Коротковолновое радио — это радиопередача с использованием радиочастот в коротковолновых диапазонах (КВ). Официального определения диапазона диапазона не существует, но он всегда включает в себя весь диапазон высоких частот (КВ) , который простирается от 3 до 30 МГц (100 (точно 99,930819333) до 10 (точно 9,9930819333) метров); выше диапазона средних частот (СЧ) , до нижней части диапазона УКВ .
Радиоволны в коротковолновом диапазоне 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 горизонтом. Это называется распространением небесной волны или «проскальзыванием» . Таким образом, коротковолновое радио можно использовать для связи на очень больших расстояниях, в отличие от радиоволн более высокой частоты, которые распространяются по прямым линиям ( распространение по прямой видимости ) и ограничены визуальным горизонтом, около 64 км (40 миль).
Коротковолновые трансляции радиопрограмм играли важную роль на ранних этапах истории радио. Во время Второй мировой войны они использовались в качестве пропагандистского инструмента для 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 передачи на основе IP , коротковолновое вещание утратило свое значение. Инициативы по оцифровке вещания также не принесли плодов, и по состоянию на 2024 год лишь [обновлять]немногие вещатели продолжают транслировать программы на коротких волнах.
Однако короткие волны остаются важными в зонах военных действий, например, в русско-украинской войне , и передачи на коротких волнах могут передаваться на тысячи миль от одного передатчика, что затрудняет их цензуру со стороны государственных органов. Коротковолновое радио также часто используется самолетами.
Название «коротковолновый» возникло в начале 20-го века, когда радиоспектр был разделен на диапазоны длинных волн (ДВ), средних волн (СВ) и коротких волн (КВ) в зависимости от длины волны. Коротковолновое радио получило свое название, потому что длины волн в этом диапазоне короче 200 м (1500 кГц), что ознаменовало первоначальный верхний предел диапазона средних частот , впервые использованного для радиосвязи. Диапазон вещательных средних волн теперь простирается выше предела 200 м / 1500 кГц.
Ранняя дальняя радиотелеграфия использовала длинные волны, ниже 300 килогерц (кГц) / выше 1000 м. Недостатки этой системы включали очень ограниченный спектр, доступный для дальней связи, и очень дорогие передатчики , приемники и гигантские антенны. Длинные волны также трудно направлять направленно, что приводило к значительной потере мощности на больших расстояниях. До 1920-х годов короткие волны выше 1,5 МГц считались бесполезными для дальней связи и были предназначены во многих странах для любительского использования. [2]
Гульельмо Маркони , пионер радио, поручил своему помощнику Чарльзу Сэмюэлю Франклину провести масштабное исследование характеристик передачи коротких волн и определить их пригодность для передачи на большие расстояния. Франклин установил большую антенну на станции Poldhu Wireless в Корнуолле , работающую на мощности 25 кВт. В июне и июле 1923 года беспроводные передачи были завершены в течение ночи на 97 метрах (около 3 МГц) с Poldhu на яхту Маркони Elettra на островах Зеленого Мыса . [3]
В сентябре 1924 года Маркони организовал дневные и ночные передачи на 32-метровой частоте (около 9,4 МГц) из Полду на свою яхту в гавани Бейрута , куда он приплыл, и был «изумлён», обнаружив, что может принимать сигналы «в течение всего дня». [4] Франклин продолжил совершенствовать направленную передачу, изобретя систему антенных решеток с занавесками . [5] [6] В июле 1924 года Маркони заключил контракты с британским Главным почтамтом (GPO) на установку высокоскоростных коротковолновых телеграфных цепей из Лондона в Австралию, Индию, Южную Африку и Канаду в качестве основного элемента Имперской беспроводной цепи . Коротковолновая «Beam Wireless Service» из Великобритании в Канаду начала коммерческую эксплуатацию 25 октября 1926 года. Beam Wireless Services из Великобритании в Австралию, Южную Африку и Индию начали работать в 1927 году. [3]
Коротковолновая связь начала быстро расти в 1920-х годах. [7] К 1928 году более половины дальней связи перешли с трансокеанских кабелей и длинноволновых беспроводных служб на короткие волны, а общий объем трансокеанской коротковолновой связи значительно увеличился. Коротковолновые станции имели преимущества по стоимости и эффективности по сравнению с массивными длинноволновыми беспроводными установками. [8] Однако некоторые коммерческие длинноволновые станции связи оставались в эксплуатации до 1960-х годов. Радиоканалы дальней связи также сократили потребность в новых кабелях, хотя кабели сохранили свои преимущества высокой безопасности и гораздо более надежного и качественного сигнала, чем коротковолновые.
Кабельные компании начали терять большие суммы денег в 1927 году. Серьёзный финансовый кризис поставил под угрозу жизнеспособность кабельных компаний, которые были жизненно важны для стратегических интересов Британии. Британское правительство созвало Imperial Wireless and Cable Conference [9] в 1928 году «для изучения ситуации, возникшей в результате конкуренции Beam Wireless с Cable Services». Она рекомендовала и получила одобрение правительства на объединение всех заграничных 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 дальних кабелей началось в 1956 году с прокладкой TAT-1 через Атлантический океан, первого кабеля голосовой частоты на этом маршруте. Это обеспечило 36 высококачественных телефонных каналов, и вскоре за ним последовали кабели еще большей емкости по всему миру. Конкуренция со стороны этих кабелей вскоре положила конец экономической жизнеспособности коротковолнового радио для коммерческой связи.
Радиолюбители также обнаружили, что связь на большие расстояния возможна на коротких волнах. Ранние службы дальней связи использовали распространение поверхностных волн на очень низких частотах , [10] которые затухают вдоль пути на длинах волн короче 1000 метров. Более длинные расстояния и более высокие частоты при использовании этого метода означали большую потерю сигнала. Это, а также трудности генерации и обнаружения 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 диапазоне средних волн 200 метров (около 1500 кГц, внутри современного диапазона AM-вещания), который в то время был самой короткой длиной волны / самой высокой частотой, доступной любительскому радио. В 1922 году сотни североамериканских радиолюбителей были услышаны в Европе на 200 метрах, и по крайней мере 20 североамериканских радиолюбителей услышали любительские сигналы из Европы. Первая двусторонняя связь между североамериканскими и гавайскими радиолюбителями началась в 1922 году на 200 метрах. Хотя работа на длинах волн короче 200 метров была технически незаконной (но терпимой в то время, поскольку власти ошибочно полагали, что такие частоты бесполезны для коммерческого или военного использования), радиолюбители начали экспериментировать с этими длинами волн, используя недавно появившиеся электронные лампы вскоре после Первой мировой войны.
Экстремальные помехи на длинной границе 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 любители были ограничены правилами длинами волн длиннее 150 метров (2 МГц). Несколько счастливчиков-любителей, получивших специальное разрешение на экспериментальную связь на длинах волн короче 150 метров, провели сотни дальних двусторонних контактов на 100 метрах (3 МГц) в 1923 году, включая первые трансатлантические двусторонние контакты. [13]
К 1924 году многие дополнительные специально лицензированные любители регулярно проводили трансокеанские контакты на расстояниях 6000 миль (9600 км) и более. 21 сентября 1924 года несколько любителей в Калифорнии провели двусторонние контакты с любителем в Новой Зеландии . 19 октября любители в Новой Зеландии и Англии провели 90-минутный двусторонний контакт почти на полпути вокруг света. 10 октября Третья национальная радиоконференция предоставила американским любителям [14] три коротковолновых диапазона : 80 метров (3,75 МГц), 40 метров (7 МГц) и 20 метров (14 МГц). Они были выделены по всему миру, в то время как 10-метровый диапазон (28 МГц) был создан Вашингтонской международной радиотелеграфной конференцией [15] 25 ноября 1927 года. 15-метровый диапазон (21 МГц) был открыт для любителей в Соединенных Штатах 1 мая 1952 года.
Коротковолновая радиочастотная энергия способна достигать любого места на Земле, поскольку она подвержена влиянию ионосферного отражения обратно на Землю ионосферой ( явление, известное как « распространение небесной волны »). Типичным явлением коротковолнового распространения является возникновение зоны пропуска , где прием прекращается. При фиксированной рабочей частоте большие изменения в ионосферных условиях могут создавать зоны пропуска ночью.
В результате многослойной структуры ионосферы распространение часто происходит одновременно по разным путям, рассеиваясь слоем «E» или «F» и с разным числом скачков, явление, которое может быть нарушено для определенных методов. В частности, для более низких 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, поглощающих часть энергии радиочастоты и преобразующих ее в тепло. [16] Прогнозы распространения небесной волны зависят от:
Для включения информации в коротковолновый сигнал используется несколько различных типов модуляции .
Амплитудная модуляция является самым простым типом и наиболее часто используется для коротковолнового вещания . Мгновенная амплитуда несущей контролируется амплитудой сигнала (речи или музыки, например). В приемнике простой детектор восстанавливает желаемый сигнал модуляции из несущей. [18]
Однополосная передача является формой амплитудной модуляции, но по сути фильтрует результат модуляции. Амплитудно-модулированный сигнал имеет частотные компоненты как выше, так и ниже несущей частоты . Если один набор этих компонентов устраняется, а также остаточная несущая, передается только оставшийся набор. Это снижает мощность передачи, так как примерно 2 ⁄ энергии, посылаемой AM-сигналом, находится в несущей, которая не нужна для восстановления информации, содержащейся в сигнале. Это также уменьшает полосу пропускания сигнала , позволяя использовать менее половины полосы пропускания AM-сигнала. [18]
Недостатком является то, что приемник более сложен, так как он должен заново создавать несущую для восстановления сигнала. Небольшие ошибки в процессе обнаружения сильно влияют на высоту принимаемого сигнала. В результате однополосная связь не используется для музыки или общего вещания. Однополосная связь используется для дальней голосовой связи на кораблях и самолетах, в гражданской полосе и для радиолюбителей. 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.
Остаточная 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 AM. Его главное преимущество заключается в том, что используется только половина полосы пропускания сигнала AM. Он используется канадской станцией стандартного сигнала времени CHU . Остаточная боковая полоса использовалась для аналогового телевидения и ATSC , цифровой телевизионной системой, используемой в Северной Америке.
Узкополосная частотная модуляция (NBFM или NFM) обычно используется выше 20 МГц. Из-за большей требуемой полосы пропускания NBFM обычно используется для связи VHF . Правила ограничивают полосу пропускания сигнала, передаваемого в диапазонах HF, и преимущества частотной модуляции максимальны, если сигнал FM имеет широкую полосу пропускания. NBFM ограничена 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 данных ниже, но он предназначен для передачи аудио, как и аналоговые режимы выше.
Непрерывная волна (CW) — это манипуляция синусоидальной несущей, используемая для связи с помощью кода Морзе и телетайпных передач на основе факсимиле Hellschreiber . Это режим передачи данных, хотя часто указывается отдельно. [20] Обычно он принимается через нижний или верхний режимы SSB. [18]
Радиотелетайп , факс, цифровое, медленносканирующее телевидение и другие системы используют формы частотной манипуляции или аудиоподнесущих на коротковолновом носителе. Обычно для декодирования требуется специальное оборудование, например программное обеспечение на компьютере, оснащенном звуковой картой.
Обратите внимание, что в современных компьютерных системах цифровые режимы обычно передаются путем соединения звукового выхода компьютера с SSB-входом радиоприемника.
Некоторые постоянные пользователи коротковолновых радиодиапазонов могут включать в себя:
К спорадическим или нетрадиционным пользователям коротковолновых диапазонов могут относиться:
Всемирная конференция радиосвязи (ВКР), организованная под эгидой Международного союза электросвязи , распределяет полосы для различных служб на конференциях каждые несколько лет. Последняя ВКР состоялась в 2023 году. [28]
Начиная с ВКР-97 в 1997 году эти полосы были выделены для международного вещания . Каналы вещания на коротких волнах AM выделены с разнесением 5 кГц для традиционного аналогового аудиовещания:
Хотя страны обычно следуют назначенным диапазонам, между странами или регионами могут быть небольшие различия. Например, в официальном плане диапазонов Нидерландов [ 29] диапазон 49 м начинается на 5,95 МГц, диапазон 41 м заканчивается на 7,45 МГц, диапазон 11 м начинается на 25,67 МГц, а диапазоны 120 м, 90 м и 60 м вообще отсутствуют. Международные вещатели иногда работают за пределами обычных выделенных WRC диапазонов или используют внеканальные частоты. Это делается по практическим соображениям или для привлечения внимания в переполненных диапазонах (60 м, 49 м, 40 м, 41 м, 31 м, 25 м).
Новый формат цифрового аудиовещания для коротковолнового DRM работает на каналах 10 кГц или 20 кГц. Ведутся некоторые обсуждения относительно выделения определенного диапазона для DRM, поскольку он в основном передается в формате 10 кГц.
Мощность, используемая коротковолновыми передатчиками, варьируется от менее одного ватта для некоторых экспериментальных и любительских радиопередач до 500 киловатт и выше для межконтинентальных вещателей и загоризонтных радаров . Коротковолновые передающие центры часто используют специализированные конструкции антенн (например, антенную технологию ALLISS ) для концентрации радиоэнергии в целевой области.
Короткие волны обладают рядом преимуществ по сравнению с новыми технологиями:
Преимущества коротковолнового радио иногда перевешиваются его недостатками, среди которых:
По оценкам Азиатско-Тихоокеанского телекоммуникационного сообщества, в 2002 году в эксплуатации находилось около 600 миллионов коротковолновых радиоприемников. [32] WWCR утверждает, что во всем мире насчитывается 1,5 миллиарда коротковолновых приемников. [33]
Многие любители слушают коротковолновых вещателей. В некоторых случаях цель состоит в том, чтобы услышать как можно больше станций из как можно большего числа стран ( DXing ) ; другие слушают специализированные коротковолновые утилиты, или «ute», передачи, такие как морские, военно-морские, авиационные или военные сигналы. Другие сосредотачиваются на разведывательных сигналах от числовых станций , станций, которые передают странные передачи, как правило, для разведывательных операций, или двусторонней связи радиолюбителей. Некоторые слушатели коротких волн ведут себя аналогично «скрытникам» в Интернете, в том смысле, что они только слушают и никогда не пытаются посылать свои собственные сигналы. Другие слушатели участвуют в клубах или активно отправляют и получают QSL-карточки, или вовлекаются в любительское радио и начинают передавать самостоятельно.
Многие слушатели настраивают коротковолновые диапазоны на программы станций, вещающих на широкую аудиторию (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, радиолюбители могут слушать коротковолновые сигналы с помощью дистанционно управляемых или веб-управляемых коротковолновых приемников по всему миру, даже не владея коротковолновым радио. [34] Многие международные вещатели предлагают потоковое аудио в реальном времени на своих веб-сайтах, а некоторые полностью закрыли свою коротковолновую службу или существенно сократили ее в пользу передачи через Интернет. [35]
Слушатели коротких волн, или SWL, могут получить QSL-карточки от вещателей, коммунальных станций или радиолюбителей в качестве трофеев хобби. Некоторые станции даже выдают специальные сертификаты, вымпелы, наклейки и другие жетоны и рекламные материалы слушателям коротких волн.
Некоторые музыканты были привлечены уникальными слуховыми характеристиками коротковолнового радио, которое – из-за характера амплитудной модуляции, различных условий распространения и наличия помех – обычно имеет более низкую точность, чем местные трансляции (особенно через FM-станции). Коротковолновые передачи часто имеют всплески искажений и «пустое» звучание, потерю ясности на определенных слуховых частотах, изменяя гармоники естественного звука и создавая порой странное «космическое» качество из-за эха и фазовых искажений. Вызывания искажений коротковолнового приема были включены в рок- и классические композиции с помощью задержек или петель обратной связи, эквалайзеров или даже игры коротковолновых радиостанций как живых инструментов. Фрагменты трансляций были смикшированы в электронные звуковые коллажи и живые музыкальные инструменты с помощью аналоговых ленточных петель или цифровых сэмплов . Иногда звуки инструментов и существующих музыкальных записей изменяются путем ремикширования или эквализации с добавлением различных искажений, чтобы воспроизвести искаженные эффекты приема коротковолнового радио. [36] [37]
Первые попытки серьезных композиторов включить радиоэффекты в музыку, возможно, были предприняты русским физиком и музыкантом Львом Терменом [38], который усовершенствовал форму радиогенератора как музыкального инструмента в 1928 году ( регенеративные схемы в радиоприемниках того времени были склонны к сбоям в колебаниях , добавляя различные тональные гармоники к музыке и речи); и в том же году была разработана французская разработка под названием « волны Мартено» ее изобретателем Морисом Мартено , французским виолончелистом и бывшим беспроволочным телеграфистом. Карлхайнц Штокхаузен использовал коротковолновое радио и эффекты в таких работах, как Hymnen (1966–1967), Kurzwellen (1968) — адаптированный к двухсотлетию Бетховена в Opus 1970 с отфильтрованными и искаженными фрагментами произведений Бетховена — Spiral (1968), Pole , Expo (обе 1969–1970) и Michaelion (1997). [36]
Кипрский композитор Яннис Кириакидес включил передачи коротковолновых числовых станций в свою кантату ConSPIracy 1999 года . [39]
Хольгер Чукай , ученик Штокхаузена, был одним из первых, кто использовал короткие волны в контексте рок-музыки . [37] В 1975 году немецкая электронная музыкальная группа Kraftwerk записала полноценный концептуальный альбом на основе имитированных радиоволн и коротковолновых звуков под названием Radio-Activity . [40] Ежемесячные передачи The Radio Cineola в значительной степени опирались на звук коротковолнового радио. [41]
Развитие прямых трансляций со спутников снизило спрос на оборудование для коротковолновых приемников, но все еще существует большое количество коротковолновых вещателей. Ожидается, что новая цифровая радиотехнология, Digital Radio Mondiale (DRM), улучшит качество звука на коротких волнах с очень плохого до приемлемого. [42] [43] Будущее коротковолнового радио находится под угрозой из-за развития связи по линиям электропередач (PLC), также известной как широкополосная связь по линиям электропередач (BPL), которая использует поток данных, передаваемый по неэкранированным линиям электропередач. Поскольку используемые частоты BPL перекрываются с коротковолновыми диапазонами, серьезные искажения могут сделать прослушивание аналоговых коротковолновых радиосигналов вблизи линий электропередач затруднительным или невозможным. [44]
По словам Энди Сеннитта, бывшего редактора World Radio TV Handbook ,
Короткие волны — устаревшая технология, которая дорога и неблагоприятна для окружающей среды. Несколько стран продолжают ее использовать, но большинство из них смирились с тем, что славные дни коротких волн прошли. Религиозные вещатели все равно будут ее использовать, потому что их не слишком волнует количество слушателей. [42]
Однако Томас Уизерспун, редактор сайта коротковолновых новостей SWLingPost.com, написал, что
Короткие волны остаются наиболее доступным международным средством связи, которое по-прежнему обеспечивает слушателям защиту полной анонимности. [45]
В 2018 году Найджел Фрай, руководитель отдела дистрибуции BBC World Service Group,
Я все еще вижу место для коротких волн в 21 веке, особенно для охвата регионов мира, подверженных стихийным бедствиям, которые разрушают местное вещание и инфраструктуру Интернета. [42]
Во время российского вторжения на Украину в 2022 году Всемирная служба BBC запустила две новые коротковолновые частоты для слушателей на Украине и в России , транслируя новости на английском языке, чтобы избежать цензуры со стороны российского государства . [46] Американские коммерческие коротковолновые вещатели WTWW и WRMI также перенаправили большую часть своих программ на Украину. [47] [48] [49]
{{cite magazine}}: Cite журнал требует |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 обсуждается Международная радиотелеграфная конференция 4 октября 1927 года, ее интриги и последствия.