Телевизионное вещание в диапазоне УВЧ представляет собой использование радиоволн сверхвысокой частоты (УВЧ) для передачи телевизионных сигналов по воздуху . Частоты УВЧ используются как для аналогового , так и для цифрового телевизионного вещания. Каналам УВЧ обычно присваиваются более высокие номера каналов, как в США, где каналы УВЧ (изначально) имели номера от 1 до 13, а каналы УВЧ (изначально) — от 14 до 83. По сравнению с эквивалентным телевизионным передатчиком УВЧ, для покрытия той же географической области передатчиком УВЧ требуется более высокая эффективная излучаемая мощность , что подразумевает более мощный передатчик или более сложную антенну. [ требуется ссылка ] Однако дополнительные каналы позволяют большему количеству вещателей работать в данном регионе, не вызывая нежелательных взаимных помех.
Радиовещание в диапазоне УВЧ стало возможным благодаря внедрению новых высокочастотных вакуумных ламп, разработанных Philips непосредственно перед началом Второй мировой войны . Они использовались в экспериментальных телевизионных приемниках в Великобритании в 1930-х годах и стали широко использоваться во время войны в качестве радиолокационных приемников. Излишки ламп заполонили рынок в послевоенную эпоху. В то же время развитие цветного телевидения делало свои первые шаги, изначально основанные на несовместимых системах передачи. Федеральная комиссия по связи США выделила блок тогда неиспользуемых и теперь практичных частот УВЧ для использования в цветном телевидении. Введение обратно совместимого стандарта NTSC привело к тому, что эти каналы были выпущены для любого использования на телевидении в 1952 году.
Ранние приемники, как правило, были менее эффективны при приеме в диапазоне UHF, а сигналы также подвергались большему количеству помех из-за окружающей среды. [1] Кроме того, сигналы менее восприимчивы к эффектам дифракции, что может улучшить прием на большом расстоянии. [2] UHF, как правило, имел менее четкие сигналы, и для некоторых рынков стал домом для небольших вещателей, которые не хотели участвовать в торгах за более желанные распределения VHF. Эти проблемы значительно уменьшаются с появлением цифрового телевидения, и сегодня большинство эфирных трансляций ведутся на UHF, в то время как каналы VHF уходят в отставку. Чтобы не создавать впечатления, что каналы исчезают, в системах цифрового вещания используется концепция виртуального канала , позволяющая станциям отображать свой первоначальный номер канала VHF, фактически вещая на частоте UHF.
Со временем ряд бывших телевизионных каналов в верхнем диапазоне УВЧ были переназначены для других целей. Канал 37 никогда не использовался в США и некоторых других странах, чтобы предотвратить помехи радиоастрономии . В 1983 году Федеральная комиссия по связи США (FCC) переназначила каналы с 70 по 83 наземной мобильной радиосистеме . В 2009 году, с завершением перехода на цифровое телевидение в США, каналы с 52 по 69 были перераспределены как диапазон 700 МГц для сотовой телефонной связи. В 2011 году канал 51 был удален, чтобы предотвратить помехи сотовому диапазону 700 МГц. Кроме того, в 2019 году США удалили каналы с 38 по 50, чтобы использовать их для сотовой телефонной связи. Таким образом, УВЧ-телевидение в США теперь включает только каналы с 14 по 36.
Наиболее распространенный тип антенн основан на концепции резонанса . Проводники, обычно металлические провода или стержни, нарезаются по длине так, чтобы желаемый радиосигнал создавал стоячую волну электрического тока внутри них. Это означает, что антенны имеют естественный размер, обычно 1 ⁄ длины волны, что максимизирует производительность. Антенны, предназначенные для приема одного и того же сигнала, почти всегда будут иметь схожие размеры.
Поскольку размер антенны зависит от длины волны, вещание в диапазоне УВЧ можно принимать с помощью гораздо меньших антенн, чем в диапазоне ОВЧ, при этом обеспечивая тот же коэффициент усиления . Например, канал 2 на североамериканских телевизионных частотах находится на частоте 54 МГц, что соответствует длине волны 5,5 м, и, таким образом, требует дипольной антенны размером около 2,75 м в поперечнике. Для сравнения, самый низкий канал в диапазоне УВЧ, канал 14, находится на частоте 470 МГц, длине волны 64 см или длине диполя всего 32 см. Мощная антенна УВЧ, использующая логопериодическую конструкцию, может достигать 3 м в длину, в то время как антенна УВЧ Yagi с аналогичным коэффициентом усиления часто размещается перед ней, занимая, возможно, 1 м. Современные антенны, работающие только в диапазоне УВЧ, часто используют пружинную решетку и имеют сторону менее метра.
Другим эффектом, связанным с более короткой длиной волны, является то, что сигналы UHF могут проходить через меньшие отверстия, чем сигналы VHF. Эти отверстия представляют собой пространства между любым металлом в этой области, включая ряды гвоздей или шурупов на крыше и стенах, электропроводку и рамы дверей и окон. Окно с металлической рамой не будет представлять практически никакого препятствия для сигнала UHF, в то время как сигнал VHF может быть ослаблен или сильно дифрагирован. Для станций с сильными сигналами антенны UHF, установленные рядом с телевизором, относительно полезны, а сигналы на среднем расстоянии в 25–50 километров (16–31 миля) часто могут быть приняты антеннами, установленными на чердаке. [1]
С другой стороны, более высокие частоты менее восприимчивы к дифракции. Это означает, что сигналы не будут огибать препятствия так же легко, как сигнал VHF. Это особая проблема для приемников, расположенных в низинах и долинах. Обычно верхний край рельефа действует как лезвие ножа и заставляет сигнал дифрагировать вниз. Сигналы VHF будут видны антеннам в долине, тогда как UHF изгибается примерно на 1 ⁄ 10 меньше, и будет принято гораздо меньше сигнала. Тот же эффект также затрудняет прием сигналов UHF вокруг препятствий. VHF будет быстро дифрагировать вокруг деревьев и столбов, и полученная энергия непосредственно ниже по течению будет составлять около 40% от исходного сигнала. Для сравнения, блокировка UHF тем же препятствием приведет к получению порядка 10%. [2]
Другое отличие заключается в природе электрических и радиошумов, встречающихся в двух частотных диапазонах. Диапазоны UHF подвержены постоянным уровням шума низкого уровня, которые выглядят как «снег» на аналоговом экране. VHF чаще видит импульсный шум , который производит резкий «всплеск» шума, но оставляет сигнал чистым в другое время. Обычно это происходит от местных электрических источников и может быть смягчено путем их отключения. [3] Это означает, что при заданной принимаемой мощности аналоговый сигнал UHF будет выглядеть хуже, чем VHF, часто значительно. [1]
По этим причинам, чтобы позволить станциям UHF обеспечивать такое же покрытие земли, как и VHF, в идеале около 60 миль (97 км), FCC разрешила вещателям UHF работать на гораздо более высоких уровнях мощности. Для аналоговых сигналов в Соединенных Штатах сигналы VHF на каналах 2–6, диапазон низких VHF , были ограничены 100 кВт, высокие VHF на каналах 7–13 — 316 кВт, а UHF — 5 МВт, что более чем в 10 раз превышает предел мощности передатчика низких VHF. Это значительно увеличило стоимость передачи на этих частотах, как по стоимости электроэнергии, так и по первоначальной стоимости оборудования, необходимого для достижения этих уровней мощности. [2]
Внедрение цифрового телевидения (DTV) изменило относительный результат этих эффектов. Системы DTV используют систему, известную как прямое исправление ошибок (FEC), которая добавляет информацию к сигналу, чтобы позволить ему исправлять ошибки. Это хорошо работает, если частота ошибок хорошо известна, в этом случае фиксированное количество дополнительной информации добавляется к сигналу, чтобы исправить эти ошибки. Это хорошо работает с типом постоянных низкоуровневых помех, обнаруженных на UHF, которые FEC может эффективно устранить. Для сравнения, шум VHF в значительной степени непредсказуем, состоящий из периодов небольшого шума, за которыми следуют периоды почти полной потери сигнала. Прямое исправление ошибок не может легко решить эту ситуацию. По этой причине вещание DTV изначально должно было происходить полностью на UHF. [3]
В США FCC изначально хотела перевести все станции на UHF. Это потребовало бы, чтобы большое количество станций вышли из своих текущих назначений каналов VHF. [3] Переход с одного канала UHF на другой — довольно простая операция, которая обычно обходится недорого. Переход с VHF на UHF — гораздо более дорогостоящее мероприятие, обычно требующее нового оборудования и резкого увеличения мощности для поддержания той же зоны обслуживания. DTV в значительной степени компенсирует последнее, при этом текущие ограничения мощности FCC составляют 1 МВт для UHF, что составляет 1 ⁄ 5 от предыдущих ограничений.
Тем не менее, переход от аналогового сигнала низкого УКВ мощностью 100 кВт к сигналу УКВ мощностью 1 МВт все еще является значительным изменением, которое, по оценкам некоторых вещателей, может обойтись в 4 миллиона долларов за станцию (хотя большинство оценок были намного ниже, порядка 400 000 долларов). По этой причине каналы в верхнем диапазоне УКВ были сохранены для использования в телевидении. Мощность станций на этих каналах также была снижена до 160 кВт, что составляет около одной трети от прежнего предела. Станции, осуществляющие переход, обычно получали второе распределение каналов в верхнем диапазоне УКВ для тестирования своего нового оборудования, а затем переходили в нижний УКВ или верхний УКВ после окончания периода преобразования. Это добавляет некоторую сложность системе в целом, поскольку антенны, необходимые для приема УКВ и УКВ, сильно различаются.
В Австралии UHF впервые появился в середине 1970-х годов с телевизионными каналами 27–69. Первые UHF-вещания в Австралии осуществлялись Special Broadcasting Service (SBS) на канале 28 в Сиднее и Мельбурне, начиная с 1980 года, и трансляционными станциями Australian Broadcasting Corporation (ABC). В настоящее время UHF-диапазон широко используется, поскольку ABC , SBS, коммерческие и общедоступные телевизионные службы расширились, особенно за счет региональных зон.
Первой канадской телевизионной сетью была государственная Radio-Canada, Канадская вещательная корпорация . Ее станции, как и станции первых частных сетей ( CTV и TVA , созданных в 1961 году), в основном работают на УКВ. Более поздние операторы третьих сетей, которые изначально подписались в 1970-х или 1980-х годах, часто переводились на УВЧ или (если они пытались развернуться на УКВ) на пониженную мощность или станции в отдаленных районах . Спектр УКВ Канады уже был переполнен как внутренними трансляциями, так и многочисленными американскими телевизионными станциями вдоль границы.
Использование UHF для предоставления программ, которые в противном случае были бы недоступны, например, общепровинциальные образовательные услуги ( канал BC's Knowledge: или TVOntario - первая станция UHF в Канаде), Télé-Québec , программы на французском языке за пределами Квебека и этнические/многоязычные телевизионные услуги), стало обычным явлением. Третьи сети, такие как Quatre-Saisons или Global, часто будут в значительной степени полагаться на станции UHF в качестве ретрансляторов или в качестве локального присутствия в крупных городах, где спектр VHF в значительной степени уже заполнен. Первоначальные цифровые наземные телевизионные станции все вещали на UHF, хотя некоторые цифровые передачи вернулись на каналы VHF после завершения цифрового перехода в августе 2011 года. [4]
Цифровое аудиовещание , развернутое в очень ограниченном масштабе в Канаде в 2005 году и в значительной степени заброшенное, использует частоты UHF в диапазоне L от 1452 до 1492 МГц. В настоящее время в Канаде нет цифровых радиостанций VHF Band III , поскольку, в отличие от большей части Европы, эти частоты являются одними из самых популярных для использования телевизионными станциями. [5]
В Республике Ирландия диапазон UHF был введен в 1978 году для расширения существующих передач RTÉ One VHF на 625 строк и предоставления дополнительных частот для нового канала RTÉ Two . Первым передатчиком UHF был Cairn Hill в графстве Лонгфорд , за которым последовал Three Rock Mountain в Южном графстве Дублин . За этими передатчиками в 1981 году последовали Clermont Carn в графстве Лаут и Holywell Hill в графстве Донегол . После отключения аналогового телевидения 24 октября 2012 года все цифровое наземное телевидение работает только на UHF, хотя существуют распределения VHF. Диапазон UHF использовался в некоторых частях Ирландии для систем телевизионных дефлекторов, доставляющих британские телевизионные сигналы в города и сельские районы, которые не могут принимать эти сигналы напрямую. Однако с момента введения бесплатной спутниковой передачи британских телеканалов эти дефлекторы в значительной степени прекратили работу.
В Японии независимая станция УВЧ ( ja:全国独立UHF放送協議会, Zенкоku Dokuritsu Yū-eichi-efu Hōsō Kyōgi-kai , буквально Национальный независимый форум УВЧ-вещания) является одной из сплоченной группы бесплатных коммерческих наземных телевизионных станций, которые не является членом крупных национальных сетей, базирующихся в Токио и Осаке .
Первоначальными вещателями Японии были VHF. Хотя некоторые экспериментальные передачи велись уже в 1939 году, NHK (основанная в 1926 году как радиосеть по образцу BBC) начала регулярное вещание на VHF в 1953 году. Ее две наземные телевизионные службы ( NHK General TV и NHK Educational TV ) вещают на VHF 1 и 3 соответственно в районе Токио. Частные японские VHF-телестанции чаще всего создавались крупными национальными газетами, а токийские станции в значительной степени контролировали общенациональное программирование.
Количество вещателей VHF варьировалось в зависимости от префектуры. Например, в регионе Канто было доступно семь каналов VHF. За пределами Токио, Осаки , Нагои и Фукуоки в большинстве префектур было четыре частных телевизионных станции, три из которых вещали на UHF. Почти во всех префектурах была по крайней мере одна частная телевизионная станция VHF (за исключением Саги ).
Независимые станции вещают в аналоговом диапазоне UHF, в отличие от крупных сетей, которые исторически вещали в основном в аналоговом диапазоне VHF . Свободная коалиция независимых UHF в основном управляется местными органами власти или столичными газетами с меньшим внешним контролем. По сравнению с крупными сетевыми станциями, независимые UHF Японии имеют более ограниченные бюджеты на приобретение программ и более низкие средние рейтинги; они также чаще транслируют отдельные эпизоды или короткие серии аниме UHF (многие из которых служат для продвижения DVD или других сопутствующих продуктов) и посреднические программы, такие как религия и рекламные ролики .
Японское наземное телевидение было полностью переведено на цифровой УВЧ-диапазон с декабря 2003 года, а все аналоговые телевизионные сигналы (как ОВЧ, так и УВЧ) были отключены в период с 2010 по 2012 год. Аналоговые трансляторы в северо-восточной префектуре Исикава были отключены в рамках технического испытания 24 июля 2010 года; аналоговые сигналы в остальной части этой префектуры и 43 других префектурах были отключены 24 июля 2011 года. Аналоговые передатчики в префектурах Иватэ , Мияги и Фукусима были отключены 31 марта 2012 года.
Вещание в диапазоне УВЧ использовалось за пределами Куала-Лумпура и долины Кланг частной телестанцией TV3 в конце 1980-х годов, при этом правительственные станции передавали только в диапазоне УВЧ (диапазоны 1 и 3), а диапазон 450 МГц был занят службой сотовой связи ATUR, управляемой Telekom Malaysia . Служба ATUR прекратила работу в конце 1990-х годов, освободив частоту для других целей. Диапазон УВЧ не использовался в долине Кланг до 1994 года (несмотря на то, что сигнал TV3 также был доступен на канале УВЧ 29, поскольку TV3 передавал данные на канале УВЧ 12 в долине Кланг). В 1994 году появился канал MetroVision (который прекратил вещание в 1999 году, был куплен материнской компанией TV3 — System Televisyen Malaysia Berhad — и перезапущен как 8TV в 2004 году). За ним последовал Ntv7 в 1998 году (также приобретенный материнской компанией TV3 в 2005 году) и недавно Channel 9 (который начал работу в 2003 году, прекратил вещание в 2005 году, был также приобретен материнской компанией TV3 вскоре после этого и вернулся как TV9 в начале 2006 года). По текущим подсчетам, существует 6 различных сигналов UHF, принимаемых аналоговым телевизором в долине Кланг: Channel 27 (8TV), Channel 29 (передача TV3 UHF), Channel 37 (NTV7), Channel 42 (TV9), Channel 55 (TV Alhijrah) и Channel 39 (WBC). Канал 35 обычно выделяется для видеомагнитофонов, декодеров (т. е. приставок ASTRO и MiTV ) и других устройств, которые имеют генератор радиочастотного сигнала (т. е. игровых консолей).
Более подробную информацию см. на страницах частот австралийского и новозеландского телевидения .
Радиовещание в диапазоне УВЧ было введено на Филиппинах в начале 1960-х годов, когда FEN Philippines начала вещание на канале 17 в Пампанге и Замбалесе (как и на базах Субик и Кларк), и на канале 43 в Булакане , а также в Манильском метро на канале 50 до 1991 года (большинство ее программ и выпусков новостей передаются со спутника напрямую с американских военных баз в Японии), в то время, когда произошло извержение вулкана Пинатубо , и он был заброшен. Коммерческие станции UHF начались в мае 1992 года, когда DWCP-TV на канале 21 стал первой местной телевизионной станцией UHF в Метро Манила от Southern Broadcasting Network как SBN-21 (тогда Talk TV ) и начал свободное программирование, второй канал, DWKC-TV (на канале 31) сети Radio Mindanao был запущен 31 октября того же года, что и CTV-31 с 1992 по 2000 год (тогда E! с 2000 по 2003 год и BEAM в 2011 году). Третий канал, DZRJ-TV (канал 29), также был запущен в 1993 году для Rajah Broadcasting Network, Inc. , которая специализируется на нишевых программах (в основном рекламные ролики, зарубежные шоу и мультфильмы). Еще два канала включают DWDB-TV (канал 27) GMA Network, Inc. (как Citynet Television с 1995 по 1999 год и EMC с 1999 по 2001 год) и DWAC-TV (канал 23) ABS-CBN (как Studio 23 ) с 27 августа 1995 года по 12 октября 1996 года в качестве четвертой и пятой станций UHF, а также шестой и последний канал DWDZ-TV (канал 47) Associated Broadcasting Company в 1999 году, но он молчал в 2003 году. Каналы UHF в Манильском метрополитене использовались в качестве альтернативы кабельному телевидению , которое предлагало бесплатные программы для домохозяйств на целевых рынках и стало популярным в 1990-х годах. Аналогичным образом, платные услуги были введены в конце 1992 года, когда DWBC-TV на канале 68 начал первые передачи в качестве платной станции UHF, предлагающей иностранные программы, не транслируемые по местному телевидению, и начал регулярную работу в январе 1993 года, но она была закрыта в результате интенсивной конкуренции со стороны конкурента Sky Cable . С 2001 года и по настоящее время было создано больше каналов, региональные станции создаются в провинциях, которые специализируются на новостях, общественных услугах и бесплатных программах.
С введением цифрового телевидения все каналы UHF будут выделены свои частоты и могут обслуживаться такими вещательными компаниями, как ABS-CBN, GMA Network и TV5 , среди прочих, поскольку Национальная комиссия по телекоммуникациям планирует перевести все каналы VHF на цифровые каналы UHF до 31 декабря 2015 года, хотя это несколько раз откладывалось. Услуги цифрового наземного телевидения в настоящее время разрабатываются основными вещательными компаниями, прежде чем Правила и положения по реализации (IRR) будут приняты законом.
Аналоговое телевидение в Южной Африке появилось только с 1976 года. Было три телеканала: TV1 (теперь SABC1), TV2 (теперь SABC2), TV3 (теперь SABC3), а позже появился четвертый, Etv.
В Великобритании телевидение UHF началось в 1964 году после плана Главного почтового управления по распределению наборов частот для телевидения с 625 линиями по регионам по всей стране, чтобы разместить четыре национальные сети с региональными вариациями (распределение VHF допускало только две такие сети с использованием 405 линий ). Каналы UHF в Великобритании будут располагаться в диапазоне от 21 до 68 (позже расширены до 69), а региональные распределения, как правило, будут сгруппированы близко друг к другу, чтобы позволить использовать антенны, предназначенные для приема определенного поддиапазона с большей эффективностью, чем антенны с более широким диапазоном. Поэтому производители антенн разделят диапазон на перекрывающиеся группы: A (каналы 21–34), B (39–53), C/D (48–68) и E (39–68). Первой службой, использовавшей УВЧ, стала BBC2 в 1964 году, за ней в 1969 году последовали BBC1 и ITV (обе уже вещали на УКВ), а в 1982 году — Channel 4 / S4C. Цветное вещание в формате PAL на УВЧ было введено только в 1967 году (для BBC2) и 1969 году (для BBC1 и ITV).
В результате достижения максимального национального покрытия сигналы из одного региона обычно перекрывались сигналами из другого, что решалось путем выделения разного набора каналов в каждой смежной области, что часто приводило к большему выбору для зрителей, когда сеть в одном регионе транслировала разные программы в соседний регион.
Первоначальное распространение телевидения UHF было очень медленным: различные характеристики распространения между VHF и UHF означали необходимость строительства новых дополнительных передатчиков, часто в разных местах по сравнению с тогдашними установленными станциями VHF, и в целом с большим количеством ретрансляционных станций, чтобы заполнить большее количество пробелов в покрытии, которые появились с новым диапазоном. Это привело к плохому качеству изображения в зонах с плохим покрытием, и прошло много лет, прежде чем служба достигла полного национального покрытия. В дополнение к этому, единственная исключительно служба UHF, BBC2, работала всего несколько часов в день и транслировала альтернативные программы для меньшинств, в отличие от более популистских расписаний BBC1 и ITV. Однако в 1970-х годах наблюдался значительный рост просмотра телевидения UHF, в то время как VHF значительно снизился: привлекательность цвета, который так и не был введен в VHF (несмотря на предварительные планы сделать это в конце 1950-х и начале 1960-х годов), и падение цен на телевизоры привели к тому, что большинство домохозяйств использовали набор UHF к концу того десятилетия. После запуска второй и последней службы телевидения на УКВ в 1955 году, в 1985 году телевидение на УКВ было окончательно выведено из эксплуатации без каких-либо планов по его возобновлению.
Запуск Channel 5 в 1997 году добавил пятую национальную телевизионную сеть к UHF, что потребовало отклонения от первоначального плана распределения частот начала 1960-х годов и выделения частот UHF, ранее не использовавшихся для телевидения (таких как каналы UK Channels 35 и 37, ранее зарезервированные для модуляторов RF в таких устройствах, как бытовые видеомагнитофоны , что требовало дорогостоящей программы перенастройки видеомагнитофонов, финансируемой новой сетью). Недостаток мощности в диапазоне для размещения пятой службы со сложным перекрытием привел к тому, что пятая и последняя сеть имела значительно сокращенное национальное покрытие по сравнению с другими сетями, с ухудшенным качеством изображения во многих областях и часто необходимым использованием широкополосных антенн.
Запуск цифрового наземного телевидения в 1998 году привел к продолжению использования UHF для телевидения, с шестью мультиплексами, выделенными для обслуживания, все в диапазоне UHF. Аналоговые передачи полностью прекратились с 2012 года [6], после чего освободившаяся емкость была использована для дополнительных услуг цифрового телевидения и введена в альтернативное использование, такое как мобильные телекоммуникации или интернет-услуги. [7]
Полоса пропускания для телевидения в Соединенных Штатах была выделена Федеральной комиссией по связи (FCC) в 1937 году, исключительно в диапазоне VHF (очень высокая частота), по 18 каналам. [8] Американское телевизионное вещание началось экспериментально в 1930-х годах с регулярного коммерческого вещания в таких городах, как Нью-Йорк и Чикаго в 1941 году. Усилия по телевещанию на любом канале были резко сокращены, как только началась Вторая мировая война , в основном из-за отсутствия доступных приемников. Верхние пять каналов VHF были удалены из списка распределения FCC во время войны, а эти частоты были перераспределены для военного использования, оставив тринадцать каналов (с 1 по 13) по состоянию на май 1945 года. [9]
Окончание войны принесло быстрое расширение зарождающейся индустрии вещательного телевидения. Тринадцати каналов VHF оказалось недостаточно для поддержки желаемого расширения вещательного телевидения по всем Соединенным Штатам. Помехи и переполнение каналов в густонаселенных районах (таких как восточные среднеатлантические штаты) были особой проблемой. Этот дефицит полосы пропускания был еще больше усугублен необходимостью перераспределения канала VHF 1 наземным мобильным радиосистемам в 1948 году из-за проблем с радиопомехами. Чтобы проиллюстрировать проблему переполнения каналов, следующим городам вообще не были выделены ни одной станции VHF-TV по техническим причинам, обнаруженным FCC: Хантсвилл, Алабама ; Пеория, Иллинойс ; Форт-Уэйн, Индиана ; Саут-Бенд, Индиана ; Лексингтон, Кентукки ; Спрингфилд, Массачусетс ; Элмира, Нью-Йорк ; Янгстаун, Огайо ; Скрантон / Уилкс-Барре, Пенсильвания ; и Якима, Вашингтон . Другие города могли принимать только одну вещательную станцию VHF. Весь штат Нью-Джерси мог принимать только одну собственную вещательную станцию VHF (которая в конечном итоге стала WNET 13 Newark ). Аналогично, Делавэр также имел только одну вещательную станцию VHF.
Между тем, вещание в диапазоне УВЧ до 1949 года было обозначено как экспериментальное. Осенью 1944 года Columbia Broadcasting System предложила черно-белую систему высокой четкости на диапазоне УВЧ, использующую 750–1000 строк сканирования, которая предлагала возможность монохромного и цветного вещания с более высокой четкостью, оба из которых затем были исключены из диапазона УВЧ из-за их требований к полосе пропускания; что еще важнее, она предлагала возможность для достаточного количества обычных каналов 6 МГц для поддержки целей FCC по «действительно общенациональной и конкурентоспособной службе». CBS не пыталась максимизировать конкуренцию в области вещания (или сети) за счет более свободного выхода на рынок. Вместо этого каналы CBS в 16 МГц позволили бы использовать только 27 каналов УВЧ по сравнению с 82 каналами, возможными в стандартной полосе пропускания 6 МГц. Вице-президент CBS Эдриан Мерфи сказал FCC: «Я бы сказал, что было бы лучше иметь две сети в цвете» вместо четырех или более сетей, возможных с более узкой полосой пропускания в УВЧ. [9]
В октябре 1948 года Федеральная комиссия по связи прекратила принимать заявки на новые станции, заморозка, как ожидалось, продлится «от шести месяцев до года». [8] Заморозка дала бы FCC и вещательным интересам время для решения таких вопросов, как выделение дополнительных частот каналов и выбор стандарта цветного телевидения . На момент заморозки в эфире находилось менее 100 станций, но уже строящимся станциям было разрешено завершить работу. Все они, кроме одной, работали в диапазоне VHF; 29 декабря 1949 года KC2XAK из Бриджпорта, штат Коннектикут , стала первой и единственной до 1950 года телевизионной станцией UHF, работавшей по регулярному ежедневному графику. Действующие правила FCC на момент заморозки определили 42 канала UHF, обозначенных как 14–55, между 475–890 МГц.
В конечном счете, вопрос, с которым столкнулась FCC, о том, как распределить полосу пропускания для новых телевизионных лицензий, не будет решаться «месяцами», а несколькими годами. Для новых участников телевещания, таких как American Broadcasting Company и DuMont Television Network , потребность в дополнительных телеканалах на основных рынках была срочной. [10] Для сторонников образовательного телевещания трудности в конкуренции с коммерческими вещателями за все более дефицитные каналы VHF также были проблемой. [11]
Выделение большего количества диапазона VHF (от 30 до 300 МГц ) путем перемещения существующих пользователей радиосвязи казалось невозможным. Радиовещание FM уже потерпело огромный регресс после вынужденного перехода с распределения 42–50 МГц на распределение 88–108 МГц в 1946 году. [12] Это сделало все передатчики и приемники FM до 1946 года устаревшими, и было сильное сопротивление перемещению FM во второй раз. Авиационная радиосвязь расположена выше 108 МГц; военная авиационная радиосвязь использовала 225–400 МГц. Дополнительные службы общественной безопасности, коммерческой наземной подвижной связи и любительской радиосвязи имели распределения в диапазоне II . Было непрактично и неэкономично требовать от этих устоявшихся пользователей VHF перехода на другие частоты, такие как диапазон UHF 300 МГц – 3 ГГц.
Все это сделало расширение каналов вещательного телевидения в диапазон UHF неизбежным, хотя технология и характеристики вещания UHF в то время были в значительной степени непроверенными. Даже телевизионный стандарт, используемый для вещания на UHF, был под вопросом во время заморозки FCC в 1948 году.
Зная, что распределение каналов UHF будет необходимо для расширения телевизионного покрытия, и зная, что к 1949 году телевидение VHF стало устоявшимся стандартом, FCC предложила смешивание , лицензируя как станции VHF, так и UHF в одном городе. Смешение будет полагаться на быстрое принятие потребителями телевизоров с возможностью настройки UHF, и на базовое предположение, что телевизионная станция UHF функционально эквивалентна станции VHF. Выделение от четырех до семи каналов VHF каждому из крупнейших городов означало бы принуждение более мелких, промежуточных городов полностью перейти на каналы UHF, в то время как схема распределения, которая стремилась бы назначить один или два канала VHF в каждом небольшом городе, заставила бы станции VHF и UHF конкурировать на большинстве рынков. Крупнейшие города с наибольшим количеством используемых приемников получили наибольшую выгоду от распределения VHF. Например, Нью-Йорк, Вашингтон-Балтимор, Лос-Анджелес и Сан-Франциско получили по семь станций УКВ, а Чикаго — пять, а два других канала предназначались для Милуоки, Висконсин , и Рокфорда, Иллинойс .
Правила FCC, опубликованные 11 апреля 1952 года, определили окончательное современное распределение UHF в 70 каналов, с 14 по 83, с разделением 6 МГц. Оно использовало стандартные стандарты NTSC. [13] Это позволило бы прекратить заморозку лицензий, введённую в 1949 году. В течение всего трёх с половиной лет заморозки KC2XAK оставалась единственной телевизионной станцией UHF, работающей в обычном режиме. [14]
Когда в 1952 году закончилась заморозка телевизионных лицензий FCC, на регистрацию поступило огромное количество потенциальных станций, многие из которых были выделены в диапазон UHF, как определено правилами 1952 года. Первой коммерческой лицензированной телевизионной станцией UHF была WWLP в Спрингфилде, штат Массачусетс ; [15] однако первой коммерческой телевизионной станцией UHF в эфире была KPTV , Channel 27, в Портленде, штат Орегон , 18 сентября 1952 года. В начале 1953 года 35% проданных телевизоров содержали тюнер UHF, соответствующий правилам 1952 года, что вселяло надежду на то, что смешение станций UHF и VHF может оказаться успешным.
Стали очевидными несколько проблем с ранними тюнерами UHF. Одной из них было плохое подавление частоты зеркального канала в супергетеродинных приемниках со стандартной промежуточной частотой 45,75 МГц. Другой проблемой было очень плохое подавление соседнего канала и избирательность каналов ранними конструкциями и производителями тюнеров. Эти проблемы были настолько значительными, что станциям UHF-TV в одной географической области обычно назначалось минимум шесть каналов друг от друга. Технические проблемы с конструкцией электронных ламп для работы на высоких частотах UHF начали решаться в 1954 году [16] , но в то же время эти недостатки привели к «табу UHF», которые фактически ограничивали каждую столичную область лишь умеренно большим количеством станций UHF, чем VHF, несмотря на гораздо большее количество каналов. [17]
Телевизоры в Соединенных Штатах не были обязаны включать тюнеры UHF до 1964 года. Учитывая репутацию UHF как источника проблем с приемом, доля новых телевизионных приемников, которые были оснащены заводскими тюнерами для всех каналов, снизилась с 35% в начале 1953 года до 9% к 1958 году, снижение, которое было лишь частично компенсировано модернизацией на местах или доступностью внешних преобразователей UHF для отдельной покупки. Резкое снижение включения тюнеров UHF в комплекты подвергло смесь VHF–UHF серьезному риску отказа.
Что касается передачи, то у UHF-станций также были проблемы, связанные с дальностью передачи и мощностью. FCC попыталась решить эту проблему, разрешив менее мощным UHF-станциям вещать с большей мощностью, но VHF продолжал иметь больше станций. Рекламодатели вскоре поняли это и сделали большую часть своего бизнеса с VHF-станциями, поскольку внедрение UHF-тюнеров замедлилось. [18] В то время как более устоявшиеся вещатели работали с прибылью на VHF-каналах как филиалы двух крупнейших телевизионных сетей (в то время NBC и CBS), большинство оригинальных местных UHF-станций 1950-х годов вскоре обанкротились, ограниченные дальностью распространения их сигналов, отсутствием UHF-тюнеров в большинстве телевизоров и нехваткой рекламодателей, готовых тратить на них деньги. UHF-станции быстро отстали от VHF-станций, потеряв 10 500 000 долларов в 1953 году. Больше станций покинули эфир, чем открылись, и шестьдесят процентов потерь телевизионной индустрии с 1953 по 1956 год пришлось на UHF-станции. [9] Во многих местах было трудно получить членство в телевизионных сетях; станции UHF, имеющие членство в крупных сетях, часто теряли это членство в пользу любой жизнеспособной новой телевизионной станции VHF, которая выходила на тот же рынок. Из 82 новых станций UHF-TV в Соединенных Штатах, вещавших по состоянию на июнь 1954 года, только 24 из них оставались год спустя. [19]
Большинство из 165 станций UHF, начавших вещание между 1952 и 1959 годами, не выжили. Только после принятия в 1962 году Закона о приемниках всех каналов правила FCC стали требовать, чтобы все новые телевизоры, продаваемые в США, имели встроенные тюнеры UHF, которые могли принимать каналы 14–83. Несмотря на то, что это требование вступило в силу 30 апреля 1964 года, в 1971 году работало всего около 170 полнофункциональных станций UHF. [20]
В Соединенных Штатах УВЧ-станции приобрели репутацию местных владельцев, непрофессиональных операторов, небольших аудиторий и слабого распространения сигнала.
В то время как UHF-TV был доступен американским телевещателям в сегодняшнем виде с 1952 года, филиалы 1950-х годов четырех крупнейших американских телевизионных сетей ( NBC , CBS , ABC и DuMont ) предпочтительно передавали на VHF везде, где это было доступно. Все доступные распределения VHF-TV уже использовались на большинстве крупных телевизионных рынков к середине 1950-х годов из-за правил разнесения FCC, чтобы избежать помех на совмещенных и соседних каналах между VHF-телестанциями в одном и том же или соседних городах. Две VHF-телестанции на одном канале должны были находиться на расстоянии 160 или более миль друг от друга, а две VHF-телестанции на соседних частотах каналов должны были находиться на расстоянии 60 или более миль друг от друга.
Станции UHF в крупных населенных пунктах Соединенных Штатов обычно были либо образовательными сетями, либо независимыми телевизионными станциями. [21] Фильм UHF (в главных ролях «Странный Эл» Янкович и Майкл Ричардс ) пародировал феномен независимых станций UHF; [22] вымышленная станция UHF также была спародирована в фильме 1980 года « Молитва телевидения» . Некоторые города действительно развивали успешные независимые станции UHF, многие из них располагались в столицах штатов или около них, или обслуживались близлежащими крупными сельскими регионами. К ним относятся Монтгомери , Алабама ; Франкфорт , Кентукки ; Довер , Делавэр ; Линкольн , Небраска ; Топика , Канзас ; Джефферсон-Сити , Миссури ; Лансинг , Мичиган ; Гаррисберг , Пенсильвания ; Мэдисон , Висконсин ; и Спрингфилд , Иллинойс . В Соединенных Штатах телевизионные станции, расположенные в столицах штатов или вблизи них, играют важную роль, поскольку они подробно освещают деятельность правительств штатов и распространяют информацию среди жителей своих штатов.
Производители телевизионных антенн часто давали своим топовым моделям антенн «с глубокими краями» такие характеристики, как «100 миль VHF/60 миль UHF», если антенна вообще обеспечивала прием UHF. (В практике электротехники диапазон частот, в котором должна использоваться антенна, является важным фактором при ее проектировании.)
Производители телевизоров часто относились к тюнерам UHF как к платным опциональным товарам, пока они не стали обязательными. Различные попытки FCC защитить станции UHF были встречены неоднозначно.
Ситуация начала улучшаться в 1960-х и 1970-х годах, но прогресс был медленным и трудным.
В то время как у более мелких ABC-TV и DuMont Networks было несколько филиалов в диапазоне УВЧ, [27] у National Educational Television и его преемника PBS их было еще больше.
Первоначальная SIN (Spanish International Network) была создана в 1962 году как предшественник современной сети Univision . Она была построена в основном станциями UHF, такими как KWEX-DT , Channel 41 в Сан-Антонио и KMEX-DT , Channel 34 в Лос-Анджелесе в 1962 году.
В 1970 году Тед Тернер приобрел испытывавшую трудности независимую станцию на канале 17 в Атланте , штат Джорджия, купив повторы популярных телешоу о бейсбольной команде Atlanta Braves и баскетбольной команде Atlanta Hawks .
Эта станция, переименованная в WTBS , была подключена в 1976 году к спутнику вместе с новыми премиум-каналами, такими как HBO , получив доступ к отдаленным рынкам кабельного телевидения и став первой из множества суперстанций , получившей общенациональное покрытие. В 1986 году Тернер приобрел всю фильмотеку MGM . Доступ Turner Broadcasting System к правам на фильмы оказался коммерчески ценным, поскольку прокат домашних видеокассет стал повсеместным в 1980-х годах.
В 1986 году группа станций Metromedia, принадлежащая и управляемая DuMont , была приобретена News Corporation и использована в качестве основы для перезапуска четвертой коммерческой сети , которая приобрела связи со многими бывшими независимыми станциями крупных городов, такими как Fox TV .
Fox изначально объединила бывшие независимые и UHF-станции. У нее были большие бюджеты на программирование, которых не хватало оригинальному DuMont. В конечном счете, на некоторых рынках ей удалось переманить существующие филиалы VHF от устоявшихся сетей Большой тройки, перебив цену CBS за программирование Национальной футбольной конференции в 1994 году и привлекая многих из филиалов этой сети. Различные более мелкие сети были созданы с намерением пойти по ее стопам, часто путем присоединения к разрозненному набору бывших независимых UHF-станций, которые в противном случае не имели бы сетевого программирования.
К 1994 году New World Communications переводила свои существующие станции из CBS в Fox на нескольких рынках , включая WJBK-TV 2 Detroit . Во многих случаях это вытолкнуло CBS на UHF; "U-62" как новый дом CBS в Детройте стал станцией WWJ-TV, принадлежащей CBS и управляемой ею, в 1995 году, получив доступ к аудитории, находящейся за тысячи миль, через спутниковое и кабельное телевидение .
Концентрация собственности на средства массовой информации , распространение кабельного и спутникового телевидения и переход на цифровое телевидение способствовали выравниванию качества вещания VHF и UHF. Различие между характеристиками UHF и VHF снизилось с появлением дополнительных сетей вещательного телевидения (Fox, The CW , MyNetworkTV , Univision , Telemundo и UniMás ) и снижением прямого приема OTA . Количество крупных независимых станций в крупных городах также сократилось, поскольку многие присоединились или сформировали новые сети.
Большинство цифровых телевизионных станций в настоящее время вещают в диапазоне UHF, как потому, что VHF уже был в значительной степени заполнен аналоговым телевидением, когда были построены цифровые объекты, так и из-за серьезных проблем с импульсным шумом на цифровых каналах с низким VHF . Хотя виртуальные схемы нумерации каналов обычно отображают номера каналов, такие как «2.1» или «6.1» для отдельных североамериканских наземных HDTV- передач, чаще всего это фактически сигналы UHF. Поэтому многие поставщики оборудования используют «антенну HDTV» или подобное брендинговое обозначение как почти синоним «антенны UHF». [ оригинальное исследование? ]
Наземное цифровое телевидение основано на схеме прямой коррекции ошибок , в которой предполагается, что канал имеет случайную частоту ошибок битов , и могут быть отправлены дополнительные биты данных, чтобы эти ошибки можно было исправить на приемнике. Хотя эта коррекция ошибок может хорошо работать в диапазоне УВЧ, где помехи в основном состоят из белого шума , она в значительной степени оказалась неадекватной на нижних каналах УКВ, где всплески импульсного шума нарушают весь канал на короткие промежутки времени. Короткий всплеск импульсного шума может быть небольшим раздражением для зрителей аналогового телевидения, но из-за фиксированной синхронизации и повторяющегося характера аналоговой видеосинхронизации обычно поддается восстановлению. Те же помехи могут оказаться достаточно серьезными, чтобы помешать надежному приему более хрупкого и более сжатого [ требуется ссылка ] цифрового телевидения ATSC . Ограничения по мощности также ниже на низких УКВ; цифровая станция УВЧ может быть лицензирована для передачи до мегаватта эффективной излучаемой мощности. Очень немногие станции вернулись на каналы VHF 2–6 после завершения перехода в 2009 году, и в основном они были сосредоточены в регионах Desert Southwest и Mountain West , где существует мало географических препятствий и смежных станций с совмещенным каналом. По крайней мере три четверти всех полноценных цифровых трансляций продолжали использовать передатчики UHF, а большинство других располагалось на каналах VHF с высоким диапазоном . На некоторых американских рынках, таких как Сиракузы, Нью-Йорк , не осталось ни одной полнофункциональной телевизионной станции VHF. [ необходима цитата ]
Единственным оставшимся ограничением UHF является его значительно сокращенный диапазон при наличии препятствий на местности. Это продолжает отрицательно влиять на прием цифрового телевидения UHF. Это ограничение потенциально может быть преодолено путем использования распределенной системы передачи . Несколько цифровых передатчиков UHF в тщательно выбранных местах могут быть синхронизированы как одночастотная сеть для создания индивидуальной зоны покрытия, соперничающей с зоной покрытия одного полномощного передатчика VHF.
Из-за неполноценности вещания в диапазоне УВЧ для аналогового телевидения FCC учитывает аудиторию станций УВЧ вдвое для целей своего национального предела доли рынка в 39%, политика, известная как скидка УВЧ . Правило было ненадолго отменено в сентябре 2016 года, при этом FCC сослалась на то, что правило устарело, поскольку почти все цифровые телевизионные каналы находятся в диапазоне УВЧ, и что политика использовалась вещателями как лазейка для увеличения своей доли рынка. [28] [29] [30] Однако в апреле 2017 года при новом комиссаре FCC Аджите Пае скидка была восстановлена. [31] [32]
Одно заметное исключение из исторических моделей, благоприятствующих вещателям VHF, существовало на телевизионных рынках, которые не могли претендовать на собственные станции VHF, поскольку они были зажаты между внешними границами станций VHF на двух или более крупных рынках. Такие города получили только лицензии UHF.
Поскольку все станции (включая филиалы сети) работали на УВЧ, приемники и антенны всех каналов стали обычным явлением на местном уровне, а станции УВЧ, подписавшие контракт еще в 1953 году, часто могли получить программы и аудиторию, необходимые для того, чтобы оставаться жизнеспособными в современную эпоху. [33]
Эти сообщества, известные как острова UHF , включали такие города, как Янгстаун, Огайо ; Три-Ситис, Вашингтон ; Спрингфилд, Массачусетс ; Элмира, Нью-Йорк ; Саут-Бенд, Индиана ; Форт-Уэйн, Индиана ; Пеория, Иллинойс ; Хантсвилл, Алабама ; Солсбери, Мэриленд ; Лексингтон, Кентукки ; и Скрантон, Пенсильвания . Другие более мелкие города, такие как Мэдисон, Висконсин ; Бейкерсфилд, Калифорния ; Фресно, Калифорния ; Форт-Майерс, Флорида ; Манкейто, Миннесота ; Уотертаун, Нью-Йорк ; Эри, Пенсильвания ; Колумбия, Южная Каролина ; и Гаррисберг, Пенсильвания, получили только одну лицензию VHF, что означает, что любые дополнительные программы должны были предоставляться либо UHF, либо удаленными станциями, либо маломощным вещанием . Первоначально на рынках Бейкерсфилда и Фресно были станции, работавшие на канале VHF ( KERO-TV на канале 10 и KFRE-TV на канале 12); эти рынки стали островами UHF между 1961 и 1963 годами после того, как FCC инициировала процесс разделения, при котором KERO-TV перешла на канал 23, а KFRE-TV — на канал 30. [34] [35] Распределения двух освобожденных каналов были перераспределены на близлежащие рынки; канал 10 был перераспределен на рынок Лас-Вегаса, штат Невада, в качестве пятого канала VHF (который будет использоваться KLVX , когда он подпишется в 1968 году), в то время как канал 12 будет перераспределен на рынок Санта-Барбары, штат Калифорния, в качестве третьего канала VHF (который будет использоваться KCOY-TV , когда он подпишется в 1964 году).
Очень маленькие передатчики UHF TV продолжают работать без программирования или коммерческой идентификации, вместо этого ретранслируя сигналы существующих станций полной мощности на меньшую область, плохо покрытую основным сигналом VHF. Такие передатчики называются « трансляторами », а не «станциями». Самые маленькие, принадлежащие местным муниципальным группам или исходным телевизионным станциям, нумеруются последовательно — W или K, за которыми следует номер канала, за которым следуют две последовательно выдаваемые буквы, что дает «позывной транслятора» в общем формате, который выглядит как K14AA через W69ZZ. Трансляторы и ретрансляторы также существуют на каналах VHF, но нечасто и со строго ограниченной мощностью.
Диапазон транслятора, каналы UHF TV 70–83, состоял в основном из этих небольших ретрансляторов; он был исключен из использования телевидения в 1983 году, когда крошечные ретрансляторы были перемещены в основном на более низкие каналы UHF. Сегмент диапазона 806–890 МГц в настоящее время используется в основном мобильными телефонами . Многие из этих передатчиков, если они все еще работают, были перемещены снова в 2011 году, поскольку каналы UHF 52–69 были потеряны в основном для мобильных телефонов во время перехода на DTV, и в третий раз к 2020 году, когда аукцион по распределению спектра беспроводной связи 2016 года исключил каналы 38–51.
Поскольку усовершенствования передающих станций уменьшили необходимость в этих трансляторах, небольшие передающие устройства и выделенные им частоты часто использовались для маломощного вещания; вместо того чтобы повторять удаленный сигнал, крошечный передатчик использовался для создания программ для небольшой локальной области.