Международный союз электросвязи, МСЭ полосы частот определяют совокупность участков радиочастотного спектра: ОНЧ, НЧ, ВЧ, УКВ, УВЧ, КВЧ и т.д.
Радиоспектр является важной частью гораздо большего электромагнитного спектра, который включает в себя не только радиоволны, но также свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, а также некоторые другие формы излучения.
Понимание электромагнитного спектра и того, что представляют собой различные формы излучения и как они реагируют, помогает понять, как ведут себя различные формы излучения.
Точно так же понимание радиоспектра и различных длин волн и частот является ключом к пониманию свойств сигналов в разных точках спектра.
Различные длины волн и частоты означают, что сигналы имеют разные свойства и могут использоваться по-разному: радиосвязь на большие расстояния, двухточечная радиосвязь, более безопасные радиоканалы, поскольку сигналы не распространяются так далеко, спутниковые каналы связи и многие другие. более. Различные частоты и участки спектра могут быть более подходящими для одной формы радиоприложения, чем для другой.
Такие названия, как LF, MF, HF, VHF и UHF, EHF и т. д., представляют части радиоспектра или радиочастотного спектра и знакомы большинству людей.
Обозначения полос частот МСЭ
Международный союз электросвязи, МСЭ, является глобальной организацией, регулирующей использование радиочастотного спектра.
Чтобы иметь возможность легко ссылаться на различные части радиочастотного спектра, ITU разделил радиочастотный спектр на двенадцать различных диапазонов, которые пронумерованы от 1 до 12, но также получили имена.
Границы различных частотных диапазонов ITU находятся в разных декадах для длин волн сигналов — обозначения диапазонов были составлены, когда длина волны была методом измерения положения сигнала в спектре.
Поскольку в наши дни используется частота, а не длина волны, границы полос проходят в точках, равных 1 x 10 n . Например, ВЧ часть спектра простирается от 100 до 10 метров, что соответствует от 3 до 30 МГц.
Эти полосы определены в Регламенте радиосвязи МСЭ. Статья 2, положение № 2.1. Первоначально было только девять диапазонов, но по мере расширения использования и будущего использования радиочастотного спектра теперь существует 12 диапазонов.
ДИАПАЗОНЫ РАДИОЧАСТОТ ITU С ИХ НАЗВАНИЯМИ, ДЛИНАМИ ВОЛН И ЧАСТОТАМИ
| Название группы | Сокращенное название | Номер диапазона МСЭ | Частота | Длина волны |
|---|---|---|---|---|
| Чрезвычайно низкая частота | ЭЛЬФ | 1 | 3 — 30 Гц | 100000 — 10000 км |
| Супер низкая частота | СЛФ | 2 | 30 — 300 Гц | 10000 — 1000 км |
| Ультранизкая частота | УНЧ | 3 | 300 — 3000 Гц | 1000 — 100 км |
| Очень низкая частота | СНЧ | 4 | 3 — 30 кГц | 100 — 10 км |
| Низкая частота | НЧ | 5 | 30 — 300 кГц | 10 — 1 км |
| Средняя частота | МФ | 6 | 300 — 3000 кГц | 1000 — 100 м |
| Высокая частота | ВЧ | 7 | 3 — 30 МГц | 100 — 10 м |
| Очень высокая частота | УКВ | 8 | 30 — 300 МГц | 10 — 1 м |
| Ультравысокая частота | УВЧ | 9 | 300 — 3000 МГц | 100 — 10 см |
| Супер высокая частота | СВЧ | 10 | 3–30 ГГц | 10 — 1 см |
| Чрезвычайно высокая частота | КВЧ | 11 | 30–300 ГГц | 10 — 1 мм |
| Чрезвычайно высокая частота | ТГФ | 12 | 300 — 3000 ГГц | 1 — 0,1 мм |
Эти полосы частот МСЭ приняты и используются во всем мире в качестве основных определений различных областей радиочастотного спектра.
Свойства и применение полос радиочастотного спектра
Полосы радиочастот охватывают чрезвычайно широкий диапазон частот. Таким образом, они имеют огромный диапазон различных свойств, которыми они обладают. Это означает, что разные радиочастотные диапазоны, как правило, используются для очень разных приложений. Кроме того, радиочастотные конструкции выполняются по-разному.
Интересно, что на частотах выше 300 ГГц поглощение электромагнитного излучения атмосферой Земли значительно возрастает до уровня, который становится практически непрозрачным. По мере того, как частоты поднимаются выше в ближний инфракрасный диапазон, он снова становится прозрачным, открывая окно для этого и оптического электромагнитного излучения.
Однако в радиочастотном спектре каждый из диапазонов по-разному используется для всего: от радиосвязи до радиовещания, спутниковых каналов, радаров, мобильной связи, беспроводных локальных сетей и многого другого.
Одним из основных отличий является способ распространения радиосигналов. Ионосфера и тропосфера влияют на разные частоты и в разной степени. Атмосферное поглощение также оказывает влияние, особенно на некоторых частотах.
Соответственно выбор правильной части радиочастотного спектра для данного приложения имеет решающее значение для успешного развертывания радиосистемы, будь то радиосвязь, мобильная связь, каналы передачи данных, радар, дистанционное зондирование и многие другие приложения.
Чрезвычайно низкая частота, диапазон ELF
Чрезвычайно низкочастотный диапазон ELF простирается от 3 до 30 Гц и имеет большую длину волны от 100 000 км до 10 000 км.
Сигналы на этих частотах очень длинные и используются только для очень специфических приложений. В основном они используются для радиосвязи с подводными лодками, где очень длинные волны означают, что сигналы могут проникать глубоко под поверхность моря.
Одна из проблем с использованием частот этих частот заключается в том, что любая традиционная форма антенны будет массивной, и поэтому для запуска сигналов такого рода используются другие методы.
Супернизкая частота, диапазон SLF
Часть SLF радиоспектра — это следующая полоса частот, охватывающая от 30 до 300 Гц. Опять же, это очень низкая частота с точки зрения радиоволн, а длина волны очень велика, от 10 000 до 1 000 км.
Опять же, для этих частот мало применений, основное из которых — связь с подводными лодками.
Учитывая фактическую пропускную способность всего диапазона, скорость передачи сигналов очень и очень низкая, и для отправки сообщений могут потребоваться минуты или даже часы.
Ультранизкая частота, диапазон УНЧ
Диапазон сверхнизких частот простирается от 300 до 3000 Гц, что было бы в пределах звукового диапазона, если бы это был звуковой сигнал.
Применение сигналов в этом диапазоне снова ограничено, и хотя они по-прежнему включают радиосвязь с подводными лодками, они также включают некоторую радиосвязь для шахт и других подземных областей.
Очень низкая частота, диапазон VLF
Эта полоса в пределах обозначений полос спектра ITU простирается от 3 до 30 кГц. Несмотря на то, что общая полоса пропускания все еще очень узкая, а длины волн все еще очень длинные, этот сектор радиоспектра имеет несколько больше применений, чем нижние диапазоны.
Этот диапазон по-прежнему используется для радиосвязи для подводных лодок, но есть также некоторые активные радионавигационные средства ОНЧ, а другие приложения включают кардиомониторы и геофизические приложения, такие как георадар.
Низкая частота, диапазон НЧ
Этот диапазон или участок радиоспектра ITU начинает входить в сферу более традиционной радиосвязи.
Расширяясь от 30 до 300 кГц, частоты все еще очень низкие, но они находят больше применений.
Основными видами деятельности в этом диапазоне являются некоторые навигационные маяки и системы, а также низкочастотные точные маяки, которые передают сигналы времени — многие радиоуправляемые часы используют сигналы на этих частотах.
Существует также диапазон длинных волн, используемый в Европе и некоторых частях Азии. Некоторые низкочастотные системы RFID используют эти частоты, а также есть несколько любительских диапазонов НЧ.
Средняя частота, диапазон MF
Полоса средних частот ITU гораздо более знакома, поскольку она содержит старый широковещательный диапазон средних волн.
Полоса частот простирается от 300 кГц до 3 МГц и включает в себя полосу средневолнового вещания (которая в настоящее время находится в упадке из-за более совершенных методов доставки). Он также содержит некоторые старые морские средства связи (снова вытесненные спутниковой связью), любительское радио и ряд других функций. Некоторые маяки также были активны в этой части спектра.
На распространение сильно влияет ионосфера. Обычно это волна земной волны днем, но она распространяется гораздо дальше ночью, поскольку ионизация области D уменьшается, и сигналы могут достигать более высоких областей, включая области E и F. Глобальная связь возможна, если время и время года выбраны тщательно.
Высокая частота, диапазон HF
Спектр в ВЧ части радиоспектра простирается от 3 до 30 МГц и традиционно является местом, где осуществляется дальняя радиосвязь с использованием ионосферы, что дает глобальные возможности. Под влиянием ионосферы условия очень изменчивы и зависят от многих факторов, включая время суток, сезон, состояние солнца, особенно количество солнечных пятен и были ли какие-либо недавние солнечные извержения, обычно выбросы корональной массы, направленные в сторону Земля.
многие услуги находятся в этой части радиочастотного спектра. К ним относятся международное вещание, информация о погоде, двухточечные линии связи, любительское радио, загоризонтное радио, авиационная связь и ряд других услуг.
Хотя гораздо больше полагаются на спутники, которые, как правило, более надежны и не зависят от капризов ионосферы, многие службы радиосвязи по-прежнему используют ВЧ-диапазоны, особенно в качестве запасного варианта.
Очень высокая частота, диапазон УКВ
VHF или полоса очень высоких частот в рамках общих обозначений ITU для радиоспектра находится в диапазоне от 30 до 300 МГц и имеет длину волны от 10 до 1 метра.
Полосы не так подвержены влиянию ионосферы, хотя иногда и более низкие частоты. На них могут влиять тропосферные условия, но в целом считается, что они демонстрируют большую форму распространения радиоволн в пределах прямой видимости.
Эта часть радиоспектра, как правило, используется для УКВ FM-вещания и новых цифровых видов аудиовещания. Телевизионные передачи Soem происходят и в некоторых странах.
В этой части спектра присутствуют диапазоны любительской радиосвязи, и другие виды использования включают двухточечную радиосвязь, авиационную и морскую радиосвязь и т. Д.
Ультравысокая частота, диапазон УВЧ
Диапазон UHF явно выше по частоте, чем диапазон VHF. Он охватывает от 300 до 3000 МГц, и, таким образом, распределение частот в этой полосе обеспечивает более высокую пропускную способность в пропорции к общей части спектра.
Распространение радиоволн обеспечивает большую часть прямой видимости, что делает его идеальным для очень многих радиоприложений.
УВЧ используется не только для телевизионного вещания, но и для мобильной связи, многих беспроводных соединений малого радиуса действия, включая Wi-Fi и других приложений беспроводной локальной сети. Он также используется для различных систем радиосвязи «точка-точка», а также для удаленных датчиков, узлов и т.п., которые можно рассматривать как часть Интернета вещей, IoT. В этом диапазоне также есть распределения для любительских радиостанций.
Сверхвысокая частота, диапазон СВЧ
Этот диапазон, простирающийся от 3 ГГц до 30 ГГц, находится в пределах того, что часто называют микроволновым участком спектра. Сигналы на этих частотах имеют длину волны от 10 до 1 см.
Сигналы на этих частотах все чаще используются для всех форм радиосвязи, включая мобильную связь (мобильные телефоны), Wi-Fi и беспроводные локальные сети и другие подобные приложения.
Поскольку пропускная способность, достижимая на этих частотах, высока, это позволяет очень быстро передавать большие объемы данных.
Схема для этих частот может быть более сложной, а микроволновые компоненты часто более дорогими. Однако современные методы проектирования и инструменты, а также тот факт, что стоимость микроволновых компонентов падает, означает, что потребительские схемы для этих частот теперь достижимы.
Чрезвычайно высокая частота, диапазон КВЧ
Диапазон КВЧ, простирающийся от 30 до 300 ГГц, имеет от 10 до 1 мм, эти диапазоны часто называют диапазонами миллиметровых волн. Хотя это всего лишь неофициальное определение, оно получило почти всеобщее признание.
Поскольку радиочастотные компоненты и методы проектирования являются более сложными, чем даже для микроволнового диапазона спектра, стоимость высока, и могут быть задействованы технические средства. Однако по мере того, как технология продвигается дальше в эти области, стоимость компонентов падает в соответствии со стоимостью компонентов СВЧ, и методы проектирования СВЧ для этих частот становятся более достижимыми.
Чрезвычайно высокая частота, THF, диапазон
Ввиду чрезвычайно коротких длин волн, от 1 до 0,1 мм, и чрезвычайно высоких частот, эти частоты находятся на грани того, что может быть достигнуто с точки зрения современной полупроводниковой технологии. Проводится много исследований в области разработки этих частот, поскольку в ближайшие годы они, вероятно, будут использоваться все шире.
Понимание радиоспектра, знание МСЭ и других диапазонов очень помогает при использовании и проектировании различных систем радиосвязи, систем беспроводной связи и тому подобного. Будь то голосовые данные или любая другая форма беспроводной связи, полезно иметь представление о диапазонах ITU, их свойствах и других аспектах их использования.