Очень высокая частота ( ОВЧ ) — это обозначение ITU [1] для диапазона радиочастотных электромагнитных волн ( радиоволн ) от 30 до 300 мегагерц (МГц), с соответствующими длинами волн от десяти метров до одного метра. Частоты ниже ОВЧ обозначаются высокими частотами (ВЧ), а следующие более высокие частоты известны как сверхвысокие частоты (УВЧ).
Радиоволны УКВ распространяются в основном в пределах прямой видимости , поэтому они блокируются холмами и горами, хотя из-за рефракции они могут выходить за пределы визуального горизонта примерно на расстояние 160 км (100 миль). Обычно радиоволны в диапазоне ОВЧ используются в цифровом аудиовещании (DAB) и FM- радиовещании, телевещании , системах наземной мобильной радиосвязи двусторонней связи (чрезвычайные ситуации, бизнес, частное использование и военные), передаче данных на большие расстояния до нескольких десятков километров с помощью радиомодемов , любительской радиосвязи и морской связи . Системы связи и аэронавигации управления воздушным движением (например, VOR и ILS ) работают на расстоянии 100 километров (62 мили) или более от самолетов, находящихся на крейсерской высоте.
В Америке и во многих других частях света УКВ- диапазон I использовался для передачи аналогового телевидения . В рамках глобального перехода к цифровому наземному телевидению большинство стран требуют от вещательных компаний транслировать телевидение в диапазоне УКВ с использованием цифрового, а не аналогового кодирования.
Радиоволны в диапазоне ОВЧ распространяются в основном по путям прямой видимости и отражения от земли; в отличие от диапазона ВЧ, на более низких частотах наблюдается лишь некоторое отражение от ионосферы ( распространение небесной волны ). [2] Они не повторяют контур Земли, как земные волны , и поэтому блокируются холмами и горами, хотя, поскольку они слабо преломляются (изогнуты) атмосферой, они могут выходить за пределы визуального горизонта примерно на 160 км ( 100 миль). Они могут проникать сквозь стены зданий и приниматься внутри помещений, хотя в городских районах отражения от зданий вызывают многолучевое распространение , что может мешать приему телевизионных сигналов. Атмосферный радиошум и помехи ( RFI ) от электрооборудования представляют меньшую проблему в этом и более высоких диапазонах частот, чем на более низких частотах. Диапазон ОВЧ является первым диапазоном, в котором эффективные передающие антенны достаточно малы, чтобы их можно было устанавливать на транспортных средствах и портативных устройствах, поэтому этот диапазон используется для систем наземной мобильной радиосвязи двусторонней связи , таких как рации , и двусторонней радиосвязи. связь с самолетами ( Airband ) и кораблями ( морская радиосвязь ). Иногда, при подходящих условиях, волны УКВ могут распространяться на большие расстояния по тропосферным каналам из-за рефракции из-за температурных градиентов в атмосфере.
Дальность передачи УКВ зависит от мощности передатчика, чувствительности приемника и расстояния до горизонта, поскольку сигналы УКВ в нормальных условиях распространяются как явление, близкое к прямой видимости . Расстояние до радиогоризонта немного расширено по сравнению с геометрической линией видимости до горизонта, поскольку радиоволны слабо отклоняются атмосферой назад к Земле.
Приближение для расчета расстояния до горизонта по прямой видимости (на Земле):
Эти приближения справедливы только для антенн, расположенных на высотах, малых по сравнению с радиусом Земли. Они не обязательно могут быть точными в горных районах, поскольку ландшафт может быть недостаточно прозрачным для радиоволн.
В инженерных системах связи для оценки вероятной зоны покрытия предлагаемой передающей станции требуются более сложные расчеты. [ нужна цитата ]
УКВ - это первый диапазон, в котором длины волн достаточно малы, поэтому эффективные передающие антенны достаточно коротки, чтобы их можно было устанавливать на транспортных средствах и портативных устройствах. Четвертьволновая штыревая антенна на частотах УКВ имеет длину от 25 см до 2,5 метров (от 10 дюймов до 8 футов). Таким образом, длины волн VHF и UHF используются для двусторонней радиосвязи в транспортных средствах, самолетах, а также в портативных радиопередатчиках и рациях . В портативных радиостанциях обычно используются штыри или резиновые антенны-уточки , тогда как в базовых станциях обычно используются более крупные штыри из стекловолокна или коллинеарные массивы вертикальных диполей.
Что касается направленных антенн, то антенна Яги наиболее широко используется в качестве антенны с высоким коэффициентом усиления или «лучевой» антенны. Для приема телевидения используется Яги, а также логопериодическая антенна из-за ее более широкой полосы пропускания. Спиральные и турникетные антенны используются для спутниковой связи, поскольку в них используется круговая поляризация . Для еще большего усиления можно смонтировать несколько антенн Yagi или спиральных антенн вместе, чтобы получилась антенная решетка . Вертикальные коллинеарные решетки диполей можно использовать для создания всенаправленных антенн с высоким коэффициентом усиления , в которых большая часть мощности антенны излучается в горизонтальных направлениях. Телевизионные и FM-радиостанции используют коллинеарные решетки специализированных дипольных антенн, таких как антенны типа «крыло летучей мыши» .
Определенные части диапазона УКВ одинаково используются во всем мире. Некоторые национальные варианты использования подробно описаны ниже.
Телевизионному диапазону УКВ в Австралии первоначально были выделены каналы с 1 по 10, причем каналы 2, 7 и 9 были назначены для первоначальных служб в Сиднее и Мельбурне , а позже те же каналы были назначены в Брисбене , Аделаиде и Перте . Другие столицы и регионы использовали комбинацию этих и других частот по мере доступности. Первоначальным коммерческим службам в Хобарте и Дарвине были выделены каналы 6 и 8 соответственно, а не 7 или 9.
К началу 1960-х годов стало очевидно, что 10 каналов УКВ недостаточно для поддержки роста телевизионных услуг. Это было исправлено добавлением трех дополнительных частотных каналов 0, 5A и 11. Старые телевизоры, в которых использовались поворотные тюнеры, требовали настройки для приема этих новых каналов. Большинство телевизоров той эпохи не были оборудованы для приема этих передач, и поэтому были модифицированы за счет владельцев, чтобы иметь возможность настраиваться на эти диапазоны; в противном случае владельцу пришлось бы покупать новый телевизор.
Несколько телевизионных станций были закреплены за каналами 3, 4 и 5 УКВ, которые находились в диапазонах FM-радио, но еще не использовались для этой цели. Несколько примечательных примеров: NBN-3 Newcastle , WIN-4 Wollongong и ABC Newcastle на канале 5. В то время как некоторые станции Channel 5 были переведены на 5A в 1970-х и 80-х годах, начиная с 1990-х годов, Австралийское управление радиовещания начало процесс переместите эти станции в диапазоны УВЧ , чтобы освободить ценный спектр УКВ для его первоначальной цели - FM-радио. Кроме того, к 1985 году федеральное правительство решило, что новые телевизионные станции будут транслироваться в диапазоне УВЧ.
С тех пор стали доступны два новых канала ОВЧ, 9А и 12, которые используются в основном для цифровых услуг (например, ABC в столицах), а также для некоторых новых аналоговых услуг в региональных регионах. Поскольку канал 9A не используется для телевизионных услуг в Сиднее, Мельбурне, Брисбене, Аделаиде или Перте или вблизи них, цифровое радио в этих городах транслируется на блоках частот DAB 9A, 9B и 9C.
УКВ-радио также используется для морской радиосвязи [3] из-за его доступности на большие расстояния, сравнивая частоты УВЧ.
Пример распределения частот ОВЧ–УВЧ: [4]
До 2013 года четыре основные станции бесплатного вещания в Новой Зеландии использовали телевизионные диапазоны УКВ ( диапазон I и диапазон III ) для передачи сигналов новозеландским домохозяйствам. Другие станции, в том числе различные платные и региональные станции бесплатного вещания, были вынуждены вещать в диапазоне УВЧ , поскольку диапазон УКВ был сильно перегружен четырьмя станциями, делящими очень узкую полосу частот, которая была настолько переполнена, что одна или больше каналов не будут доступны в некоторых небольших городах.
Однако в конце 2013 года все телеканалы прекратили вещание в диапазонах УКВ, поскольку Новая Зеландия перешла на цифровое телевещание, требуя, чтобы все станции вещали либо на УВЧ, либо на спутнике (где УВЧ был недоступен) с использованием службы Freeview . [5]
Для получения дополнительной информации обратитесь к частотам австралийского телевидения .
Британское телевидение первоначально использовало диапазоны VHF I и III . Телевидение на УКВ было черно-белым и имело 405-строчный формат (хотя в конце 1950-х — начале 1960-х годов проводились эксперименты со всеми тремя цветовыми системами — NTSC , PAL и SECAM , адаптированными для 405-строчной системы).
Британское цветное телевидение транслировалось на УВЧ (каналы 21–69), начиная с конца 1960-х годов. С тех пор телевидение транслировалось как на ОВЧ, так и на УВЧ (УКВ представляет собой монохроматическое преобразование с понижением частоты 625-строчного цветного сигнала), за исключением BBC2 (который всегда вещал исключительно на УВЧ). Последние британские телевизионные передатчики УКВ закрылись 3 января 1985 года. Диапазон VHF III сейчас используется в Великобритании для цифрового аудиовещания , а диапазон VHF II используется для FM-радио , как и в большинстве стран мира.
Необычно то, что в Великобритании любительское радио находится на частоте 4 метра , 70–70,5 МГц.
Распределение частот между пользователями из США и Канады тесно скоординировано, поскольку большая часть населения Канады находится в пределах диапазона ОВЧ-радиосвязи от границы США. Определенные дискретные частоты зарезервированы для радиоастрономии . Общие службы в диапазоне ОВЧ:
Кабельное телевидение , хотя и не передается по воздуху, использует спектр частот, перекрывающий УКВ. [8]
Еще в 1938 году Федеральная комиссия связи США выделила телевизионное вещание в список каналов, включающий 19 каналов. Ситуация менялась еще трижды: в 1940 году, когда канал 19 был удален и несколько каналов изменили частоты, затем в 1946 году, когда телевидение перешло с 18 каналов на 13, снова с разными частотами, и, наконец, в 1948 году, когда был удален канал 1 (аналоговые каналы). 2–13 остаются такими, какими были, даже на кабельном телевидении ). [9] Каналы 14–19 позже появились в диапазоне УВЧ, а канал 1 остался неиспользованным.
87,5–87,9 МГц — это радиочастота, которая в большинстве стран мира используется для FM-вещания . Однако в Северной Америке эта полоса пропускания отведена 6-му телевизионному каналу УКВ (82–88 МГц). Аналоговый звук для телеканала 6 транслируется на частоте 87,75 МГц (регулируется до 87,74). Несколько станций, известных как Frankenstations , особенно те, которые присоединяются к франшизе Pulse 87 , работают на этой частоте как радиостанции, хотя они используют телевизионные лицензии. В результате FM-радиоприемники, подобные тем, что установлены в автомобилях и предназначены для настройки на этот диапазон частот, могут принимать звук для программ в аналоговом режиме на местном телеканале 6, находясь в Северной Америке. Эта практика в основном прекратилась с переходом на цифровое телевидение в 2009 году, хотя некоторые из них существуют до сих пор.
Канал FM-вещания на частоте 87,9 МГц обычно закрыт для FM-аудиовещания; он зарезервирован для перемещенных станций класса D, у которых нет других частот в обычном поддиапазоне 88,1–107,9 МГц, на которые можно было бы перейти. На данный момент только две станции имеют право работать на частоте 87,9 МГц: 10-ваттная KSFH в Маунтин-Вью, Калифорния , и 34-ваттный переводчик K200AA в Сан-Вэлли, Невада .
В некоторых странах, особенно в США и Канаде, ограниченная работа с низким энергопотреблением без лицензии доступна в диапазоне FM-вещания для таких целей, как микровещание и отправка выходного сигнала с компакт-дисков или цифровых медиаплееров на радиоприемники без разъемов для дополнительных входов, хотя в некоторых других странах это незаконно. Эта практика была легализована в Великобритании 8 декабря 2006 г. [10]
