Средние волны ( СВ ) являются частью радиодиапазона средней частоты (СЧ) , используемого в основном для радиовещания AM . Спектр обеспечивает около 120 каналов с более ограниченным качеством звука, чем станции FM в диапазоне вещания FM . В дневное время прием обычно ограничивается большим количеством местных станций, хотя это зависит от условий сигнала и качества используемого радиоприемника. Улучшенное распространение сигнала ночью позволяет принимать сигналы на гораздо больших расстояниях (в пределах диапазона около 2000 км или 1200 миль). Это может вызвать повышенные помехи, поскольку на большинстве каналов одновременно работают несколько передатчиков по всему миру. Кроме того, амплитудная модуляция (АМ) часто более подвержена помехам со стороны различных электронных устройств, особенно источников питания и компьютеров. Мощные передатчики охватывают большие площади, чем в диапазоне вещания FM , но требуют больше энергии и более длинных антенн. Цифровые режимы возможны, но пока не достигли импульса.
MW был основным радиодиапазоном для вещания с самого начала в 1920-х и до 1950-х годов, пока FM с лучшим качеством звука не занял его место. В Европе цифровое радио набирает популярность и предлагает станциям AM возможность переключаться, если частота в диапазоне FM недоступна (однако цифровое радио все еще имеет проблемы с покрытием во многих частях Европы). [ необходима цитата ] Многие страны Европы отключили или ограничили свои передатчики MW с 2010-х годов.
Этот термин является историческим и появился в начале XX века, когда радиоспектр был разделен на основе длины волны на длинноволновый (ДВ), средневолновый и коротковолновый (КВ) радиодиапазоны.
Для Европы, Африки и Азии диапазон MW состоит из 120 каналов с несущими частотами от 531 до 1602 кГц, разнесенными каждые 9 кГц. Координация частот позволяет избежать использования соседних каналов в одной области. Общий выделенный спектр, включая модулированный звук, составляет от 526,5 до 1606,5 кГц. [1] Австралия использует расширенный диапазон до 1701 кГц.
Северная и Южная Америка используют 118 каналов от 530 до 1700 кГц [2] с использованием каналов с интервалом 10 кГц. Диапазон выше 1610 кГц в основном используется только маломощными станциями; это предпочтительный диапазон для служб с автоматизированной дорожной, погодной и туристической информацией.
Шаги каналов 9 и 10 кГц требуют ограничения полосы пропускания звука до 9 и 10 кГц (максимум без создания помех; ±4,5 кГц (9 кГц) и ±5 кГц (10 кГц) на каждой из двух боковых полос) [3] , поскольку звуковой спектр передается дважды на каждой боковой полосе . Этого достаточно для разговоров и новостей, но не для высококачественной музыки. Однако многие станции используют полосы пропускания звука до 10 кГц, что не является hi-fi , но достаточно для обычного прослушивания. В Великобритании до 2024 года большинство станций использовали полосу пропускания 6,3 кГц. [4] Однако в 2024 году Ofcom расширил разрешенную полосу пропускания до 9 кГц, что дало заметное улучшение качества. С AM воспроизведение звука во многом зависит от частотных фильтров каждого приемника. Это серьезный недостаток по сравнению с FM и цифровыми режимами, где демодулированный звук более объективен. Расширенные полосы пропускания звука вызывают 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 земной волны мощных передатчиков обычно простирается до 200–300 миль (320–480 км), с большими расстояниями над местностью с более высокой проводимостью почвы и наибольшими расстояниями над соленой водой. Земная волна достигает большего расстояния на более низких частотах средних волн.
Средние волны также могут отражаться от слоев заряженных частиц в ионосфере и возвращаться на Землю на гораздо больших расстояниях; это называется небесной волной . Ночью, особенно в зимние месяцы и в периоды низкой солнечной активности, нижний ионосферный слой D практически исчезает. Когда это происходит, радиоволны MW могут легко приниматься на расстоянии многих сотен или даже тысяч миль, поскольку сигнал будет отражаться более высоким слоем F. 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 различными вещательными станциями, находящимися на расстоянии нескольких сотен миль друг от друга. В ночи с хорошим распространением небесной волны сигналы небесной волны удаленной станции могут создавать помехи сигналам местных станций на той же частоте. В Северной Америке Североамериканское региональное вещательное соглашение (NARBA) выделяет определенные каналы для использования в ночное время в расширенных зонах обслуживания через небесную волну несколькими специально лицензированными вещательными станциями AM. Эти каналы называются чистыми каналами , и они должны вещать на более высоких мощностях от 10 до 50 кВт.
Первоначально вещание в Соединенных Штатах было ограничено двумя длинами волн: «развлекательная» трансляция велась на частоте 360 метров (833 кГц), а станции должны были переключаться на частоту 485 метров (619 кГц) при трансляции прогнозов погоды, отчетов о ценах на урожай и других правительственных отчетов. [5] Такое положение дел имело многочисленные практические трудности. Первые передатчики были технически грубыми и их было практически невозможно точно настроить на нужную частоту, и если (что часто случалось) две (или более) станции в одной и той же части страны вещали одновременно, возникающие помехи обычно означали, что ни одну из них нельзя было четко услышать. Министерство торговли редко вмешивалось в такие случаи, а оставляло станциям возможность заключать добровольные соглашения о разделении времени между собой. Добавление третьей «развлекательной» длины волны, 400 метров, [5] мало что сделало для решения этой проблемы перегрузки.
В 1923 году Министерство торговли осознало, что, поскольку все больше и больше станций подают заявки на получение коммерческих лицензий, нецелесообразно, чтобы каждая станция вещала на тех же трех длинах волн. 15 мая 1923 года министр торговли Герберт Гувер объявил о новом плане частот, который выделял 81 частоту с шагом 10 кГц, от 550 кГц до 1350 кГц (расширенную до 1500, затем 1600 и, в конечном счете, до 1700 кГц в последующие годы). Каждой станции будет назначена одна частота (хотя обычно общая со станциями в других частях страны и/или за рубежом), больше не нужно будет транслировать прогнозы погоды и правительственные сводки на другой частоте, чем развлекательные. Станции классов A и B были разделены на поддиапазоны. [6]
В США и Канаде максимальная мощность передатчика ограничена 50 киловаттами, в то время как в Европе существуют средневолновые станции с мощностью передатчика до 2 мегаватт в дневное время. [7]
Большинство американских радиостанций AM-диапазона по требованию Федеральной комиссии по связи (FCC) должны отключаться, снижать мощность или использовать направленную антенную решетку ночью, чтобы избежать помех друг другу из-за дальнего распространения ионосферных волн только в ночное время (иногда свободно называемого «пропуском»). Те станции, которые полностью отключаются ночью, часто называют «дневными». Аналогичные правила действуют для канадских станций, администрируемых Министерством промышленности Канады ; однако дневных станций больше нет в Канаде, последняя станция прекратила работу в 2013 году после перехода в диапазон FM .
Многие страны отключили большинство своих передатчиков MW в 2010-х годах из-за сокращения расходов и низкого использования MW слушателями. Среди них Германия, [8] Франция, Россия, Польша, Швеция, Бенилюкс, Австрия, Швейцария, Словения и большинство стран Балкан. Другие страны, которые не имеют или имеют мало передатчиков MW, включают Исландию, Ирландию, Финляндию и Норвегию.
Крупные сети передатчиков остаются в Великобритании, Испании и Румынии. В Нидерландах и Скандинавии некоторые новые идеалистически ориентированные станции запустили маломощные службы на бывших высокочастотных частотах. Это также относится к бывшему офшорному пионеру Radio Caroline , который теперь имеет лицензию на использование частоты 648 кГц, которая использовалась BBC World Service на протяжении десятилетий. В Италии правительство закрыло свои высокомощные передатчики, но маломощные частные станции остаются. Поскольку диапазон MW истончается, многие местные станции из оставшихся стран, а также из Северной Африки и Ближнего Востока теперь можно принимать по всей Европе, но часто только слабо и с большими помехами.
В Европе каждой стране выделяется ряд частот, на которых может использоваться высокая мощность (до 2 МВт); максимальная мощность также является предметом международного соглашения Международного союза электросвязи (МСЭ). [9]
В большинстве случаев существует два предела мощности: нижний для всенаправленного и верхний для направленного излучения с минимумами в определенных направлениях. Предел мощности также может зависеть от дневного времени, и возможно, что станция не будет работать ночью, поскольку тогда она будет создавать слишком много помех. Другие страны могут использовать только маломощные передатчики на той же частоте, опять же по соглашению. Международное вещание на средних волнах в Европе заметно сократилось с окончанием холодной войны и повышением 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 перегруженность диапазона средних волн была серьезной проблемой в некоторых частях Европы, способствуя раннему принятию вещания VHF FM многими станциями (особенно в Германии). Из-за высокого спроса на частоты в Европе многие страны создали 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 продолжают работать многие мощные передатчики. Китай , Индонезия , Южная Корея , Северная Корея , Япония , Таиланд , Вьетнам , Филиппины , Саудовская Аравия , Египет , Индия , Пакистан и Бангладеш по-прежнему используют средние волны.
В Китае действует множество одночастотных сетей по всей стране.
По состоянию на май 2023 года многие японские вещатели, такие как NHK, вещают на средних волнах, при этом по всей Японии работают многочисленные мощные передатчики. Также есть несколько маломощных релейных передатчиков.
Некоторые страны, в том числе Малайзия и Сингапур, прекратили использование средних волн.
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 для AM-стерео существовало несколько стандартов . C-QUAM является официальным стандартом в Соединенных Штатах, а также в других странах, но приемники, которые реализуют эту технологию, больше не доступны потребителям. Можно найти бывшие в употреблении приемники с AM-стерео. Такие названия, как «FM/AM Stereo» или «AM & FM Stereo», могут вводить в заблуждение и обычно не означают, что радио будет декодировать C-QUAM AM-стерео, тогда как набор с маркировкой «FM Stereo/AM Stereo» или «AMAX Stereo» будет поддерживать AM-стерео.
В сентябре 2002 года Федеральная комиссия по связи США одобрила фирменную систему цифрового аудиовещания iBiquity in-band on-channel (IBOC) HD Radio , которая предназначена для улучшения качества звука сигналов. Система Digital Radio Mondiale (DRM), стандартизированная ETSI, поддерживает стерео и является одобренной ITU системой 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 наиболее распространенным типом используемых антенн являются мачтовые излучатели , состоящие из стальной решетчатой мачты с растяжками , в которой сама конструкция мачты используется в качестве антенны. Радиостанции, вещающие с малой мощностью, могут использовать мачты высотой от четверти длины волны (около 310 милливольт на метр при использовании одного киловатта на один километр) до 5/8 длины волны (225 электрических градусов; около 440 милливольт на метр при использовании одного киловатта на один километр), в то время как станции высокой мощности в основном используют длину волны от половины до 5/9 длины волны. Использование мачт выше 5/9 длины волны (200 электрических градусов; около 410 милливольт на метр при использовании одного киловатта на один километр) с большой мощностью дает плохую вертикальную диаграмму направленности, а 195 электрических градусов (около 400 милливольт на метр при использовании одного киловатта на один километр) обычно считаются идеальными в этих случаях. Мачтовые антенны обычно имеют последовательное возбуждение (приводимые в действие основанием); фидерная линия прикреплена к мачте у основания. Основание антенны находится под высоким электрическим потенциалом и должно поддерживаться керамическим изолятором для изоляции его от земли. Мачты с параллельным возбуждением, в которых основание мачты находится в узле стоячей волны с потенциалом земли и поэтому не нуждается в изоляции от земли, вышли из употребления, за исключением случаев исключительно высокой мощности, 1 МВт или более, когда последовательное возбуждение может быть непрактичным. Если требуются заземленные мачты или башни, используются антенны с ячейками или длинным проводом. Другая возможность заключается в питании мачты или башни с помощью кабелей, идущих от настроечного блока к оттяжкам или перекладинам 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 антеннами клетки, где некоторые части клетки питаются с определенной разницей 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 дорогими и неэкономичными, часто используются другие типы антенн, которые используют емкостную верхнюю загрузку ( электрическое удлинение ) для достижения эквивалентной силы сигнала с вертикальными мачтами короче четверти длины волны. [10] Иногда на верхушку излучателей мачты добавляется «цилиндр» из радиальных проводов, чтобы сделать мачту короче. Для местных вещательных станций и любительских станций мощностью менее 5 кВт часто используются T- и L-антенны , которые состоят из одного или нескольких горизонтальных проводов, подвешенных между двумя мачтами, прикрепленных к вертикальному проводу излучателя. Популярным выбором для маломощных станций является зонтичная антенна , для которой нужна только одна мачта высотой в одну десятую длины волны или меньше. Эта антенна использует одну мачту, изолированную от земли и питаемую на нижнем конце от земли. На вершине мачты радиально соединены провода верхней нагрузки (обычно около шести), которые наклонены вниз под углом 40–45 градусов примерно до одной трети общей высоты, где они заканчиваются в изоляторах и оттуда наружу к заземляющим анкерам . Таким образом, зонтичная антенна использует растяжки в качестве части верхней нагрузки антенны. Во всех этих антеннах меньшее сопротивление излучения короткого излучателя увеличивается за счет емкости , добавленной проводами, прикрепленными к вершине антенны.
В некоторых редких случаях используются дипольные антенны , которые подвешиваются между двумя мачтами или башнями. Такие антенны предназначены для излучения пространственной волны . Средневолновой передатчик в Берлин-Бритц для передачи RIAS использовал перекрестный диполь, установленный на пяти мачтах с оттяжками высотой 30,5 метров, для передачи пространственной волны в ионосферу в ночное время.
Поскольку на этих частотах атмосферный шум намного превышает отношение сигнал/шум приемника , для приема можно использовать неэффективные антенны, намного меньшие длины волны. Для приема на частотах ниже 1,6 МГц, которые включают длинные и средние волны, популярны рамочные антенны из-за их способности подавлять локально генерируемый шум. Безусловно, наиболее распространенной антенной для приема вещания является антенна с ферритовым стержнем , также известная как рамочная антенна. Высокопроницаемый ферритовый сердечник позволяет ей быть достаточно компактной, чтобы быть заключенной в корпус радиоприемника и при этом иметь достаточную чувствительность. Для приема слабого сигнала или для различения различных сигналов, разделяющих общую частоту, используются направленные антенны. Для наилучшего отношения сигнал/шум их лучше всего располагать на открытом воздухе вдали от источников электрических помех. Примерами таких средневолновых антенн [11] являются широкополосные ненастроенные петли, удлиненные оконечные петли, волновые антенны (например, антенна Бевереджа ) и ферритовая рукавная рамочная антенна.
