Средние волны ( MW ) — это часть среднечастотного ( MF) радиодиапазона , используемая в основном для радиовещания AM . Спектр обеспечивает около 120 каналов с более ограниченным качеством звука, чем у FM-станций в диапазоне FM-вещания . В дневное время прием обычно ограничивается большим количеством местных станций, хотя это зависит от условий сигнала и качества используемого радиоприемника. Улучшенное распространение сигнала в ночное время позволяет принимать сигналы на гораздо большие расстояния (в пределах около 2000 км или 1200 миль). Это может привести к увеличению помех, поскольку на большинстве каналов по всему миру одновременно работают несколько передатчиков. Кроме того, амплитудная модуляция (АМ) часто более подвержена помехам со стороны различных электронных устройств, особенно источников питания и компьютеров. Мощные передатчики покрывают большую территорию, чем в диапазоне FM-вещания , но требуют больше энергии и более длинных антенн. Цифровые режимы возможны, но еще не достигли широкого распространения.
MW был основным радиовещательным диапазоном с 1920-х по 1950-е годы, пока его не взял на себя FM с лучшим качеством звука. В Европе цифровое радио набирает популярность и дает станциям AM возможность переключиться, если частота в диапазоне FM недоступна (однако у цифрового радио все еще есть проблемы с покрытием во многих частях Европы). [ нужна цитата ] Многие страны Европы отключили или ограничили свои СВЧ-передатчики с 2010-х годов.
Этот термин является историческим, возникшим в начале 20 века, когда радиоспектр был разделен на основе длины волны на длинноволновые (LW), средневолновые и коротковолновые (SW) радиодиапазоны.
Для Европы, Африки и Азии диапазон СВ состоит из 120 каналов с несущими частотами от 531 до 1602 кГц, расположенных через каждые 9 кГц. Координация частот позволяет избежать использования соседних каналов в одной зоне. Общий выделенный спектр, включая модулированный звук, находится в диапазоне от 526,5 до 1606,5 кГц. [1] Австралия использует расширенную полосу частот до 1701 кГц.
В Северной Америке используется 118 каналов от 530 до 1700 кГц [2] с интервалом между каналами 10 кГц. Диапазон выше 1610 кГц в основном используется только станциями малой мощности; это предпочтительный диапазон для служб автоматизированной информации о дорожном движении, погоде и туристической информации.
Шаги канала 9 и 10 кГц требуют ограничения полосы пропускания звука до 4,5 и 5 кГц [3] , поскольку спектр звука передается дважды на каждой боковой полосе . Этого достаточно для разговоров и новостей, но не для высококачественной музыки. Однако многие станции используют полосу пропускания звука до 10 кГц, что не является Hi-Fi , но достаточно для повседневного прослушивания. В Великобритании большинство станций используют полосу пропускания 6,3 кГц. [4] При использовании AM то, как воспроизводится звук, во многом зависит от частотных фильтров каждого приемника. Это серьезный недостаток по сравнению с FM и цифровыми режимами, где демодулированный звук более объективен. Расширенная полоса пропускания звука вызывает помехи на соседних каналах.
Длины волн в этом диапазоне достаточно велики, чтобы радиоволны не блокировались зданиями и холмами и могли распространяться за горизонт, следуя кривизне Земли; это называется земной волной . Практический прием мощных передатчиков на земных волнах обычно простирается на 200–300 миль (320–480 км) с большими расстояниями по местности с более высокой проводимостью грунта и наибольшими расстояниями над соленой водой. Земная волна распространяется дальше на более низких частотах средних волн.
Средние волны также могут отражаться от слоев заряженных частиц в ионосфере и возвращаться на Землю на гораздо большие расстояния; это называется небесная волна . Ночью, особенно в зимние месяцы и в периоды низкой солнечной активности, нижний слой D ионосферы практически исчезает. Когда это происходит, СВЧ-радиоволны могут быть легко приняты на расстоянии многих сотен или даже тысяч миль, поскольку сигнал будет отражаться от более высокого F-слоя . Это может обеспечить вещание на очень большие расстояния, но также может создавать помехи для удаленных местных станций. Из-за ограниченного количества доступных каналов в диапазоне вещания MW одни и те же частоты перераспределяются между разными радиовещательными станциями, находящимися на расстоянии нескольких сотен миль друг от друга. В ночи с хорошим распространением ионосферных волн сигналы ионосферной волны удаленной станции могут создавать помехи сигналам местных станций на той же частоте. В Северной Америке Североамериканское региональное соглашение о вещании (NARBA) выделяет определенные каналы для использования в ночное время в расширенных зонах обслуживания через Skywave несколькими специально лицензированными радиовещательными станциями AM. Эти каналы называются чистыми каналами , и они должны вести вещание на более высоких мощностях от 10 до 50 кВт.
Первоначально вещание в Соединенных Штатах было ограничено двумя длинами волн: «развлекательные» транслировались на частоте 360 метров (833 кГц), при этом станциям требовалось переключаться на 485 метров (619 кГц) при передаче прогнозов погоды, отчетов о ценах на урожай и других правительственных отчетов. . [5] Эта договоренность имела многочисленные практические трудности. Ранние передатчики были технически грубыми, и их практически невозможно было точно установить на заданную частоту, и если (как это часто случалось) две (или более) станции в одной и той же части страны вещали одновременно, возникающие в результате помехи обычно ни одну из них нельзя было четко услышать. Министерство торговли редко вмешивалось в такие случаи, но предоставляло станциям право заключать между собой добровольные соглашения о разделении времени. Добавление третьей «развлекательной» длины волны, 400 метров, [5] мало помогло решить проблему перенаселенности.
В 1923 году Министерство торговли осознало, что по мере того, как все больше и больше станций подавали заявки на получение коммерческих лицензий, было непрактично вести вещание каждой станции на одних и тех же трех длинах волн. 15 мая 1923 года министр торговли Герберт Гувер объявил о новом плане частот, в котором выделена 81 частота с шагом 10 кГц от 550 кГц до 1350 кГц (в последующие годы расширена до 1500, затем до 1600 и, наконец, до 1700 кГц). Каждой станции будет назначена одна частота (хотя обычно она будет использоваться совместно со станциями в других частях страны и/или за рубежом), и больше не придется транслировать прогнозы погоды и правительственные сводки на частоте, отличной от развлекательной. Станции классов A и B были разделены на поддиапазоны. [6]
В США и Канаде максимальная мощность передатчика ограничена 50 киловаттами, тогда как в Европе существуют средневолновые станции с мощностью передатчика до 2 мегаватт в дневное время. [7]
Федеральная комиссия по связи (FCC) требует от большинства AM- радиостанций США отключать, снижать мощность или использовать направленную антенную решетку в ночное время, чтобы избежать помех друг другу из-за распространения космических волн только на большие расстояния в ночное время. (иногда его называют «пропустить»). Те станции, которые полностью закрываются на ночь, часто называют «дневными». Аналогичные правила действуют для канадских станций, находящихся в ведении Министерства промышленности Канады ; однако в Канаде больше не существует дневных радиостанций, последняя станция прекратила работу в 2013 году после перехода на диапазон FM .
Многие страны отключили большую часть своих СВЧ-передатчиков в 2010-х годах из-за сокращения затрат и низкого использования СВЧ-слушателей. Среди них Германия, [8] Франция, Россия, Польша, Швеция, Бенилюкс, Австрия, Швейцария и большинство стран Балкан.
Крупные сети передатчиков остаются в Великобритании, Испании, Румынии и Италии. В Нидерландах и Скандинавии некоторые новые станции с идеалистической ориентацией запустили услуги малой мощности на бывших частотах высокой мощности. Это также относится и к бывшему пионеру оффшорной радиосвязи Radio Caroline , которая теперь имеет лицензию на использование частоты 648 кГц, которая десятилетиями использовалась Всемирной службой BBC . Поскольку диапазон MW становится все меньше, многие местные станции из остальных стран, а также из Северной Африки и Ближнего Востока теперь могут приниматься по всей Европе, но часто только слабыми и с сильными помехами.
В Европе каждой стране выделен ряд частот, на которых может использоваться высокая мощность (до 2 МВт); максимальная мощность также подлежит международному соглашению Международного союза электросвязи (ITU). [9]
В большинстве случаев существует два предела мощности: нижний для всенаправленного излучения и верхний для направленного излучения с минимумами в определенных направлениях. Ограничение мощности также может зависеть от дневного времени, и возможно, что станция не сможет работать в ночное время, поскольку тогда она будет создавать слишком много помех. Другие страны могут использовать на той же частоте только маломощные передатчики, опять же по соглашению. Международное средневолновое вещание в Европе заметно сократилось с окончанием холодной войны и увеличением доступности спутникового и интернет-телевидения и радио, хотя трансграничный прием передач соседних стран экспатриантами и другими заинтересованными слушателями все еще имеет место.
В конце 20-го века перенаселенность диапазона средних волн была серьезной проблемой в некоторых частях Европы, что способствовало раннему внедрению УКВ- ЧМ-вещания многими станциями (особенно в Германии). Из-за высокого спроса на частоты в Европе многие страны создают одночастотные сети; В Великобритании BBC Radio Five Live вещает с различных передатчиков на частоте 693 или 909 кГц. Эти передатчики тщательно синхронизированы, чтобы минимизировать помехи от более удаленных передатчиков на той же частоте.
В Азии и на Ближнем Востоке многие мощные передатчики продолжают работать. Китай , Индонезия , Южная Корея , Северная Корея , Япония , Таиланд , Вьетнам , Филиппины , Саудовская Аравия , Египет и Индия до сих пор используют средние волны.
Китай управляет множеством одночастотных сетей по всей стране.
По состоянию на май 2023 года многие японские вещательные компании, такие как NHK, вещают на средних волнах, при этом по всей Японии работает множество передатчиков высокой мощности. Есть также несколько релейных передатчиков малой мощности.
Стереопередача возможна и предлагается или предлагалась некоторыми станциями в США, Канаде, Мексике, Доминиканской Республике, Парагвае, Австралии, Филиппинах, Японии, Южной Корее, Южной Африке, Италии и Франции. Однако существует несколько стандартов для AM-стерео . C-QUAM является официальным стандартом в США и других странах, но приемники, реализующие эту технологию, больше не доступны потребителям. Можно найти бывшие в употреблении ресиверы с AM Stereo. Такие названия, как «FM/AM Stereo» или «AM & FM Stereo», могут вводить в заблуждение и обычно не означают, что радиостанция будет декодировать C-QUAM AM стерео, тогда как набор с надписью «FM Stereo/AM Stereo» или «AMAX Stereo» " будет поддерживать стерео AM.
В сентябре 2002 года Федеральная комиссия по связи США одобрила собственную систему цифрового аудиовещания iBiquity in-band on-channel (IBOC) HD Radio , предназначенную для улучшения качества звука сигналов. Система Digital Radio Mondiale (DRM), стандартизированная ETSI, поддерживает стерео и является системой, одобренной ITU для использования за пределами Северной Америки и территорий США . Некоторые приемники HD Radio также поддерживают стерео C-QUAM AM, хотя эта функция обычно не рекламируется производителем.
Для вещания мачтовые излучатели являются наиболее распространенным типом антенны, состоящей из стальной решетчатой мачты с оттяжками , в которой в качестве антенны используется сама конструкция мачты. Станции, вещающие с малой мощностью, могут использовать мачты высотой от четверти длины волны (около 310 милливольт на метр, используя один киловатт на один километр) до 5/8 длины волны (225 электрических градусов; около 440 милливольт на метр, используя один киловатт на один километр). , в то время как станции большой мощности в основном используют длину волны от полуволны до 5/9 длины волны. Использование мачт с длиной волны более 5/9 (200 электрических градусов; около 410 милливольт на метр при использовании одного киловатта на один километр) с высокой мощностью дает плохую вертикальную диаграмму направленности, а 195 электрических градусов (около 400 милливольт на метр при использовании одного киловатта) на расстоянии одного километра) в таких случаях обычно считается идеальным. Мачтовые антенны обычно имеют последовательное возбуждение (с приводом от базы); линия подачи прикреплена к мачте у основания. Основание антенны находится под высоким электрическим потенциалом и должно опираться на керамический изолятор , чтобы изолировать его от земли. Мачты с шунтовым возбуждением, у которых основание мачты находится в узле стоячей волны при потенциале земли и поэтому не нуждаются в изоляции от земли, вышли из употребления, за исключением случаев исключительно высокой мощности, 1 МВт. или более, где последовательное возбуждение может оказаться непрактичным. Если требуются заземленные мачты или башни, используются сетчатые или длиннопроводные антенны. Другая возможность состоит в подаче мачты или башни тросами, идущими от настроечного узла к оттяжкам или поперечинам на определенной высоте.
Направленные антенны состоят из нескольких мачт , которые не обязательно должны быть одинаковой высоты. Также возможно реализовать направленные антенны для средних волн с решетчатыми антеннами, в которых некоторые части решетки питаются с определенной разностью фаз.
Для средневолнового (AM) вещания четвертьволновые мачты имеют высоту от 153 футов (47 м) до 463 футов (141 м), в зависимости от частоты. Поскольку такие высокие мачты могут быть дорогостоящими и неэкономичными, часто используются другие типы антенн, в которых используется емкостная верхняя нагрузка ( электрическое удлинение ) для достижения эквивалентной мощности сигнала с вертикальными мачтами короче четверти длины волны. [10] Иногда к вершине мачтовых радиаторов добавляют «цилиндр» из радиальных проводов, чтобы сделать мачту короче. Для местных радиовещательных станций и любительских станций мощностью до 5 кВт часто используются Т- и L-антенны , которые состоят из одного или нескольких горизонтальных проводов, подвешенных между двумя мачтами, прикрепленных к вертикальному проводу излучателя. Популярным выбором для станций малой мощности является зонтичная антенна , для которой требуется только одна мачта высотой в одну десятую длины волны или меньше. В этой антенне используется одна мачта, изолированная от земли и питаемая на нижнем конце от земли. К вершине мачты подключаются радиальные провода верхней нагрузки (обычно около шести), которые наклонены вниз под углом 40–45 градусов примерно до одной трети общей высоты, где они оканчиваются изоляторами и оттуда наружу к заземляющим якорям . Таким образом, зонтичная антенна использует растяжки в качестве части антенны с верхней нагрузкой. Во всех этих антеннах меньшее сопротивление излучения короткого излучателя увеличивается за счет емкости, добавляемой проводами, прикрепленными к верхней части антенны.
В некоторых редких случаях используются дипольные антенны , подвешиваемые между двумя мачтами или башнями. Такие антенны предназначены для излучения небесной волны . Средневолновый передатчик в Берлин-Бритце для передачи RIAS использовал перекрестный диполь, установленный на пяти мачтах с оттяжками высотой 30,5 метра, для передачи небесной волны в ионосферу в ночное время.
Поскольку на этих частотах атмосферный шум намного превышает соотношение сигнал/шум приемника , для приема можно использовать неэффективные антенны, намного меньшие длины волны. Для приема на частотах ниже 1,6 МГц, включая длинные и средние волны, популярны рамочные антенны из-за их способности подавлять локально генерируемый шум. На сегодняшний день наиболее распространенной антенной для приема радиовещания является антенна с ферритовым стержнем , также известная как петлевая антенна. Ферритовый сердечник с высокой проницаемостью позволяет ему быть достаточно компактным, чтобы его можно было разместить внутри корпуса радиостанции, и при этом сохранять достаточную чувствительность. Для приема слабых сигналов или для различения разных сигналов, имеющих общую частоту, используются направленные антенны. Для достижения наилучшего соотношения сигнал/шум их лучше всего размещать на открытом воздухе вдали от источников электрических помех. Примеры таких средневолновых антенн [11] включают широкополосные ненастроенные петли, петли с удлиненными оконцевателями, волновые антенны (например, антенна Бевериджа ) и рамочную антенну с ферритовым рукавом.
