Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Радио группы
ITU
1 (ELF) 2 (SLF) 3 (УНЧ) 4 (VLF)
5 (НЧ) 6 (СЧ) 7 (ВЧ) 8 (УКВ)
9 (УВЧ) 10 (СВЧ) 11 (КВЧ) 12 (THF)
ЕС / НАТО / США ECM
IEEE
Другое ТВ и радио
  • v
  • т
  • е
Эта статья о спектральном диапазоне. Для излучения см. Радиоволны . Для частоты см. Радиочастота .

Радиочастотный спектр является частью электромагнитного спектра с частотами от 30  Гц до 300  ГГц . Электромагнитные волны в этом диапазоне частот, называемые радиоволнами , широко используются в современных технологиях, особенно в телекоммуникациях . Чтобы предотвратить помехи между различными пользователями, генерация и передача радиоволн строго регулируются национальными законами и координируются международным органом, Международным союзом электросвязи (ITU). [1]

ITU распределяет 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 лицензируются операторам частных служб радиопередачи (например, операторам сотовой связи или радиовещательным телевизионным станциям). Диапазоны выделенных частот часто называют их предоставленным использованием (например, сотовый спектр или телевизионный спектр). [3]Поскольку это фиксированный ресурс, который пользуется спросом у все большего числа пользователей, радиочастотный спектр в последние десятилетия становится все более перегруженным, и необходимость его более эффективного использования стимулирует современные телекоммуникационные инновации, такие как транковые радиосистемы , расширенный спектр , сверхширокополосный , повторное использование частот , динамическое управление спектром , объединение частот и когнитивное радио .

Лимиты [ править ]

На частотных границах спектра радиочастот являются предметом конвенции в физике и несколько произвольны. Поскольку радиоволны относятся к категории электромагнитных волн с самой низкой частотой , нижнего предела частоты радиоволн не существует. [4] На высокочастотном конце радиоспектр ограничен инфракрасным диапазоном. Граница между радиоволнами и инфракрасными волнами определяется на разных частотах в разных областях науки. Терагерцовый диапазон , от 300 гигагерц до 3 ТГц, может рассматриваться либо как микроволны или инфракрасные. Это самая высокая полоса классифицируется как радиоволны от Международного союза электросвязи , [4]но ученые-спектроскописты считают эти частоты частью дальнего инфракрасного диапазона.

В практических пределах радиочастотного спектра, частоты , которые полезны практически для радиосвязи , определяются технологическими ограничениями , которые вряд ли будет преодолено. [5] Таким образом, хотя радиочастотный спектр становится все более перегруженным, существует небольшая перспектива появления дополнительной полосы частот, помимо той, которая используется в настоящее время.

Самые низкие частоты, используемые для радиосвязи, ограничены увеличением размера необходимых передающих антенн . [5] Размер антенны, необходимой для эффективного излучения радиосигнала, увеличивается пропорционально длине волны или обратно пропорционально частоте. Ниже 10 кГц (длина волны 30 км) требуются приподнятые проволочные антенны диаметром в несколько километров, поэтому очень немногие радиосистемы используют частоты ниже этой. Второе ограничение - это уменьшение полосы пропускания, доступной на низких частотах, что ограничивает скорость передачи данных. [5]Ниже 30 кГц аудиомодуляция непрактична, и используется только передача данных с низкой скоростью передачи данных. Самые низкие частоты, которые использовались для радиосвязи, составляют около 80 Гц в системах подводной связи ELF , построенных военно-морскими силами нескольких стран для связи со своими подводными лодками на глубине сотен метров под водой. В них используются огромные наземные дипольные антенны длиной 20–60 км, возбуждаемые мегаваттами мощности передатчика, и они передают данные с чрезвычайно низкой скоростью около 1 бит в минуту (17 Мбит / с , или около 5 минут на символ).

Самые высокие частоты, используемые для радиосвязи, ограничены поглощением микроволновой энергии атмосферой. [5] По мере увеличения частоты выше 30 ГГц (начало миллиметрового диапазона волн ) атмосферные газы поглощают все большее количество энергии, поэтому мощность луча радиоволн экспоненциально уменьшается с расстоянием от передающей антенны. На частоте 30 ГГц полезная связь ограничена примерно 1 км, но с увеличением частоты диапазон, на котором можно принимать волны, уменьшается. На частоте 300 ГГц радиоволны ослабляются до нуля в пределах нескольких метров, поэтому атмосфера практически непрозрачна.

Группы [ править ]

Для более широкого освещения этой темы см. Диапазон EM .

Радиодиапазон представляет собой небольшой непрерывный участок радиочастотного спектра частот , в которых каналы , как правило , используются или отведены для той же цели. Для предотвращения помех и обеспечения эффективного использования радиочастотного спектра аналогичные службы распределяются по полосам. Например, радиовещание, мобильное радио или навигационные устройства будут размещены в неперекрывающихся диапазонах частот.

Для каждой из этих групп МСЭ имеет bandplan , который определяет , как она будет использоваться и совместно, чтобы избежать помех и установить протокол для совместимости с передатчиками и приемниками . [6]

МСЭ [ править ]

В соответствии с соглашением ITU делит радиоспектр на 12 полос, каждая из которых начинается с длины волны, равной мощности десяти (10 н ) метров, с соответствующей частотой 3 × 10 8 − n  герц , и каждая охватывает декаду. частоты или длины волны. У каждой из этих групп есть традиционное название. Например, термин высокая частота (HF) обозначает диапазон длин волн от 100 до 10 метров, что соответствует диапазону частот от 3 МГц до 30 МГц. Это просто соглашение об именах и не связано с распределением; ITU дополнительно делит каждую полосу на поддиапазоны, выделенные для различных целей. На частотах выше 300 ГГц поглощение электромагнитного излученияАтмосфера Земли настолько велика, что она фактически непрозрачна, пока снова не станет прозрачной в ближнем инфракрасном и оптическом диапазонах частот.

Эти радиодиапазоны ITU определены в Регламенте радиосвязи ITU . Статья 2, положение № 2.1 гласит, что «радиоспектр должен быть разделен на девять полос частот, которые должны быть обозначены прогрессивными целыми числами в соответствии со следующей таблицей». [7] [8]

Таблица была составлена ​​по рекомендации IV собрания CCIR, состоявшегося в Бухаресте в 1937 году, и была одобрена Международной радиоконференцией, состоявшейся в Атлантик-Сити, штат Нью-Джерси, в 1947 году. Идея присвоить каждому диапазону номер, в котором это число является логарифм приблизительного среднего геометрического верхнего и нижнего пределов диапазона в Гц, взятый у BC Fleming-Williams, который предложил его в письме редактору Wireless Engineer в 1942 г. (Например, приблизительное среднее геометрическое для диапазона 7 равно 10 МГц или 10 7 Гц.) [9]

Название группыСокращениеНомер диапазона ITUЧастота и длина волныПример использования
Чрезвычайно низкая частотаELF13–30 Гц
100 000–10 000 км		Связь с подводными лодками
Сверхнизкая частотаSLF230–300 Гц
10 000–1 000 км		Связь с подводными лодками
Ультра низкая частотаУНЧ3300–3000 Гц
1000–100 км		Подводная связь, связь в шахтах
Очень низкая частотаVLF43–30 кГц
100–10 км		Навигация , сигналы времени , подводная связь, беспроводные пульсометры , геофизика
Низкая частотаLF530–300 кГц
10–1 км		Навигация, сигналы времени , длинноволновое AM- радиовещание (Европа и часть Азии), RFID , любительское радио
Средняя частотаMF6300–3000 кГц
1000–100 м		AM (средневолновые) передачи, любительское радио, лавинные маяки
Высокая частотаHF73–30 МГц
100–10 м		Коротковолновые радиопередачи, гражданское радио , радиолюбительская радиосвязь и загоризонтная авиационная связь, RFID , загоризонтный радар , радиосвязь с автоматическим установлением линии связи (ALE) / ближневертикальным падением ( NVIS ), морская и мобильная радиотелефония
Очень высокая частотаУКВ830–300 МГц
10–1 м		FM , телевизионные передачи, связь земля-самолет и самолет-самолет в прямой видимости , наземная мобильная и морская мобильная связь, любительское радио, погодное радио
Сверхвысокая частотаУВЧ9300–3000 МГц 1–0,1
м		Телевизионные передачи, микроволновая печь , микроволновые устройства / средства связи, радиоастрономия , мобильные телефоны , беспроводная локальная сеть , Bluetooth , ZigBee , GPS и двусторонние радиоприемники, такие как наземная мобильная связь, радио FRS и GMRS , любительское радио, спутниковое радио , системы дистанционного управления, ADSB
Сверхвысокая частотаСВЧ103–30 ГГц
100–10 мм		Радиоастрономия, микроволновые устройства / связь, беспроводная локальная сеть, DSRC , самые современные радары , спутники связи , кабельное и спутниковое телевещание, DBS , любительское радио, спутниковое радио
Чрезвычайно высокая частотаEHF1130–300 ГГц
10–1 мм		Радиоастрономия, высокочастотное микроволновое радиорелейное устройство , микроволновое дистанционное зондирование , любительское радио, оружие направленной энергии , сканер миллиметровых волн , беспроводная локальная сеть (802.11ad)
Терагерц или чрезвычайно высокая частотаТГц или THF12300–3000 ГГц 1–0,1
мм		Экспериментальная медицинская визуализация для замены рентгеновских лучей, сверхбыстрая молекулярная динамика, физика конденсированных сред , терагерцовая спектроскопия во временной области , терагерцовые вычисления / связь, дистанционное зондирование

Радиолокационные диапазоны IEEE[ редактировать ]

Полосы частот микроволнового диапазона обозначены буквами. Эта конвенция началась примерно во время Второй мировой войны с военных обозначений частот, используемых в радарах , которые были первым применением микроволн. К сожалению, существует несколько несовместимых систем именования микроволновых диапазонов, и даже в рамках одной системы точный частотный диапазон, обозначенный буквой, может несколько отличаться в зависимости от области применения. Одним из широко используемых стандартов являются диапазоны радаров IEEE, установленные Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике США .


Полосы частот радара согласно стандарту IEEE [10]
Группа
обозначение		Диапазон частотРазъяснение значения букв
HFОт 0,003 до 0,03 ГГцВысокая частота [11]
УКВОт 0,03 до 0,3 ГГцОчень высокая частота [11]
УВЧОт 0,3 до 1 ГГцСверхвысокая частота [11]
LОт 1 до 2 ГГцДлинная волна
SОт 2 до 4 ГГцКороткая волна
CОт 4 до 8 ГГцКомпромисс между S и X
ИксОт 8 до 12 ГГцИспользуется во время Второй мировой войны для управления огнем , X - крест (как в прицеле ). Экзотика. [12]
K uОт 12 до 18 ГГцКурц-андер
KОт 18 до 27 ГГцКурц (немецкий для краткости)
К аОт 27 до 40 ГГцКурц-выше
VОт 40 до 75 ГГц
WОт 75 до 110 ГГцW следует за V в алфавите [ необходима ссылка ]
мм или G110 до 300 ГГц [примечание 1]Миллиметр [10]
  1. ^ Обозначение мм также используется для обозначения диапазона от 30 до 300 ГГц. [10]

Обозначения частот ЕС, НАТО, США [ править ]

ОБОЗНАЧЕНИЕ БУКВОВ НАТО [13] [12] [14]ОБОЗНАЧЕНИЕ
ТРАНСЛЯЦИОННОЙ
ПОЛОСЫ
НОВАЯ НОМЕНКЛАТУРАСТАРАЯ НОМЕНКЛАТУРА
ГРУППАЧАСТОТА ( МГц )ГРУППАЧАСТОТА (МГц)
А0 - 250я100–150Band I
47 - 68 МГц (ТВ)
Band II
87,5 - 108 МГц (FM)
грамм150 - 225Band III
174-230 МГц (ТВ)
B250–500п225 - 390
C500–1 000L390 - 1 550Band IV
470-582 МГц (ТВ)
Band V
582 - 862 МГц (ТВ)
D1 000 - 2 000S1 550 - 3 900
E2 000 - 3 000
F3 000 - 4 000
грамм4 000 - 6 000C3 900 - 6 200
ЧАС6 000 - 8 000Икс6 200 - 10 900
я8 000 - 10 000
J10 000 - 20 000Ку10 900 - 20 000
K20 000 - 40 000Ка20 000 - 36 000
L40 000 - 60 000Q36 000 - 46 000
V46 000 - 56 000
M60 000 - 100 000W56 000 - 100 000
США - ВОЕННЫЙ / САКЛАНТ
N100 000 - 200 000
О100 000 - 200 000

Полосы частот волновода [ править ]

Смотрите также: Волновод (электромагнетизм) § Волновод на практике
ГруппаЧастотный диапазон [15]
Группа R1,70–2,60 ГГц
Группа DОт 2,20 до 3,30 ГГц
Группа SОт 2,60 до 3,95 ГГц
Группа EОт 3,30 до 4,90 ГГц
Группа GОт 3,95 до 5,85 ГГц
Группа FОт 4,90 до 7,05 ГГц
Группа C5,85–8,20 ГГц
Группа HОт 7,05 до 10,10 ГГц
Группа XОт 8,2 до 12,4 ГГц
Группа K UОт 12,4 до 18,0 ГГц
Группа KОт 18,0 до 26,5 ГГц
К полосеОт 26,5 до 40,0 ГГц
Q диапазонОт 33 до 50 ГГц
Группа UОт 40 до 60 ГГц
Группа VОт 50 до 75 ГГц
Группа EОт 60 до 90 ГГц
Группа WОт 75 до 110 ГГц
Группа FОт 90 до 140 ГГц
Группа DОт 110 до 170 ГГц
Группа YОт 325 до 500 ГГц

Сравнение стандартов обозначения радиодиапазонов [ править ]

Сравнение обозначений полос частот
ЧастотаIEEE [10]ЕС,
НАТО,
США ECM		ITU
нет.сокр.
А 
3 Гц1ELF
30 Гц2SLF
300 Гц3УНЧ
3 кГц4VLF
30 кГц5LF
300 кГц6MF
3 МГцHF7HF
30 МГцУКВ8УКВ
250 МГцB
300 МГцУВЧ9УВЧ
500 МГцC
1 ГГцLD
2 ГГцSE
3 ГГцF10СВЧ
4 ГГцCграмм
6 ГГцЧАС
8 ГГцИкся
10 ГГцJ
12 ГГцK u
18 ГГцK
20 ГГцK
27 ГГцК а
30 ГГц11EHF
40 ГГцVL
60 ГГцM
75 ГГцW
100 ГГц
110 ГГцмм
300 ГГц12THF
3 ТГц 

Приложения [ править ]

Вещание [ править ]

Основная статья: Радиовещание

Частоты вещания:

  • Длинноволновое AM-радио = 148,5 кГц - 283,5 кГц (НЧ)
  • Средневолновое AM-радио = 525 кГц - 1710 кГц (MF)
  • Коротковолновое AM-радио = 3 МГц - 30 МГц (ВЧ)

Обозначения частот теле- и FM-радиовещания различаются в зависимости от страны, см. Частоты телеканалов и диапазон FM-вещания . Поскольку частоты VHF и UHF желательны для многих применений в городских районах, в Северной Америке некоторые части бывшего диапазона телевизионного вещания были переназначены для сотового телефона и различных систем наземной мобильной связи. Даже в выделенном для телевидения распределении устройства ТВ-диапазона используют каналы без местных вещателей.

Диапазон Apex в Соединенных Штатах был выделен до Второй мировой войны для аудиовещания на УКВ; он устарел после введения FM-вещания.

Air Band [ править ]

Воздушный диапазон относится к частотам УКВ от 118 до 137 МГц, используемых для навигации и голосовой связи с воздушными судами. Трансокеанские самолеты также несут КВ радиостанции и спутниковые трансиверы.

Морской оркестр [ править ]

Наибольшим стимулом для развития радио была необходимость общаться с кораблями вне зоны видимости берега. С самых первых дней развития радио большие океанские суда несли мощные длинноволновые и средневолновые передатчики. Высокочастотные распределения по-прежнему предназначены для судов, хотя спутниковые системы взяли на себя некоторые из приложений безопасности, которые ранее обслуживались на 500 кГц и других частотах. 2182 кГц - это частота средних волн, которая до сих пор используется для морской аварийной связи.

Морское УКВ-радио используется в прибрежных водах и на относительно коротких расстояниях между судами и береговыми станциями. Радио разделены по каналам, при этом разные каналы используются для разных целей; морской канал 16 используется для вызова и экстренных ситуаций.

Любительские радиочастоты [ править ]

Распределение любительских радиочастот варьируется по всему миру. Несколько диапазонов являются общими для любителей во всем мире, обычно в ВЧ части спектра. Другие полосы являются национальными или региональными только из-за различий в распределениях для других служб, особенно в диапазонах ОВЧ и УВЧ радиочастотного спектра.

Гражданский диапазон и личные радиослужбы [ править ]

Во многих странах гражданское радио распределяется с использованием разделенных на каналы радиостанций в верхней ВЧ части спектра (около 27 МГц). Он используется в личных целях, в целях малого бизнеса и хобби. Другие распределения частот используются для аналогичных услуг в разных юрисдикциях, например, UHF CB выделен в Австралии. Во всем мире существует широкий спектр персональных радиосервисов , обычно делающих упор на связь на малых расстояниях между людьми или для малого бизнеса, упрощенные лицензионные требования или в некоторых странах, на которые распространяется лицензия класса, и обычно FM-трансиверы, потребляющие около 1 Вт или меньше.

Промышленное, научное, медицинское [ править ]

Эти полосы ISM первоначально были зарезервированы для не-коммуникационного использования радиочастотной энергии, таких как микроволновые печи , нагрев радиочастотного и аналогичными цели. Однако в последние годы эти полосы наиболее широко использовались маломощными системами связи малого радиуса действия, поскольку пользователям не обязательно иметь лицензию радиооператора. Беспроводные телефоны , беспроводные компьютерные сети , устройства Bluetooth и устройства открывания гаражных ворот используют диапазоны ISM. Устройства ISM не имеют нормативной защиты от помех со стороны других пользователей диапазона.

Наземные мобильные диапазоны [ править ]

Полосы частот, особенно в ОВЧ и УВЧ частях спектра, выделяются для связи между фиксированными базовыми станциями и наземными подвижными транспортными или переносными приемопередатчиками. В Соединенных Штатах эти службы неофициально известны как радио бизнес-диапазона . См. Также Профессиональное мобильное радио .

Полицейское радио и другие службы общественной безопасности, такие как пожарные и скорая помощь, обычно работают в диапазонах ОВЧ и УВЧ. Системы транкинга часто используются для наиболее эффективного использования ограниченного количества доступных частот.

Спрос на услуги мобильной телефонной связи привел к выделению больших блоков радиочастотного спектра сотовым частотам .

Радиоуправление [ править ]

Надежное радиоуправление использует диапазоны, предназначенные для этой цели. Радиоуправляемые игрушки могут использовать части нелицензированного спектра в диапазонах 27 МГц или 49 МГц, но более дорогие модели самолетов, лодок или наземных транспортных средств используют выделенные частоты радиоуправления около 72 МГц, чтобы избежать помех от нелицензионного использования. В 21 веке произошел переход к RC-системам управления с расширенным спектром 2,4 гигагерца.

Лицензированные радиолюбители используют участки 6-метрового диапазона в Северной Америке. Промышленное дистанционное управление кранами или железнодорожными локомотивами использует назначенные частоты, которые различаются в зависимости от региона.

Радар [ править ]

В радиолокационных приложениях используются относительно мощные импульсные передатчики и чувствительные приемники, поэтому радар работает на полосах частот, не используемых для других целей. Большинство радиолокационных диапазонов находятся в микроволновой части спектра, хотя в некоторых важных приложениях для метеорологии используются мощные передатчики в диапазоне УВЧ.

См. Также [ править ]

  • Bandplan
  • Bandstacked
  • Сотовые частоты
  • DXing
  • Распределение частот
  • Женевский частотный план 1975 г.
  • Североамериканское региональное соглашение о вещании
  • Открытый спектр
  • Спектр орбиты
  • Радиоастрономия
  • Радио § Система связи
  • Сканер (радио)
  • Двустороннее радио
  • У-НИИ
  • Сверхширокополосный
  • Группы WARC
  • Чрезвычайно низкая частота (TLF) (электромагнитное излучение, частота ниже 3 Гц) [16]

Примечания [ править ]

  1. ^ Регламент радиосвязи МСЭ - Статья 1, Определения радиослужб, Статья 1.2 Администрация: Любой правительственный департамент или служба, отвечающая за выполнение обязательств, взятых на себя в Уставе Международного союза электросвязи, в Конвенции Международного союза электросвязи и в Административных регламентах. (CS 1002)
  2. ^ Регламент радиосвязи Международного союза электросвязи, издание 2012 г.
  3. ^ Колин Робинсон (2003). Конкуренция и регулирование на рынках коммунальных услуг . Эдвард Элгар Паблишинг. п. 175. ISBN 978-1-84376-230-0.
  4. ^ a b Радиоволны определены ITU как: «электромагнитные волны с частотами ниже 3000 ГГц, распространяющиеся в космосе без искусственного проводника», Регламент радиосвязи, издание 2016 года . Международный союз электросвязи. п. 7.
  5. ^ a b c d Гослинг, Уильям (2000). Сохранение радиочастотного спектра: основы радиотехники . Newnes. С. 11–14. ISBN 9780750637404.
  6. ^ См. Детали полос: [1]
  7. ^ Регламент радиосвязи МСЭ, том 1, статья 2; Издание 2008 года. Доступно на сайте «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2011-10-01 . Проверено 12 января 2012 .CS1 maint: archived copy as title (link)
  8. ^ «Статья 2.1: Полосы частот и длин волн» (PDF) . Регламент радиосвязи 2016 года издания . Международный союз электросвязи. 1 января 2017 . Дата обращения 9 ноября 2019 .
  9. ^ Бут, CF (1949). «Номенклатура частот». Журнал инженеров-электриков почтового отделения . 42 (1): 47–48.
  10. ^ a b c d e Стандартные буквенные обозначения диапазонов частот радара IEEE Std 521-2002 .
  11. ^ a b c Таблица 2 в [10]
  12. ^ а б Норман Фридман (2006). Руководство военно-морского института по мировым системам военно-морского вооружения . Издательство Военно-морского института. стр. xiii. ISBN 978-1-55750-262-9.
  13. ↑ Леонид А. Белов; Сергей Михайлович Смольский; Виктор Николаевич Кочемасов (2012). Справочник по компонентам ВЧ, СВЧ и миллиметрового диапазона . Артек Хаус. С. 27–28. ISBN 978-1-60807-209-5.
  14. ^ СПРАВОЧНИК Союзного радиочастотного агентства НАТО (ARFA) - ТОМ I; ЧАСТЬ IV - ПРИЛОЖЕНИЯ,… G-2,… НОМЕНКЛАТУРА ЧАСТОТНЫХ И ВОЛНОВЫХ ПОЛОСОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В РАДИОСВЯЗИ.
  15. ^ www.microwaves101.com "Полосы частот волновода и внутренние размеры"
  16. ^ Чрезвычайно низкая частота (TLF) (электромагнитное излучение, частота ниже 3 Гц)

Ссылки [ править ]

  • Рекомендация МСЭ-R V.431: Номенклатура диапазонов частот и длин волн, используемых в электросвязи . Международный союз электросвязи , Женева.
  • Стандарт IEEE 521-2002: Стандартные буквенные обозначения диапазонов частот радара
  • AFR 55-44 / AR 105-86 / OPNAVINST 3430.9A / MCO 3430.1, 27 октября 1964 г. заменен AFR 55-44 / AR 105-86 / OPNAVINST 3430.1A / MCO 3430.1A, 6 декабря 1978 г .: Осуществление электронных контрмер в США Штаты и Канада, Приложение 1, Разрешения на использование частот для ECM.

Внешние ссылки [ править ]

  • UnwantedEmissions.com Ссылка на распределение радиочастотного спектра.
  • «Радиочастотный спектр: жизненно важный ресурс в мире беспроводной связи» Политика Европейской комиссии.