Очень высокая частота ( VHF ) — обозначение МСЭ [1] для диапазона радиочастотных электромагнитных волн ( радиоволн ) от 30 до 300 мегагерц (МГц) с соответствующими длинами волн от десяти метров до одного метра. Частоты, находящиеся непосредственно ниже VHF, обозначаются как высокие частоты (HF), а следующие более высокие частоты известны как сверхвысокие частоты (UHF).
Радиоволны VHF распространяются в основном по прямой видимости , поэтому они блокируются холмами и горами, хотя из-за рефракции они могут распространяться несколько за пределы визуального горизонта примерно на 160 км (100 миль). Обычными применениями радиоволн в диапазоне VHF являются цифровое аудиовещание (DAB) и радиовещание FM , телевизионное вещание , двусторонние наземные мобильные радиосистемы (аварийные, деловые, личного пользования и военные), передача данных на большие расстояния до нескольких десятков километров с помощью радиомодемов , любительское радио и морская связь . Системы управления воздушным движением и аэронавигационные системы (например, VOR и ILS ) работают на расстоянии 100 километров (62 мили) или более от самолетов на крейсерской высоте.
В Америке и многих других частях света VHF Band I использовался для передачи аналогового телевидения . В рамках всемирного перехода на цифровое наземное телевидение большинство стран требуют от вещателей транслировать телевидение в диапазоне VHF с использованием цифрового, а не аналогового кодирования.
Радиоволны в диапазоне VHF распространяются в основном по прямой видимости и путем отражения от земли; в отличие от диапазона HF , на более низких частотах наблюдается лишь некоторое отражение от ионосферы ( распространение небесной волны ). [2] Они не следуют контуру Земли, как земные волны , и поэтому блокируются холмами и горами, хотя, поскольку они слабо преломляются (изгибаются) атмосферой, они могут распространяться несколько за пределы визуального горизонта примерно на 160 км (100 миль). Они могут проникать через стены зданий и приниматься в помещениях, хотя в городских районах отражения от зданий вызывают многолучевое распространение , которое может мешать приему телевизионных сигналов. Атмосферные радиошумы и помехи ( RFI ) от электрооборудования представляют меньшую проблему в этом и более высоких диапазонах частот, чем на более низких частотах. Диапазон VHF является первым диапазоном, в котором эффективные передающие антенны достаточно малы, чтобы их можно было устанавливать на транспортных средствах и портативных устройствах, поэтому диапазон используется для двусторонних наземных мобильных радиосистем , таких как рации , и двусторонней радиосвязи с самолетами ( Airband ) и судами ( Marine Radio ). Иногда, при подходящих условиях, волны VHF могут распространяться на большие расстояния по тропосферным каналам из-за рефракции под действием температурных градиентов в атмосфере.
Дальность передачи VHF зависит от мощности передатчика, чувствительности приемника и расстояния до горизонта, поскольку сигналы VHF распространяются в нормальных условиях как явление, близкое к прямой видимости . Расстояние до радиогоризонта немного расширено по геометрической линии видимости до горизонта, поскольку радиоволны слабо отклоняются обратно к Земле атмосферой.
Приблизительное значение расстояния до горизонта по линии прямой видимости (на Земле) составляет:
Эти приближения справедливы только для антенн на высотах, которые малы 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 требуются более сложные расчеты для оценки вероятной зоны покрытия предлагаемой передающей станции. [ необходима цитата ]
VHF — это первый диапазон, в котором длины волн достаточно малы, чтобы эффективные передающие антенны были достаточно короткими для установки на транспортных средствах и портативных устройствах, четвертьволновая штыревая антенна на частотах VHF 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 портативных трансиверах и рациях . Портативные радиостанции обычно используют штыревые или резиновые антенны-уточки , в то время как базовые станции обычно используют более крупные стекловолоконные штыревые антенны или коллинеарные решетки вертикальных диполей.
Для направленных антенн антенна Yagi наиболее широко используется как антенна с высоким коэффициентом усиления или «лучевая». Для приема телевидения используется Yagi, а также логопериодическая антенна из-за ее более широкой полосы пропускания. Спиральные и турникетные антенны используются для спутниковой связи, поскольку они используют круговую поляризацию . Для еще большего усиления несколько Yagi или спиралей могут быть смонтированы вместе, чтобы создать антенные решетки . Вертикальные коллинеарные решетки диполей могут использоваться для создания всенаправленных антенн с высоким коэффициентом усиления , в которых большая часть мощности антенны излучается в горизонтальных направлениях. Телевизионные и FM-вещательные станции используют коллинеарные решетки специализированных дипольных антенн, таких как антенны типа «крыло летучей мыши» .
Некоторые подчасти диапазона VHF имеют одинаковое использование по всему миру. Некоторые национальные применения подробно описаны ниже.
Диапазон VHF TV в Австралии изначально был выделен на каналы с 1 по 10, а каналы 2, 7 и 9 были выделены для первоначальных услуг в Сиднее и Мельбурне , а позже те же каналы были выделены в Брисбене , Аделаиде и Перте . Другие столицы и региональные области использовали комбинацию этих и других частот по мере доступности. Первоначальным коммерческим услугам в Хобарте и Дарвине были выделены соответственно каналы 6 и 8, а не 7 или 9.
К началу 1960-х годов стало очевидно, что 10 каналов VHF недостаточно для поддержки роста телевизионных услуг. Это было исправлено добавлением трех дополнительных частот — каналов 0, 5A и 11. Старые телевизоры, использующие тюнеры с вращающимся набором, требовали настройки для приема этих новых каналов. Большинство телевизоров той эпохи не были оборудованы для приема этих передач, и поэтому были модифицированы за счет владельцев, чтобы иметь возможность настраиваться на эти диапазоны; в противном случае владельцу приходилось покупать новый телевизор.
Несколько телевизионных станций были выделены на VHF-каналы 3, 4 и 5, которые находились в пределах FM-радиодиапазонов, хотя еще не использовались для этой цели. Парой примечательных примеров были 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 вещания начало процесс перевода этих станций в UHF- диапазоны, чтобы освободить ценный VHF-спектр для его первоначальной цели FM-радио. Кроме того, к 1985 году федеральное правительство решило, что новые телевизионные станции должны вещать в UHF-диапазоне.
Два новых канала VHF, 9A и 12, с тех пор стали доступны и используются в основном для цифровых услуг (например, ABC в столицах), но также и для некоторых новых аналоговых услуг в регионах. Поскольку канал 9A не используется для телевизионных услуг в Сиднее, Мельбурне, Брисбене, Аделаиде или Перте или около них, цифровое радио в этих городах транслируется на частотах DAB блоков 9A, 9B и 9C.
Радиосвязь VHF также используется для морской радиосвязи [3] благодаря своей дальности действия по сравнению с частотами UHF.
Пример распределения частот VHF–UHF: [4]
До 2013 года четыре основные бесплатные телевизионные станции Новой Зеландии использовали телевизионные диапазоны VHF ( Band I и Band III ) для вещания в домохозяйствах Новой Зеландии. Другие станции, включая различные платные и региональные бесплатные станции, были вынуждены вещать в диапазоне UHF , поскольку диапазон VHF был сильно перегружен четырьмя станциями, разделяющими очень маленькую полосу частот, которая была настолько переполнена, что один или несколько каналов не были доступны в некоторых небольших городах.
Однако в конце 2013 года все телевизионные каналы прекратили вещание в диапазонах VHF, поскольку Новая Зеландия перешла на цифровое телевизионное вещание, требуя от всех станций вещать либо в диапазоне UHF, либо через спутник (где UHF был недоступен), используя службу Freeview . [5]
Более подробную информацию см. в разделе Частоты вещания в Австралии и Азии .
Первоначально британское телевидение использовало диапазоны VHF I и III . Телевидение на VHF было черно-белым с 405-строчным форматом (хотя в конце 1950-х и начале 1960-х годов проводились эксперименты со всеми тремя цветными 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 УВЧ, так и на УВЧ (УВЧ — это монохроматическое преобразование с понижением частоты 625-строчного цветного сигнала), за исключением BBC2 (которая всегда вещала исключительно на УВЧ). Последние британские передатчики УВЧ-телевидения закрылись 3 января 1985 года. Диапазон УВЧ III в настоящее время используется в Великобритании для цифрового аудиовещания , а диапазон УВЧ II — для FM-радио , как и в большинстве стран мира.
Необычно, что в Великобритании любительской радиосвязи выделен диапазон 4 метра , 70–70,5 МГц.
Частотные назначения между пользователями США и Канады тесно координируются, поскольку большая часть населения Канады находится в пределах радиодиапазона VHF от границы США. Некоторые дискретные частоты зарезервированы для радиоастрономии . Общие службы в диапазоне VHF:
Кабельное телевидение , хотя и не транслируется по воздуху, использует спектр частот, перекрывающий УКВ. [8]
Федеральная комиссия по связи США (FCC) выделила телевизионное вещание в список каналов еще в 1938 году с 19 каналами. Это менялось еще три раза: в 1940 году, когда был удален канал 19 и несколько каналов сменили частоты, затем в 1946 году, когда телевидение перешло с 18 каналов на 13, снова с другими частотами, и, наконец, в 1948 году с удалением канала 1 (аналоговые каналы 2–13 остались такими, какими они были, даже на кабельном телевидении ). [9] Каналы 14–19 позже появились в диапазоне УВЧ, в то время как канал 1 остался неиспользованным.
87,5–87,9 МГц — это радиодиапазон, который в большинстве стран мира используется для FM-вещания . Однако в Северной Америке эта полоса пропускания выделена для телевизионного канала VHF 6 (82–88 МГц). Аналоговый звук для телевизионного канала 6 транслируется на частоте 87,75 МГц (с возможностью регулировки до 87,74). Несколько станций, известных как Frankenstations , в частности, те, которые присоединились к франшизе Pulse 87 , работали на этой частоте как радиостанции, хотя они используют телевизионные лицензии. В результате FM-радиоприемники, такие как те, что находятся в автомобилях, которые предназначены для настройки на этот частотный диапазон, могли принимать звук для аналогового режима программирования на местном телеканале 6, находясь в Северной Америке. Эта практика в значительной степени прекратилась с переходом на DTV в 2009 году, хотя некоторые из них все еще существуют.
Канал вещания FM на частоте 87,9 МГц обычно недоступен для вещания FM-аудио; он зарезервирован для перемещенных станций класса D, у которых нет других частот в обычном поддиапазоне 88,1–107,9 МГц для перехода. Пока что только две станции получили квалификацию для работы на частоте 87,9 МГц: 10-ваттный KSFH в Маунтин-Вью, Калифорния и 34-ваттный транслятор K200AA в Сан-Вэлли, Невада .
В некоторых странах, особенно в США и Канаде, ограниченная маломощная безлицензионная работа доступна в диапазоне FM-вещания для таких целей, как микровещание и отправка выходного сигнала с CD или цифровых медиаплееров на радио без дополнительных входных гнезд, хотя в некоторых других странах это незаконно. Эта практика была легализована в Соединенном Королевстве 8 декабря 2006 года. [10]
