Коротковолновое радио — это радиопередача с использованием радиочастот коротковолнового диапазона (КВ). Официального определения диапазона частот нет, но он всегда включает в себя весь диапазон высоких частот (ВЧ) , который простирается от 3 до 30 МГц (от 100 до 10 метров); выше диапазона средних частот (СЧ) , до нижней части диапазона УКВ .
Радиоволны коротковолнового диапазона могут отражаться или преломляться от слоя электрически заряженных атомов в атмосфере, называемого ионосферой . Поэтому короткие волны, направленные под углом в небо, могут отражаться обратно на Землю на больших расстояниях, за горизонт. Это называется небесной волной или «пропускным» распространением . Таким образом, коротковолновое радио можно использовать для связи на очень большие расстояния, в отличие от радиоволн более высокой частоты, которые распространяются по прямым линиям ( распространение в пределах прямой видимости ) и ограничены визуальным горизонтом, около 64 км (40 миль). .
Коротковолновые передачи радиопрограмм сыграли важную роль на заре истории радио. Во время Второй мировой войны он использовался как инструмент пропаганды среди международной аудитории. Расцвет международного коротковолнового вещания пришелся на период Холодной войны между 1960 и 1980 годами.
С широким внедрением других технологий распространения радиопрограмм, таких как спутниковое радио и кабельное вещание , а также IP-передачи , коротковолновое вещание потеряло значение. Инициативы по оцифровке вещания также не принесли плодов, и поэтому по состоянию на 2024 год [обновлять]немногие вещательные компании продолжают транслировать программы на коротких волнах.
Однако короткие волны по-прежнему важны в зонах боевых действий, например, во время российско-украинской войны , а коротковолновые передачи могут передаваться на тысячи миль от одного передатчика, что затрудняет их цензуру для государственных органов. Коротковолновая радиосвязь также часто используется в самолетах.
Название «коротковолновое» возникло на заре радио в начале 20 века, когда радиоспектр был разделен на длинноволновые (LW), средневолновые (MW) и коротковолновые (SW) диапазоны в зависимости от длины волны. . Коротковолновое радио получило свое название потому, что длины волн в этом диапазоне короче 200 м (1500 кГц), что обозначало первоначальный верхний предел диапазона средних частот , впервые использованного для радиосвязи. Диапазон средних волн вещания теперь превышает предел 200 м / 1500 кГц.
Ранняя радиотелеграфия на большие расстояния использовала длинные волны, ниже 300 килогерц (кГц) и выше 1000 м. К недостаткам этой системы относятся очень ограниченный спектр, доступный для связи на большие расстояния, а также очень дорогие передатчики , приемники и гигантские антенны. Длинные волны также трудно излучать направленно, что приводит к значительной потере мощности на больших расстояниях. До 1920-х годов коротковолновые частоты выше 1,5 МГц считались бесполезными для дальней связи и во многих странах предназначались для любительского использования. [2]
Гульельмо Маркони , пионер радио, поручил своему помощнику Чарльзу Сэмюэлю Франклину провести крупномасштабное исследование характеристик передачи коротковолновых волн и определить их пригодность для передачи на большие расстояния. Франклин установил на радиостанции Полдху в Корнуолле большую антенну мощностью 25 кВт. В июне и июле 1923 года беспроводная передача была завершена в ночное время на 97 метрах (около 3 МГц) от Полдху до яхты Маркони « Элеттра» на островах Зеленого Мыса . [3]
В сентябре 1924 года Маркони организовал передачу днем и ночью на 32 метра (около 9,4 МГц) от Полдху на свою яхту в гавани Бейрута , куда он приплыл, и был «удивлен», обнаружив, что может принимать сигналы. "в течение дня". [4] Франклин усовершенствовал направленную передачу, изобретя систему антенной решетки . [5] [6] В июле 1924 года Маркони заключил контракты с Главпочтамтом Великобритании (GPO) на установку высокоскоростных коротковолновых телеграфных цепей из Лондона в Австралию, Индию, Южную Африку и Канаду в качестве основного элемента Imperial Wireless. Цепь . Коротковолновая линия «Beam Wireless Service» из Великобритании в Канаду была введена в коммерческую эксплуатацию 25 октября 1926 года. Служба беспроводной связи Beam из Великобритании в Австралию, Южную Африку и Индию была введена в эксплуатацию в 1927 году .
Коротковолновая связь начала быстро развиваться в 1920-х годах. [7] К 1928 году более половины систем дальней связи перешли от трансокеанских кабелей и длинноволновых беспроводных услуг к коротковолновым, а общий объем трансокеанских коротковолновых коммуникаций значительно увеличился. Коротковолновые станции имели преимущества в стоимости и эффективности по сравнению с массивными длинноволновыми беспроводными установками. [8] Однако некоторые коммерческие станции длинноволновой связи использовались до 1960-х годов. Радиосвязи на большие расстояния также снизили потребность в новых кабелях, хотя кабели сохранили свои преимущества, заключающиеся в высокой безопасности и гораздо более надежном и качественном сигнале, чем коротковолновые.
Кабельные компании начали терять большие суммы денег в 1927 году. Серьезный финансовый кризис поставил под угрозу жизнеспособность кабельных компаний, которые были жизненно важны для стратегических британских интересов. Британское правительство созвало Имперскую конференцию по беспроводной и кабельной связи [9] в 1928 году, «чтобы изучить ситуацию, возникшую в результате конкуренции Beam Wireless с кабельными службами». Он рекомендовал и получил одобрение правительства на объединение всех зарубежных кабельных и беспроводных ресурсов Империи в одну систему, контролируемую недавно созданной в 1929 году компанией Imperial and International Communications Ltd. Название компании было изменено на Cable and Wireless Ltd. в 1934 году.
Возрождение кабелей дальней связи началось в 1956 году с прокладки ТАТ-1 через Атлантический океан, первого голосового кабеля на этом маршруте. Это обеспечило 36 высококачественных телефонных каналов, а вскоре за ними последовали кабели еще большей пропускной способности по всему миру. Конкуренция со стороны этих кабелей вскоре положила конец экономической целесообразности коротковолнового радио для коммерческой связи.
Радиолюбители также обнаружили, что связь на большие расстояния возможна в коротковолновых диапазонах. Ранние службы дальней связи использовали распространение поверхностных волн на очень низких частотах [10] , которые затухают на трассе на длинах волн короче 1000 метров. Использование этого метода на больших расстояниях и более высоких частотах означало большую потерю сигнала. Это, а также трудности с генерацией и обнаружением более высоких частот затруднили открытие распространения коротких волн для коммерческих служб.
Радиолюбители, возможно, провели первые успешные трансатлантические испытания в декабре 1921 года [11] , работая в 200-метровом средневолновом диапазоне (около 1500 кГц, внутри современного диапазона AM-вещания), который в то время был самой короткой длиной волны / самой высокой частотой, доступной для радиолюбителей. любительское радио. В 1922 году сотни североамериканских любителей были слышны в Европе на расстоянии 200 метров, и по крайней мере 20 североамериканских любителей услышали любительские сигналы из Европы. Первая двусторонняя связь между любителями из Северной Америки и Гавайев началась в 1922 году на высоте 200 метров. Хотя работа на длинах волн короче 200 метров была технически незаконной (но в то время допускалась, поскольку власти ошибочно полагали, что такие частоты бесполезны для коммерческого или военного использования), любители начали экспериментировать с этими длинами волн, используя новые электронные лампы , вскоре после мировой войны. Я.
Экстремальные помехи на более длинном краю диапазона 150–200 метров – официальных длин волн, выделенных любителям Второй национальной радиоконференцией [12] в 1923 году – вынудили любителей переходить на все более короткие длины волн; однако согласно правилам любители были ограничены длинами волн более 150 метров (2 МГц). Несколько удачливых любителей, получивших специальное разрешение на экспериментальную связь на длинах волн короче 150 метров, в 1923 году совершили сотни двусторонних контактов на большие расстояния на частоте 100 метров (3 МГц), включая первые трансатлантические двусторонние контакты. [13]
К 1924 году множество дополнительных любителей, получивших специальную лицензию, регулярно устанавливали трансокеанские контакты на расстояниях 6000 миль (9600 км) и более. 21 сентября 1924 года несколько любителей из Калифорнии завершили двусторонние контакты с любителем из Новой Зеландии . 19 октября любители Новой Зеландии и Англии завершили 90-минутный двусторонний контакт почти на другом конце света. 10 октября Третья национальная радиоконференция предоставила любителям США три коротковолновых диапазона [14] : 80 метров (3,75 МГц), 40 метров (7 МГц) и 20 метров (14 МГц). Они были распределены по всему миру, а диапазон 10 метров (28 МГц) был создан Вашингтонской международной радиотелеграфной конференцией [15] 25 ноября 1927 года. Диапазон 15 метров (21 МГц) был открыт для любителей в Соединенных Штатах 1 мая 1952 года. .
Коротковолновая радиочастотная энергия способна достигать любого места на Земле, поскольку на нее влияет ионосферное отражение обратно на Землю от ионосферы (феномен, известный как « распространение небесной волны »). Типичным явлением распространения коротких волн является появление зоны пропуска , в которой прием прекращается. При фиксированной рабочей частоте большие изменения ионосферных условий могут создавать зоны пропуска в ночное время.
В результате многослойной структуры ионосферы распространение часто одновременно происходит по разным путям, рассеянным слоями «E» или «F» и с разным количеством переходов, и это явление может нарушаться при использовании определенных методов. В частности, для нижних частот коротковолнового диапазона поглощение радиочастотной энергии в самом нижнем слое ионосферы, слое «D» , может накладывать серьезные ограничения. Это происходит из-за столкновений электронов с нейтральными молекулами, которые поглощают часть энергии радиочастот и преобразуют ее в тепло. [16] Прогнозы распространения космических волн зависят от:
Для включения информации в коротковолновый сигнал используются несколько различных типов модуляции .
Амплитудная модуляция — самый простой тип и наиболее часто используемый для коротковолнового радиовещания . Мгновенная амплитуда несущей контролируется амплитудой сигнала (например, речи или музыки). В приемнике простой детектор извлекает нужный сигнал модуляции из несущей. [18]
Однополосная передача представляет собой форму амплитудной модуляции, но по сути фильтрует результат модуляции. Амплитудно-модулированный сигнал имеет частотные составляющие как выше, так и ниже несущей частоты . Если один набор этих компонентов удаляется вместе с остаточной несущей, передается только оставшийся набор. Это снижает мощность передачи, поскольку примерно 2/3 энергии, передаваемой AM-сигналом, находится в несущей, которая не требуется для восстановления информации, содержащейся в сигнале . Это также уменьшает полосу пропускания сигнала , позволяя использовать менее половины полосы пропускания AM-сигнала. [18]
Недостаток заключается в том, что приемник более сложен, поскольку для восстановления сигнала он должен заново создавать несущую. Небольшие ошибки в процессе обнаружения сильно влияют на высоту принимаемого сигнала. В результате одна боковая полоса не используется для музыки или общего вещания. Одна боковая полоса используется для голосовой связи на большие расстояния морскими и воздушными судами, гражданским диапазоном и радиолюбителями. В любительской радиосвязи нижняя боковая полоса (LSB) обычно используется ниже 10 МГц, а USB (верхняя боковая полоса) выше 10 МГц, нелюбительские службы используют USB независимо от частоты.
Рудиментарная боковая полоса передает несущую и одну полную боковую полосу, но отфильтровывает большую часть другой боковой полосы. Это компромисс между AM и SSB, позволяющий использовать простые приемники, но требующий почти такой же мощности передатчика, как и AM. Его главное преимущество заключается в том, что используется только половина полосы пропускания AM-сигнала. Он используется канадской станцией стандартного времени CHU . Рудиментарная боковая полоса использовалась для аналогового телевидения и ATSC , системы цифрового телевидения , используемой в Северной Америке.
Узкополосная частотная модуляция (NBFM или NFM) обычно используется на частотах выше 20 МГц. Из-за того, что требуется большая полоса пропускания, NBFM обычно используется для связи в диапазоне ОВЧ . Правила ограничивают полосу пропускания сигнала, передаваемого в ВЧ-диапазонах, и преимущества частотной модуляции максимальны, если FM-сигнал имеет широкую полосу пропускания. NBFM ограничен передачами на короткие расстояния из-за многофазных искажений, создаваемых ионосферой. [19]
Digital Radio Mondiale (DRM) — это цифровая модуляция для использования в диапазонах ниже 30 МГц. Это цифровой сигнал, как и режимы передачи данных, описанные ниже, но он предназначен для передачи звука, как и аналоговые режимы, описанные выше.
Непрерывная волна (CW) представляет собой временную манипуляцию синусоидальной несущей, используемую для связи с помощью кода Морзе и факсимильных телетайпных передач Хеллшрайбера . Это режим данных, хотя его часто указывают отдельно. [20] Обычно он принимается через нижний или верхний режимы SSB. [18]
Радиотелетайп , факс, цифровое телевидение, телевидение с медленным сканированием и другие системы используют формы частотной манипуляции или звуковые поднесущие на коротковолновой несущей. Для их декодирования обычно требуется специальное оборудование, например программное обеспечение на компьютере, оснащенном звуковой картой.
Обратите внимание, что в современных системах с компьютерным управлением цифровые режимы обычно передаются путем подключения звукового выхода компьютера к входу SSB радиоприемника.
Некоторые признанные пользователи коротковолновых радиодиапазонов могут включать:
Спорадическими или нетрадиционными пользователями коротковолновых диапазонов могут быть:
Всемирная конференция радиосвязи (WRC), организованная под эгидой Международного союза электросвязи , распределяет полосы для различных служб на конференциях каждые несколько лет. Последний WRC состоялся в 2019 году. [28]
На ВКР-97 1997 года эти полосы были выделены для международного радиовещания . Коротковолновые каналы AM-вещания выделены с разделением 5 кГц для традиционного аналогового аудиовещания:
Хотя страны обычно следуют присвоенным диапазонам, между странами и регионами могут быть небольшие различия. Например, в официальном плане частот Нидерландов [ 29 ] диапазон 49 м начинается с 5,95 МГц, диапазон 41 м заканчивается на 7,45 МГц, диапазон 11 м начинается с 25,67 МГц, а диапазон 120 м, 90 м и 120 м заканчивается на 7,45 МГц. Диапазоны 60 м отсутствуют вообще. Международные вещательные компании иногда работают за пределами обычных полос, выделенных WRC, или используют внеканальные частоты. Это делается из практических соображений или для привлечения внимания на переполненных полосах (60 м, 49 м, 40 м, 41 м, 31 м, 25 м).
Новый формат цифрового аудиовещания для коротковолнового DRM работает с каналами 10 кГц или 20 кГц. В настоящее время ведутся дискуссии относительно конкретного распределения полос для DRM, поскольку оно в основном передается в формате 10 кГц.
Мощность, используемая коротковолновыми передатчиками, колеблется от менее одного ватта для некоторых экспериментальных и любительских радиопередач до 500 киловатт и выше для межконтинентальных радиовещательных станций и загоризонтных радиолокаторов . Коротковолновые передающие центры часто используют специальные конструкции антенн (например, антенную технологию ALLISS ) для концентрации радиоэнергии в целевой области.
Коротковолновая волна обладает рядом преимуществ перед более новыми технологиями:
Иногда считается, что преимущества коротковолнового радио перевешиваются его недостатками, в том числе:
По оценкам Азиатско-Тихоокеанского телекоммуникационного сообщества, в 2002 году использовалось около 600 миллионов коротковолновых радиовещательных приемников. [32] WWCR утверждает, что во всем мире существует 1,5 миллиарда коротковолновых приемников. [33]
Многие любители слушают коротковолновые радиовещатели. В некоторых случаях цель состоит в том, чтобы услышать как можно больше станций из как можно большего числа стран ( DXing ) ; другие слушают специализированные коротковолновые передачи, или «утэ», такие как морские, военно-морские, авиационные или военные сигналы. Другие сосредотачиваются на разведывательных сигналах от номерных станций , станций, которые передают странные передачи, обычно для разведывательных операций, или на двусторонней связи радиолюбителей. Некоторые слушатели коротких волн ведут себя аналогично «скрытым» в Интернете: они только слушают и никогда не пытаются послать свои собственные сигналы. Другие слушатели участвуют в клубах, или активно отправляют и получают QSL-карточки, или начинают заниматься радиолюбительством и начинают вести передачи самостоятельно.
Многие слушатели настраивают коротковолновые диапазоны на программы станций, вещающих для широкой аудитории (таких как Radio Taiwan International , China Radio International , Voice of America , Radio France Internationale , BBC World Service , Voice of Korea , Radio Free Sarawak и т. д.). Сегодня, благодаря развитию Интернета, любитель может слушать коротковолновые сигналы через коротковолновые приемники с дистанционным или веб-управлением по всему миру, даже не имея коротковолнового радиоприемника. [34] Многие международные вещательные компании предлагают потоковое аудио в прямом эфире на своих веб-сайтах, а некоторые полностью закрыли свои коротковолновые службы или серьезно сократили их в пользу передачи через Интернет. [35]
Слушатели коротких волн, или SWL, могут получить QSL-карточки от радиовещательных компаний, коммунальных станций или радиолюбителей в качестве трофеев своего хобби. Некоторые радиостанции даже выдают слушателям коротких волн специальные сертификаты, вымпелы, наклейки и другие жетоны и рекламные материалы.
Некоторых музыкантов привлекли уникальные звуковые характеристики коротковолнового радио, которое из-за характера амплитудной модуляции, различных условий распространения и наличия помех обычно имеет более низкую точность воспроизведения, чем местные передачи (особенно через FM-станции). Коротковолновые передачи часто имеют всплески искажений и «полую» потерю четкости звучания на определенных звуковых частотах, изменяя гармоники естественного звука и временами создавая странное «космическое» качество из-за эха и фазовых искажений. Воспоминания об искажениях приема коротких волн были включены в рок- и классические композиции с помощью задержек или контуров обратной связи, эквалайзеров или даже игры на коротковолновых радиоприемниках в качестве живых инструментов. Фрагменты передач были микшированы в электронные звуковые коллажи и живые музыкальные инструменты с помощью аналоговых лент или цифровых сэмплов . Иногда звуки инструментов и существующие музыкальные записи изменяются путем ремикширования или эквалайзера с добавлением различных искажений, чтобы имитировать искаженные эффекты приема коротковолнового радио. [36] [37]
Первыми попытками серьезных композиторов включить радиоэффекты в музыку, возможно, были попытки русского физика и музыканта Леона Термена [38] , который в 1928 году усовершенствовал форму радиогенератора в качестве музыкального инструмента ( регенеративные схемы в радиоприемниках того времени были склонны к к нарушению колебаний , добавлению к музыке и речи различных тональных гармоник ); и в том же году его изобретатель Морис Мартено , французский виолончелист и бывший радиотелеграфист, разработал французский инструмент под названием Ondes Martenot . Карлхайнц Штокхаузен использовал коротковолновое радио и эффекты в таких произведениях, как «Гимнен » (1966–1967), «Курцвеллен» (1968), адаптированных к двухсотлетию Бетховена в опусе 1970 года с отфильтрованными и искаженными фрагментами произведений Бетховена — « Спираль » (1968), «Полюс» , «Экспо» (оба 1969 года). –1970) и Михаэлион (1997). [36]
Кипрский композитор Яннис Кириакидес включил передачи коротковолновых станций в свою кантату ConSPIracy 1999 года . [39]
Хольгер Чукай , студент Штокхаузена, был одним из первых, кто использовал короткие волны в контексте рок-музыки . [37] В 1975 году немецкая группа электронной музыки Kraftwerk записала полноценный концептуальный альбом , основанный на имитации радиоволн и коротковолновых звуков, под названием Radio-Activity . [40] Ежемесячные передачи The 's Radio Cineola в значительной степени опирались на звук коротковолнового радио. [41]
Развитие прямого вещания со спутников снизило спрос на коротковолновое приемное оборудование, но коротковолновых вещателей все еще существует большое количество. Ожидается, что новая технология цифрового радио Digital Radio Mondiale (DRM) улучшит качество коротковолнового звука с очень плохого до адекватного. [42] [43] Будущее коротковолновой радиосвязи находится под угрозой из-за развития связи по линиям электропередачи (PLC), также известной как широкополосная связь по линиям электропередачи (BPL), которая использует поток данных, передаваемый по неэкранированным линиям электропередачи. Поскольку используемые частоты BPL перекрываются с коротковолновыми диапазонами, серьезные искажения могут затруднить или сделать невозможным прослушивание аналоговых коротковолновых радиосигналов вблизи линий электропередачи. [44]
По словам Энди Сеннитта, бывшего редактора World Radio TV Handbook ,
Коротковолновая технология — устаревшая технология, дорогая и экологически вредная. Некоторые страны придерживаются этого подхода, но большинство из них осознало тот факт, что дни славы коротковолнового диапазона прошли. Религиозные вещатели по-прежнему будут использовать его, поскольку их не слишком заботит количество слушателей. [42]
Однако Томас Уизерспун, редактор коротковолнового новостного сайта SWLingPost.com , написал, что
Коротковолновая связь остается наиболее доступным международным средством связи, которое по-прежнему обеспечивает слушателям защиту полной анонимности. [45]
В 2018 году Найджел Фрай, руководитель отдела распространения BBC World Service Group,
Я все еще вижу место для коротковолнового телевидения в 21 веке, особенно для охвата районов мира, подверженных стихийным бедствиям, разрушающим местное вещание и инфраструктуру Интернета. [42]
Во время вторжения России в Украину в 2022 году Всемирная служба Би-би-си запустила две новые коротковолновые частоты для слушателей в Украине и России , транслируя обновления новостей на английском языке, чтобы избежать цензуры со стороны российского государства . [46]
{{cite magazine}}: Журналу Cite требуется |magazine=( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )В исторической справке рассказывается о Международной радиотелеграфной конференции 4 октября 1927 года, ее интригах и последствиях.