Радиоспектр — это часть электромагнитного спектра с частотами от 3 Гц до 3000 ГГц (3 ТГц ). Электромагнитные волны в этом диапазоне частот, называемые радиоволнами , широко используются в современной технике, в частности в телекоммуникациях . Чтобы предотвратить помехи между разными пользователями, генерация и передача радиоволн строго регулируются национальными законами, координируемыми международным органом, Международным союзом электросвязи (МСЭ). [1]
МСЭ выделяет различные части радиочастотного спектра для различных технологий и приложений радиопередачи; около 40 служб радиосвязи определены в Регламенте радиосвязи (РР) МСЭ. [2] В некоторых случаях части радиочастотного спектра продаются или предоставляются по лицензии операторам частных служб радиопередачи (например, операторам сотовой связи или вещательным телевизионным станциям). Диапазоны выделенных частот часто называют их предполагаемым использованием (например, спектр сотовой связи или телевизионный спектр). [3]Поскольку это фиксированный ресурс, который пользуется спросом у все большего числа пользователей, в последние десятилетия радиочастотный спектр становится все более перегруженным, и необходимость его более эффективного использования стимулирует современные телекоммуникационные инновации, такие как транкинговые радиосистемы , расширенный спектр , сверхширокополосная связь , повторное использование частот , динамическое управление спектром , объединение частот и когнитивное радио .
Границы частот радиоспектра являются в физике условными и несколько произвольными. Поскольку радиоволны относятся к категории электромагнитных волн с самой низкой частотой , нижнего предела частоты радиоволн не существует. [4] Радиоволны определяются МСЭ как: «электромагнитные волны с частотами произвольно ниже 3000 ГГц, распространяющиеся в пространстве без искусственного направления». [5] На высокочастотном конце радиоспектр ограничен инфракрасным диапазоном. Граница между радиоволнами и инфракрасными волнами определяется на разных частотах в разных научных областях. Терагерцовый диапазон, от 300 гигагерц до 3 терагерц, можно рассматривать как микроволны или инфракрасное излучение. Это самый высокий диапазон, классифицируемый Международным союзом электросвязи как радиоволны . [4] , но ученые-спектроскописты считают эти частоты частью дальнего инфракрасного и среднего инфракрасного диапазонов.
Поскольку это фиксированный ресурс, практические пределы и основные физические соображения радиоспектра, частот, полезных для радиосвязи , определяются техническими ограничениями, которые невозможно преодолеть. [6] Таким образом, несмотря на то, что радиочастотный спектр становится все более перегруженным, невозможно добавить дополнительную полосу частот за пределами используемой в настоящее время. [6] Самые низкие частоты, используемые для радиосвязи, ограничены увеличением размера требуемых передающих антенн . [6] Размер антенны, необходимой для эффективного излучения радиоволн, увеличивается пропорционально длине волны .или обратно пропорционально частоте. Ниже примерно 10 кГц (длина волны 30 км) требуются приподнятые проволочные антенны диаметром в километры, поэтому очень немногие радиосистемы используют частоты ниже этого. Вторым ограничением является уменьшение пропускной способности , доступной на низких частотах, что ограничивает скорость передачи данных. [6] Ниже примерно 30 кГц модуляция звука нецелесообразна, и используется только передача данных с низкой скоростью передачи данных. Самые низкие частоты, которые использовались для радиосвязи, составляют около 80 Гц в системах связи подводных лодок ELF , построенных военно-морскими силами нескольких стран для связи со своими подводными лодками, находящимися под водой в сотнях метров. В них используется огромный наземный дипольантенны длиной 20–60 км, возбуждаемые мегаваттами мощности передатчика, и передают данные с чрезвычайно медленной скоростью около 1 бита в минуту (17 миллибит в секунду , или около 5 минут на символ).