более всего проявляется при приеме УКВ ЧМ и ТВ сигнала.

Поэтому, к примеру внутри помещения качество приема на комнатную антенну ТВ сильно «плавает».

Дифракция — явление, возникающее при встрече радиоволны с препятствиями, в результате чего, волна может менять амплитуду, фазу и направление.
Данное явление объясняет связь на КВ и СВ через ионосферу, когда волна отражается от различных неоднородностей и заряженных частиц и тем самым, меняет направление распространения.
Этим же явлением объясняется способность радиоволн распространяться без прямой видимости, огибая земную поверхность. Для этого длина волны должна быть соразмерна препятствию.

PS:

Надеюсь, информация описанная мной будет полезна и принесет некоторое понимание по данной теме.

В учебниках по физике приведены заумные формулы на тему диапазона радиоволн, которые порой не до конца понятны даже людям со специальным образованием и опытом работы. В статье постараемся разобраться с сутью, не прибегая к сложностям. Первым, кто обнаружил радиоволны, был Никола Тесла. В своем времени, где отсутствовало высокотехнологичное оборудование, Тесла не до конца понимал, что это за явление, которое он впоследствии назвал эфиром. Проводник с переменным электрическим током является началом радиоволны.

Источники радиоволн

К природным источникам радиоволн относятся астрономические объекты и молнии. Искусственным излучателем радиоволн является электрический проводник с движущимся внутри переменным электрическим током. Колебательная энергия высокочастотного генератора распространяется в окружающее пространство посредством радиоантенны. Первым рабочим источником радиоволн был радиопередатчик-радиоприёмник Попова. В этом устройстве функцию высокочастотного генератора выполнял высоковольтный накопитель, подключенный на антенну − вибратор Герца. Созданные искусственным способом радиоволны применяются для стационарной и мобильной радиолокации, радиовещания, радиосвязи, спутников связи, навигационных и компьютерных систем.

Диапазон радиоволн

Применяемые в радиосвязи волны находятся в диапазоне частот 30 кГц − 3000 ГГц. Исходя из длины и частоты волны, особенностей распространения, диапазон радиоволн подразделяется на 10 поддиапазонов:

1. СДВ — сверхдлинные.
2. ДВ — длинные.
3. СВ — средние.
4. КВ — короткие.
5. УКВ — ультракороткие.
6. МВ — метровые.
7. ДМВ — дециметровые.
8. СМВ — сантиметровые.
9. ММВ — миллиметровые.
10. СММВ — субмиллиметровые

Диапазон частот радиоволн

Спектр радиоволн условно поделен на участки. В зависимости от частоты и длины радиоволны подразделяются на 12 поддиапазонов. Диапазон частот радиоволн взаимосвязан с частотой переменного тока сигнала. Частотные диапазоны радиоволн в международном регламенте радиосвязи представлены 12 наименованиями:

1. 

   КНЧ − крайне низкие.

2. СНЧ − сверхнизкие.
3. ИНЧ − инфранизкие.
4. ОНЧ − очень низкие.
5. НЧ − низкие частоты.
6. СЧ − средние частоты.
7. ВЧ − высокие частоты.
8. ОВЧ − очень высокие.
9. УВЧ − ультравысокие.
10. СВЧ − сверхвысокие.
11. КВЧ − крайне высокие.
12. ГВЧ − гипервысокие.

При увеличении частоты радиоволны ее длина уменьшается, при уменьшении частоты радиоволны — увеличивается. Распространение в зависимости от своей длины – это важнейшее свойство радиоволны.

Распространение радиоволн 300 МГц − 300 ГГц называют сверхвысокими СВЧ вследствие их довольно высокой частоты. Даже поддиапазоны очень обширны, поэтому они, в свою очередь, поделены на промежутки, в которые входят определенные диапазоны телевизионные и радиовещательные, для морской и космической связи, наземной и авиационной, для радиолокации и радионавигации, для передачи данных медицины и так далее. Несмотря на то что весь диапазон радиоволн разбит на области, обозначенные границы между ними являются условными. Участки следуют друг за другом непрерывно, переходя один в другой, а иногда и перекрываются.

Особенности распространения радиоволны

Распространение радиоволн – это передача энергии переменным электромагнитным полем из одного участка пространства в другой. В вакууме радиоволна распространяются со скоростью света. При воздействии окружающей среды на радиоволны распространение радиоволн может быть затруднено. Это проявляется в искажении сигналов, изменении направления распространения, замедлении фазовой и групповой скоростях.

Каждая из разновидностей волн применяется по-разному. Длинные лучше могут обходить преграды. Это означает, что диапазон радиоволн может распространяться по плоскости земли и воды. Применение длинных волн широко распространено в подводных и морских суднах, что позволяет быть на связи в любой точке местонахождения в море. На волну длиной в шестьсот метров с частотой пятьсот килогерц настроены приемники всех маяков и спасательные станций.

Распространение радиоволн в различных диапазонах зависит от их частоты. Чем меньше длина и выше частота, тем прямее будет путь волны. Соответственно, чем меньше ее частота и больше длина, тем она более способна огибать преграды. Каждый диапазон длин радиоволн обладает своими особенностями распространения, однако на границе соседних диапазонов резкого изменения отличительных признаков не наблюдается.

Характеристика распространения

Сверхдлинные и длинные волны огибают поверхность планеты, распространяясь поверхностными лучами на тысячи километров.

Средние волны подвержены более сильному поглощению, поэтому способны преодолевать расстояние лишь 500-1500 километров. При уплотнении ионосферы в данном диапазоне возможна передача сигнала пространственным лучом, который обеспечивает связь на несколько тысяч километров.

Короткие волны распространяются лишь на близкие расстояния вследствие поглощения их энергии поверхностью планеты. Пространственные же способны многократно отражаться от земной поверхности и ионосферы, преодолевать большие расстояния, осуществляя передачу информации.

Сверхкороткие способны передавать большой объем информации. Радиоволны этого диапазона проникают сквозь ионосферу в космос, поэтому для целей наземной связи практически непригодны. Поверхностные волны этих диапазонов излучаются прямолинейно, не огибая поверхность планеты.

В оптических диапазонах возможна передача гигантских объемов информации. Чаще всего для связи используется третий диапазон оптических волн. В атмосфере Земли они подвержены затуханию, поэтому в реальности передают сигнал на расстояние до 5 км. Зато использование подобных систем связи избавляет от необходимости получать разрешения от инспекций по электросвязи.

Принцип модуляции

Для того чтобы передать информацию, радиоволну нужно модулировать сигналом. Передатчик испускает модулированные радиоволны, то есть измененные. Короткие, средние и длинные волны имеют амплитудную модуляцию, поэтому они обозначаются как АМ. Перед модуляцией несущая волна движется с постоянной амплитудой. Амплитудная модуляция для передачи изменяет ее по амплитуде, соответственно напряжения сигнала. Амплитуда радиоволны изменяется прямо пропорционально напряжению сигнала. Ультракороткие волны имеют частотную модуляцию, поэтому они обозначаются как ЧМ. Частотная модуляция накладывает дополнительную частоту, которая несет информацию. Для передачи сигнала на расстояние его нужно промодулировать более высокочастотным сигналом. Для принятия сигнала нужно отделить его от поднесущей волны. При частотной модуляции помех создается меньше, однако радиостанция вынуждена вещать на УКВ.

Факторы, влияющие на качество и эффективность радиоволн

На качество и эффективность приема радиоволн влияет метод направленного излучения. Примером может послужить спутниковая антенна, которая направляет излучение в точку нахождения установленного приемного датчика. Этот метод позволил существенно продвинуться в области радиоастрономии и сделать множество открытий в науке. Он открыл возможности создания спутникового вещания, передачи данных беспроводным методом и многое другое. Выяснилось, что радиоволны способны излучать Солнце, многие планеты, находящиеся вне нашей Солнечной системы, а также космические туманности и некоторые звезды. Предполагается, что за пределами нашей галактики существуют объекты, обладающие мощными радиоизлучениями.

На дальность радиоволны, распространение радиоволн оказывают влияние не только солнечное излучение, но и метеоусловия. Так, метровые волны, по сути, не зависят от метеоусловий. А дальность распространения сантиметровых сильно зависит от метеоусловий. Происходит из-за того, что водной среде во время дождя или при повышенном уровне влажности в воздухе короткие волны рассеиваются или поглощаются.

Также на их качество влияют и препятствия, оказывающиеся на пути. В такие моменты происходит замирание сигнала, при этом значительно ухудшается слышимость или вообще пропадает на несколько мгновений и более. Примером может послужить реакция телевизора на пролетающий самолет, когда мигает изображение и появляются белые полосы. Это происходит за счет того, что волна отражается от самолета и проходит мимо антенны телевизора. Такие явления с телевизорами и радиопередатчиками чаще происходят в городах, поскольку диапазон радиоволн отражается на зданиях, высотных башнях, увеличивая путь волны.

Радиочастоты и радиоволны

Радиочастоты и
радиоволны

30–300 кГц Длинные волны (ДВ)
Километровые                                 
10–1 км

300–3000 кГц Средние волны (СВ)
Гектометровые                           
1–0.1 км

3–30 МГц Короткие волны (КВ) (HF)
Декаметровые                           
100–10 м

30–300 МГц Ультракороткие волны (УКВ) (VHF)
Метровые                 
10–1 м

300–3000 МГц Ультракороткие волны (УКВ) (UHF)
Дециметровые     1–0.1 м

 

Таблица радичастот и длин
радиоволн

Частоты

1 -2…30 МГц Коротковолновый диапазон (КВ) Из-за особенностей
распространения в основном применяется для дальней связи. 25.6…30
МГц «Си-Би»Гражданский диапазон, в котором могут пользоваться
связью частные лица. В разных странах на этом участке выделено от
40 до 80 фиксированных частот (каналов).

 2 -30…88 МГц «Low Band» — Широко используется в
войсковых радиостанциях УКВ-связи. Также выделены некоторые частоты
для гражданских служб (скорая помощь и т.д.) 

3 -88…108 МГц — радиовещание; 

4 -108… 118 МГц — стационарные авиационные навигационные
системы; 

5 -118…137 МГц — Авиа диапазон: воздушные суда осуществляют
радиообмен между собой и с наземными службами в этом диапазоне
частот. В отличие от большинства других видов УКВ-связи,
используется амплитудная модуляция; 

6 -144…146 МГц — Радиолюбительский диапазон 2метра; 

7 -146…200 МГц — Городские службы. В диапазоне можно найти
частоты городских служб – пожарных, такси, МЧС, ГАИ, милиции и
пр.

Часть диапазона 151-155 МГц — выделена для железнодорожной
связи.

Часть диапазона 156-158 МГц — радиосвязь морских
судов. 

8 -225…400 МГц — тут работают радиостанции управления
воздушным движением; 

9 -300…302 МГц — Речные суда . 

10 -400-500 МГц — Пожалуй, один из наиболее активных диапазонов.
В нем работают различные службы и устройства, от радио-нянь,
безлицензионных LPD/PMR-радиостанций и различной цифровой
телеметрии (сигнализации, брелки) до ГАИ, скорой помощи, такси и
транковых сетей.

Часть диапазона 433 МГц — радиолюбительский диапазон 0,7
метра. 

11 -500 МГц и выше — В этом диапазоне в основном находятся
только цифровые сигналы (GSM, Bluetooth, Dect и пр.). Прием и
анализ таких сигналов обычными средствами в большинстве случаев
невозможен. 

2–25 МГц ( 149,89 — 11,99 метров) Коротковолновый диапазон
(КВ)

Коротковолновый диапазон (КВ)Коротковолновый диапазон (КВ)
позволяет организовывать связь на большие расстояния (вплоть до
трансконтинентальной). Короткие волны широко использовались в
период 40–60-х годов для организации дальней связи. По фильмам и
книгам многие знают, как происходил обмен сообщениями во время II
Мировой войны, в период освоения Севера и Антарктиды, при работе
геологических партий и спасательных экспедиций. С начала 80-х годов
новые технологии коммуникаций (проводная, сотовая, спутниковая
связь) постепенно вытеснили довольно капризную КВ радиосвязь из
традиционного сектора дальней связи. Короткие волны стали
незаслуженно отодвигаться на второй план. Но преобразования,
происходящие в странах с бывшей плановой экономикой заставили
начать поиск недорогих и независимых методов дальней связи. Вновь
стал проявляться интерес к «забытому» КВ диапазону.

Обычно с КВ радиосвязью ассоциируется блиндаж в темном
заснеженном лесу и отважный радист выстукивающий замерзшими
пальцами очередное донесение в Центр. Или бородатый геолог,
пытающийся сквозь треск помех вызвать вертолет к больному товарищу.
В современной КВ связи «романтика» обычно сводится только к
правильной установке антенн, а остальное, как говориться – дело
техники. 

Современные коротковолновые радиостанции позволяют создавать
системы связи по возможностям приближенные к довольно сложным
системам в УКВ диапазонах. Здесь и селективный вызов, и
автоматический выбор наилучшей частоты связи, и возможность
передачи факсимильных сообщений, и шифрация речи и многое другое.
Существуют компактные модели для установки на транспортные
средства, и даже переносные радиостанции, с возможностями, не особо
уступающими стационарным. Выпускающиеся в настоящее время КВ
радиостанции обладают высокой чувствительностью и избирательностью,
выходной мощность до 100 и более ватт. Современные цифровые и
микропроцессорные технологии проникли и в этот вид техники,
предоставив пользователям массу дополнительных функций облегчающих
жизнь радиста. Язык не поворачивается назвать «радистом», например,
управляющего горнодобывающего комбината, который из своего кабинета
управляет работой десятков объектов расположенных в сотнях, а то и
тысячах километрах от управления.

К недостаткам КВ диапазона можно отнести сложности с
миниатюризацией радиостанций, большие размеры антенн (десятки
метров), низкую помехозащищенность (в дни хорошего прохождения
сигнала можно услышать на выбранной частоте передачу с
противоположной стороны Земли). К достоинствам – полную
автономность на больших расстояниях, низкую стоимость оборудования
по сравнению с любыми другими видами связи, обеспечивающими такую
же дальность.

В основном применяется для связи:

между удаленными точками на большие расстояния вплоть до
трансконтинентальной связи;

в труднодоступных районах (леса, пустыни) и районах со сложным
рельефом местности (холмы, горы);

с транспортными средствами на больших расстояниях сотни и тысячи
километров;

с портативными радиостанциями на больших расстояниях (десятки и
сотни километров) и районах со сложным рельефом местности (холмы,
горы);

низкоскоростной передачи цифровых данных (файлы, электронная
почта, факсы);

для обмена телеметрическими данными с удаленными и
труднодоступными объектами (метеостанции, шлюзы, насосные станции и
т.п.).

25.6–30 МГц (11,71 — 9,99 метров) «Гражданский» диапазон –
«Си-Би»

27 МГц Гражданский диапазон Си-Би«Гражданский» диапазон –
«Си-Би», или как его часто называют – «27 МГц». Единственный
диапазон, в котором радиосвязное оборудование может без ограничений
использоваться частными лицами.

Высокая дальность связи в условиях равнинной сельской местности
и низкая стоимость абонентского оборудования делает этот диапазон
весьма привлекательным для самых разных категорий пользователей от
фермеров, рыболовов и пастухов, до крупных строительных, добывающих
и транспортных организаций.

И хотя наибольшая эффективность диапазона будет в равнинной
сельской местности, практика использования «Си-Би» показала, что
при грамотной организации системы и оптимальном расположении антенн
базовых станций можно добиться качественной и уверенной радиосвязи
на большие расстояния даже в условиях индустриальных городских
помех и высотной застройки. В качестве примера можно привести
активное развитие частных служб такси в г.Ташкенте, использующих
«Си-Би» радиосвязь. 

В данном диапазоне распространение радиоволн происходит, кроме
прямолинейного, еще и посредством отражения от ионосферы Земли
поэтому дальность прохождения радиосигнала и его качество будет в
высокой степени зависеть от состояния ионосферы и солнечной
активности, и может сильно изменяться в разные дни и в течение
суток. 

Ионосферное прохождение радиоволн, может увеличивать дальность
связи до нескольких тысяч километров. Это бывает в основном в
летнее время года и в периоды солнечной активности. Во время таких
прохождений можно запросто поболтать с Киевом или Одессой,
попрактиковаться в знании иностранных языков, связавшись с
зарубежьем. Для некоторых установление дальних связей на «Си-Би»
стало определенного вида спортом. 

Среди недостатков «гражданской» связи следует отметить высокую
чувствительность к помехам, перегруженность каналов в дни
благоприятного распространения радиоволн (могут быть слышны
передатчики, удаленные на тысячи километров), низкую эффективность
носимых радиостанций из-за коротких антенн, большую длину антенн
мобильных радиостанций (около 1.5 м).

Несмотря на указанные недостатки, «Си-Би» связь остается
наиболее популярным средством коммуникаций в мире. Благодаря
невысокой стоимости оборудования и упрощенной процедуре регистрации
ее используют сельскохозяйственные организации, водители
транспортных средств, любители активного отдыха и многочисленная
армия обычных людей, для которых радиосвязь является просто любимым
времяпровождением. Не будет преувеличением утверждение, что в
«Си-Би» диапазоне работает больше радиостанций, чем на всех других
частотах вместе взятых.

Наиболее предпочтителен для радиосвязи:

между стационарными и автомобильными радиостанциями при
использовании эффективных базовых антенн;

между транспортными средствами при движении по трассе, за
городом, в колонне или на небольшом расстоянии друг от друга (5–15
км);

между сельскохозяйственной техникой (комбайны, сеялки,
хлопкоуборочные машины и т.д.) и между техникой и диспетчерскими
пунктами (весовой, приемной, заправочной и т.п.) в равнинной или
холмистой местности при использовании эффективных базовых
антенн;

в городской черте между мобильными и стационарными объектами
через диспетчерские радиостанции с эффективными антеннами,
установленными на достаточной высоте.

30–88 МГц (9,99 — 3,4 метров) «Low Band», диапазон между КВ и
УКВ.

30–88 МГц (9,99 — 3,4 метров) «Low Band»Диапазон 30–88 МГц,
обычно называемый «Low Band», из-за отсутствия в русском языке
подходящего термина. Используется для армейской тактической
связи. 

…33–50 МГц Широко использовался в бывшем СССР, оставаясь чуть
ли не единственным служебным диапазоном на который можно было
приобрести оборудование производства стран СЭВ. Многие предприятия
и организации использовали радиостанции, в частности «Лен» и
«Гранит» для решения нужд оперативной радиосвязи, а некоторые
используют до сих пор. Но экономические преобразования последних
лет заставили пересмотреть взгляды на выбор коммуникационного
оборудования. Новейшие западные разработки хлынули на наш рынок и
«Low Band» стал вытесняться более высокочастотными диапазонами.

В настоящее время в продаже можно встретить радиостанции на
33–50 МГц производства Vertex, Motorola, Alan, Roger и др. Это
позволяет организациям и ведомствам заменять парк устаревшего и
вышедшего из строя оборудования и использовать уже имеющиеся
радиочастоты. Имеется ряд моделей в портативном исполнении. К
сожалению, цены на подобную технику несколько выше, чем на
аналогичные модели более высоких частот. 

По физическим свойствам занимает промежуточное положение между
КВ и УКВ диапазонами, из-за чего обладает свойствами и того, и
другого. При определенных обстоятельствах позволяет осуществлять
связь за пределы радиогоризонта (отраженной волной). Но в основном
связь возможна в пределах прямой видимости. Характеризуется
небольшим затуханием, меньшим отражением. Наибольшая дальность
достигается в сельских районах с низкой застройкой и в равнинной
местности. 

136–174 и 400–512 МГц (2.2-1.72 и 0.74-0.58 метров) VHF и UHF.
Это всё уже УКВ.

Для работы (передачи) на VHF требуется лицензия, а для UHF —
нет.

Высокая помехозащищенность и хорошее прохождение сигнала
позволяет активно использовать данные диапазоны для организации
практически любых систем служебной радиосвязи. Нижняя часть
диапазона (УКВ) более эффективна в условиях сельской местности,
мало- (до 3-х этажей) и среднеэтажной (до 5-ти этажей) городской
застройки. Верхняя часть (ДЦВ) предпочтительна в условиях
индустриальных центров и многоэтажной застройки. 

LPD (433-434 mhz) — «Low Power Device». LPD433 (433.075 ..
434.775 Мгц 69 частот с шагом 25 кГц, мощностью до 0,01 Вт). Здесь
охрана и радиолюбители, которые не получали позывной и не могут
работать на 145 mhz, а так же городские (обычно еще и «авто»)
каналы, на которых всегда интересно и уютно.

Использование радиостанций LPD (SRD) не разрешено в следующих
странах: Бельгия, Дания, Финляндия, Ирландия, Люксембург,
Португалия, Великобритания, Испания, Литва, Латвия, Эстония,
Хорватия, Турция.

PMR (446 mhz) — «Personal Mobile Radio». PMR466 (446,000 ..
446,100 Мгц, 8 частот с шагом 6.5 кГц, мощностью до 0.5 Вт). Для
раций PMR ограничений нет, вы можете смело ехать за границу и
свободно их использовать. Еще раз охрана, стройка и… и все.
Неинтересно, на самом деле ибо каналы вплотную прижаты друг к
другу.

Во многих странах данные диапазоны используются для организации
пейджинговой (УКВ) и сотовой (ДЦВ) радиосвязи. Хотя наблюдается
тенденция к переходу на более высокие частотные участки (900, 1800
МГц) 

Связь возможна только в пределах прямой видимости, из-за чего в
большинстве случаев используются системы с ретрансляцией. 

806–825 и 851–870 МГц (0.37-0.36 и 0.35-0.34 метров)

Используется для организации систем радиосвязи в городах с
высотной застройкой и в зонах с высоким уровнем индустриальных
помех. Очень высокая помехозащищенность и хорошее прохождение
сигнала сквозь различные преграды (вплоть до металлических сеток),
позволяет использовать данный диапазон там, где распространение
радиоволн с более низкими частотами невозможно или сопряжено с
большими затратами (размещение промежуточных ретрансляторов,
большая высота антенн и т.п.). Во многих странах мира используется
для организации сотовой радиосвязи. В частности, сотовая связь в
Узбекистане организована именно в этом диапазоне. Традиционный
диапазон подвижной наземной связи США. 

Связь возможна только в пределах радиогоризонта. Диапазон
характеризует высокая степень отражения радиоволн от зданий,
сооружений и других естественных и искусственных преград, за счет
чего возможна радиосвязь в условиях промышленных районов и
индустриальных центров с высотной застройкой. В некоторых случаях
это можно рассматривать как благо (меньшее количество «мертвых зон»
из-за отражений), а иногда может оказаться большой проблемой
(интерференция). 

По физическим свойствам характеризуется большим затуханием
радиоволн, вследствие чего дальность связи в сельской местности
будет меньше, чем на низких частотах. 

К недостаткам следует отнести относительно высокую стоимость
оборудования по сравнению с оборудованием на более низкие частоты и
сложности с созданием мощных радиопередатчиков носимых станций.
Частично это связано с увеличением энергии передаваемого сигнала на
высоких частотах, а это, в свою очередь требует источников питания
(аккумуляторов) большой емкости, габариты которых, при современном
уровне развития технологии, с трудом поддаются миниатюризации.

30 мая 2023 г.

From Wikipedia, the free encyclopedia

The radio spectrum is the part of the electromagnetic spectrum with frequencies from 3 Hz to 3,000 GHz (3 THz). Electromagnetic waves in this frequency range, called radio waves, are widely used in modern technology, particularly in telecommunication. To prevent interference between different users, the generation and transmission of radio waves is strictly regulated by national laws, coordinated by an international body, the International Telecommunication Union (ITU).^[1]

Different parts of the radio spectrum are allocated by the ITU for different radio transmission technologies and applications; some 40 radiocommunication services are defined in the ITU’s Radio Regulations (RR).^[2] In some cases, parts of the radio spectrum are sold or licensed to operators of private radio transmission services (for example, cellular telephone operators or broadcast television stations). Ranges of allocated frequencies are often referred to by their provisioned use (for example, cellular spectrum or television spectrum).^[3] Because it is a fixed resource which is in demand by an increasing number of users, the radio spectrum has become increasingly congested in recent decades, and the need to utilize it more effectively is driving modern telecommunications innovations such as trunked radio systems, spread spectrum, ultra-wideband, frequency reuse, dynamic spectrum management, frequency pooling, and cognitive radio.

Limits[edit]

The frequency boundaries of the radio spectrum are a matter of convention in physics and are somewhat arbitrary. Since radio waves are the lowest frequency category of electromagnetic waves, there is no lower limit to the frequency of radio waves.^[4] Radio waves are defined by the ITU as: «electromagnetic waves of frequencies arbitrarily
lower than 3000 GHz, propagated in space without artificial guide».^[5] At the high frequency end the radio spectrum is bounded by the infrared band. The boundary between radio waves and infrared waves is defined at different frequencies in different scientific fields. The terahertz band, from 300 gigahertz to 3 terahertz, can be considered either as microwaves or infrared. It is the highest band categorized as radio waves by the International Telecommunication Union.^[4] but spectroscopic scientists consider these frequencies part of the far infrared and mid infrared bands.

Because it is a fixed resource, the practical limits and basic physical considerations of the radio spectrum, the frequencies which are useful for radio communication, are determined by technological limitations which are impossible to overcome.^[6] So although the radio spectrum is becoming increasingly congested, there is no possible way to add additional frequency bandwidth outside of that currently in use.^[6] The lowest frequencies used for radio communication are limited by the increasing size of transmitting antennas required.^[6] The size of antenna required to radiate radio power efficiently increases in proportion to wavelength or inversely with frequency. Below about 10 kHz (a wavelength of 30 km), elevated wire antennas kilometers in diameter are required, so very few radio systems use frequencies below this. A second limit is the decreasing bandwidth available at low frequencies, which limits the data rate that can be transmitted.^[6] Below about 30 kHz, audio modulation is impractical and only slow baud rate data communication is used. The lowest frequencies that have been used for radio communication are around 80 Hz, in ELF submarine communications systems built by a few nations’ navies to communicate with their submerged submarines hundreds of meters underwater. These employ huge ground dipole antennas 20–60 km long excited by megawatts of transmitter power, and transmit data at an extremely slow rate of about 1 bit per minute (17 millibits per second, or about 5 minutes per character).

The highest frequencies useful for radio communication are limited by the absorption of microwave energy by the atmosphere.^[6] As frequency increases above 30 GHz (the beginning of the millimeter wave band), atmospheric gases absorb increasing amounts of power, so the power in a beam of radio waves decreases exponentially with distance from the transmitting antenna. At 30 GHz, useful communication is limited to about 1 km, but as frequency increases the range at which the waves can be received decreases. In the terahertz band above 300 GHz, the radio waves are attenuated to zero within a few meters,^[7][8] so the atmosphere is essentially opaque.

Bands[edit]

For broader coverage of this topic, see EM band.

A radio band is a small contiguous section of the range of radio spectrum frequencies, in which channels are usually used or set aside for the same purpose. To prevent interference and allow for efficient use of the radio spectrum, similar services are allocated in bands. For example, broadcasting, mobile radio, or navigation devices, will be allocated in non-overlapping ranges of frequencies.

For each of these bands the ITU has a bandplan which dictates how it is to be used and shared, to avoid interference and to set protocol for the compatibility of transmitters and receivers.^[9]

ITU[edit]

As a matter of convention, the ITU divides the radio spectrum into 12 bands, each beginning at a wavelength which is a power of ten (10ⁿ) metres, with corresponding frequency of 3×10⁸⁻ⁿ hertz, and each covering a decade of frequency or wavelength. Each of these bands has a traditional name. For example, the term high frequency (HF) designates the wavelength range from 100 to 10 metres, corresponding to a frequency range of 3 to 30 MHz. This is just a symbol and is not related to allocation; the ITU further divides each band into subbands allocated to different services. Above 300 GHz, the absorption of electromagnetic radiation by Earth’s atmosphere is so great that the atmosphere is effectively opaque, until it becomes transparent again in the near-infrared and optical window frequency ranges.

These ITU radio bands are defined in the ITU Radio Regulations. Article 2, provision No. 2.1 states that «the radio spectrum shall be subdivided into nine frequency bands, which shall be designated by progressive whole numbers in accordance with the following table».^[10]

The table originated with a recommendation of the fourth CCIR meeting, held in Bucharest in 1937, and was approved by the International Radio Conference held at Atlantic City, NJ in 1947. The idea to give each band a number, in which the number is the logarithm of the approximate geometric mean of the upper and lower band limits in Hz, originated with B. C. Fleming-Williams, who suggested it in a letter to the editor of Wireless Engineer in 1942. For example, the approximate geometric mean of band 7 is 10 MHz, or 10⁷ Hz.^[11]

Band name	Abbreviation	ITU band number	Frequency and wavelength	Example uses
Extremely low frequency	ELF	1	3–30 Hz 100,000–10,000 km	Communication with submarines
Super low frequency	SLF	2	30–300 Hz 10,000–1,000 km	Communication with submarines
Ultra low frequency	ULF	3	300–3,000 Hz 1,000–100 km	Communication with submarines, communication within mines, landline telephony, fax machines, fiber-optic communication
Very low frequency	VLF	4	3–30 kHz 100–10 km	Navigation, time signals, communication with submarines, landline telephony, wireless heart rate monitors, geophysics
Low frequency	LF	5	30–300 kHz 10–1 km	Navigation, time signals, AM longwave broadcasting (Europe and parts of Asia), RFID, amateur radio.
Medium frequency	MF	6	300–3,000 kHz 1,000–100 m	AM (medium-wave) broadcasts, amateur radio, avalanche beacons, magnetic resonance imaging, positron emission tomography, electrical telegraph, wireless telegraphy, radioteletype, dial-up internet.
High frequency	HF	7	3–30 MHz 100–10 m	Shortwave broadcasts, citizens band radio, amateur radio, over-the-horizon aviation communications, RFID, over-the-horizon radar, automatic link establishment (ALE) / near-vertical incidence skywave (NVIS) radio communications, marine and mobile radio telephony, CT scan, magnetic resonance imaging, positron emission tomography, ultrasound, cordless phones.
Very high frequency	VHF	8	30–300 MHz 10–1 m	FM broadcasts, television broadcasts, cable television broadcasting, radars, line-of-sight ground-to-aircraft, aircraft-to-aircraft communications, emergency locator beacon homing signal, radioteletype, land mobile and maritime mobile communications, amateur radio, police, fire and emergency medical services scanners, weather radio, CT scan, magnetic resonance imaging, positron emission tomography, ultrasound, cordless phones.
Ultra high frequency	UHF	9	300–3,000 MHz 100–10 cm	Television broadcasts, cable television broadcasting, microwave oven, radars, microwave devices/communications, radio astronomy, radars (L band), mobile phones, wireless LAN, Bluetooth, Zigbee, GPS and two-way radios such as land mobile, emergency locator beacon, FRS and GMRS radios, amateur radio, satellite radio, police, fire and emergency medical services scanners, remote control systems, ADSB, cordless phones, internet, dial-up internet, satellite broadcasting, communication satellites, weather satellites, satellite phones (L band), satellite phones (S band).
Super high frequency	SHF	10	3–30 GHz 10–1 cm	Radio astronomy, microwave devices/communications, wireless LAN, DSRC, most modern radars, communications satellites, cable and satellite television broadcasting, DBS, amateur radio, satellite broadcasting, communication satellites, weather satellites, satellite radio, cordless phones, internet, satellite phones (S band).
Extremely high frequency	EHF	11	30–300 GHz 10–1 mm	Radio astronomy, satellite broadcasting, communication satellites, weather satellites, high-frequency microwave radio relay, microwave remote sensing, directed-energy weapon, millimeter wave scanner, Wireless Lan 802.11ad, internet.
Terahertz or tremendously high frequency	THF	12	300–3,000 GHz 1–0.1 mm	Experimental medical imaging to replace X-rays, ultrafast molecular dynamics, condensed-matter physics, terahertz time-domain spectroscopy, terahertz computing/communications, remote sensing

The term «tremendously low frequency» (TLF) has been used for wavelengths from 1 – 3 Hz (300,000 – 100,000 km),^[12] but the term has not been defined by the ITU.^[13]

IEEE radar bands[edit]

Frequency bands in the microwave range are designated by letters. This convention began around World War II with military designations for frequencies used in radar, which was the first application of microwaves. Unfortunately, there are several incompatible naming systems for microwave bands, and even within a given system the exact frequency range designated by a letter may vary somewhat between different application areas. One widely used standard is the IEEE radar bands established by the US Institute of Electrical and Electronics Engineers.

Radar-frequency bands according to IEEE standard^[14]

Band designation	Frequency range	Explanation of meaning of letters
HF	0.003 to 0.03 GHz	High frequency[15]
VHF	0.03 to 0.3 GHz	Very high frequency[15]
UHF	0.3 to 1 GHz	Ultra-high frequency[15]
L	1 to 2 GHz	Long wave
S	2 to 4 GHz	Short wave
C	4 to 8 GHz	Compromise between S and X
X	8 to 12 GHz	Used in World War II for fire control, X for cross (as in crosshair). Exotic.[16]
Ku	12 to 18 GHz	Kurz-under
K	18 to 27 GHz	German: Kurz (short)
Ka	27 to 40 GHz	Kurz-above
V	40 to 75 GHz
W	75 to 110 GHz	W follows V in the alphabet[citation needed]
mm or G	110 to 300 GHz[note 1]	Millimeter[14]

EU, NATO, US ECM frequency designations[edit]

NATO letter band designation[17][16][18]	Broadcasting band designation
New nomenclature		Old nomenclature
Band	Frequency (MHz)		Band	Frequency (MHz)
A	0 – 250		I	100 – 150		Band I 47 – 68 MHz (TV)
Band II 87.5 – 108 MHz (FM)
G	150 – 225		Band III 174 – 230 MHz (TV)
B	250 – 500		P	225 – 390
C	500 – 1 000		L	390 – 1 550		Band IV 470 – 582 MHz (TV)
Band V 582 – 862 MHz (TV)
D	1 000 – 2 000		S	1 550 – 3 900
E	2 000 – 3 000
F	3 000 – 4 000
G	4 000 – 6 000		C	3 900 – 6 200
H	6 000 – 8 000		X	6 200 – 10 900
I	8 000 – 10 000
J	10 000 – 20 000		Ku	10 900 – 20 000
K	20 000 – 40 000		Ka	20 000 – 36 000
L	40 000 – 60 000		Q	36 000 – 46 000
V	46 000 – 56 000
M	60 000 – 100 000		W	56 000 – 100 000
US Military/SACLANT
N	100 000 – 200 000
O	100 000 – 200 000

Waveguide frequency bands[edit]

Band	Frequency range [19]
R band	1.70 to 2.60 GHz
D band	2.20 to 3.30 GHz
S band	2.60 to 3.95 GHz
E band	3.30 to 4.90 GHz
G band	3.95 to 5.85 GHz
F band	4.90 to 7.05 GHz
C band	5.85 to 8.20 GHz
H band	7.05 to 10.10 GHz
X band	8.2 to 12.4 GHz
Ku band	12.4 to 18.0 GHz
K band	18.0 to 26.5 GHz
Ka band	26.5 to 40.0 GHz
Q band	33 to 50 GHz
U band	40 to 60 GHz
V band	50 to 75 GHz
E band	60 to 90 GHz
W band	75 to 110 GHz
F band	90 to 140 GHz
D band	110 to 170 GHz
Y band	325 to 500 GHz

Comparison of radio band designation standards[edit]

Frequency	IEEE[14]	EU, NATO, US ECM	ITU
no.	abbr.
			A
3 Hz			1	ELF
30 Hz			2	SLF
300 Hz			3	ULF
3 kHz			4	VLF
30 kHz			5	LF
300 kHz			6	MF
3 MHz		HF	7	HF
30 MHz		VHF	8	VHF
250 MHz		B
300 MHz		UHF	9	UHF
500 MHz		C
1 GHz		L	D
2 GHz		S	E
3 GHz		F	10	SHF
4 GHz		C	G
6 GHz		H
8 GHz		X	I
10 GHz		J
12 GHz		Ku
18 GHz		K
20 GHz		K
27 GHz		Ka
30 GHz		11	EHF
40 GHz		V	L
60 GHz		M
75 GHz		W
100 GHz
110 GHz		mm
300 GHz				12	THF
3 THz

Applications[edit]

Broadcasting[edit]

Broadcast frequencies:

• Longwave AM Radio = 148.5 kHz – 283.5 kHz (LF)
• Mediumwave AM Radio = 520 kHz – 1700 kHz (MF)
• Shortwave AM Radio = 3 MHz – 30 MHz (HF)

Designations for television and FM radio broadcast frequencies vary between countries, see Television channel frequencies and FM broadcast band. Since VHF and UHF frequencies are desirable for many uses in urban areas, in North America some parts of the former television broadcasting band have been reassigned to cellular phone and various land mobile communications systems. Even within the allocation still dedicated to television, TV-band devices use channels without local broadcasters.

The Apex band in the United States was a pre-WWII allocation for VHF audio broadcasting; it was made obsolete after the introduction of FM broadcasting.

Air band[edit]

Airband refers to VHF frequencies 118 to 137 MHz, used for navigation and voice communication with aircraft. Trans-oceanic aircraft also carry HF radio and satellite transceivers.

Marine band[edit]

The greatest incentive for development of radio was the need to communicate with ships out of visual range of shore. From the very early days of radio, large oceangoing vessels carried powerful long-wave and medium-wave transmitters. High-frequency allocations are still designated for ships, although satellite systems have taken over some of the safety applications previously served by 500 kHz and other frequencies. 2182 kHz is a medium-wave frequency still used for marine emergency communication.

Marine VHF radio is used in coastal waters and relatively short-range communication between vessels and to shore stations. Radios are channelized, with different channels used for different purposes; marine Channel 16 is used for calling and emergencies.

Amateur radio frequencies[edit]

Amateur radio frequency allocations vary around the world. Several bands are common for amateurs worldwide, usually in the HF part of the spectrum. Other bands are national or regional allocations only due to differing allocations for other services, especially in the VHF and UHF parts of the radio spectrum.

Citizens’ band and personal radio services[edit]

Citizens’ band radio is allocated in many countries, using channelized radios in the upper HF part of the spectrum (around 27 MHz). It is used for personal, small business and hobby purposes. Other frequency allocations are used for similar services in different jurisdictions, for example UHF CB is allocated in Australia. A wide range of personal radio services exist around the world, usually emphasizing short-range communication between individuals or for small businesses, simplified license requirements or in some countries covered by a class license, and usually FM transceivers using around 1 watt or less.

Industrial, scientific, medical[edit]

The ISM bands were initially reserved for non-communications uses of RF energy, such as microwave ovens, radio-frequency heating, and similar purposes. However, in recent years the largest use of these bands has been by short-range low-power communications systems, since users do not have to hold a radio operator’s license. Cordless telephones, wireless computer networks, Bluetooth devices, and garage door openers all use the ISM bands. ISM devices do not have regulatory protection against interference from other users of the band.

Land mobile bands[edit]

Bands of frequencies, especially in the VHF and UHF parts of the spectrum, are allocated for communication between fixed base stations and land mobile vehicle-mounted or portable transceivers. In the United States these services are informally known as business band radio. See also Professional mobile radio.

Police radio and other public safety services such as fire departments and ambulances are generally found in the VHF and UHF parts of the spectrum. Trunking systems are often used to make most efficient use of the limited number of frequencies available.

The demand for mobile telephone service has led to large blocks of radio spectrum allocated to cellular frequencies.

Radio control[edit]

Reliable radio control uses bands dedicated to the purpose. Radio-controlled toys may use portions of unlicensed spectrum in the 27 MHz or 49 MHz bands, but more costly aircraft, boat, or land vehicle models use dedicated radio control frequencies near 72 MHz to avoid interference by unlicensed uses. The 21st century has seen a move to 2.4 GHz spread spectrum RC control systems.

Licensed amateur radio operators use portions of the 6-meter band in North America. Industrial remote control of cranes or railway locomotives use assigned frequencies that vary by area.

Radar[edit]

Radar applications use relatively high power pulse transmitters and sensitive receivers, so radar is operated on bands not used for other purposes. Most radar bands are in the microwave part of the spectrum, although certain important applications for meteorology make use of powerful transmitters in the UHF band.

See also[edit]

Notes[edit]

References[edit]

• ITU-R Recommendation V.431: Nomenclature of the frequency and wavelength bands used in telecommunications. International Telecommunication Union, Geneva.
• IEEE Standard 521-2002: Standard Letter Designations for Radar-Frequency Bands
• AFR 55-44/AR 105-86/OPNAVINST 3430.9A/MCO 3430.1, 27 October 1964 superseded by AFR 55-44/AR 105-86/OPNAVINST 3430.1A/MCO 3430.1A, 6 December 1978: Performing Electronic Countermeasures in the United States and Canada, Attachment 1,ECM Frequency Authorizations.

External links[edit]

• UnwantedEmissions.com A reference to radio spectrum allocations.
• «Radio spectrum: a vital resource in a wireless world» European Commission policy.

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.