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 160 км (100 миль). Обычно радиоволны в диапазоне ОВЧ используются в цифровом аудиовещании (DAB) и FM- радиовещании, телевизионном вещании , системах двусторонней наземной мобильной радиосвязи (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, чтобы вещатели транслировали 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, 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]
