Какие существуют основные диапазоны радиочастот. Как распределены частоты для различных служб и технологий. Каковы особенности и применение каждого диапазона в современных системах связи и электронике.
Классификация радиочастотных диапазонов
Радиочастотный спектр разделен на несколько основных диапазонов, каждый из которых имеет свои особенности распространения и применения:
- Крайне низкие частоты (ELF): 3-30 Гц
- Сверхнизкие частоты (SLF): 30-300 Гц
- Ультранизкие частоты (ULF): 300-3000 Гц
- Очень низкие частоты (VLF): 3-30 кГц
- Низкие частоты (LF): 30-300 кГц
- Средние частоты (MF): 300-3000 кГц
- Высокие частоты (HF): 3-30 МГц
- Очень высокие частоты (VHF): 30-300 МГц
- Ультравысокие частоты (UHF): 300-3000 МГц
- Сверхвысокие частоты (SHF): 3-30 ГГц
- Крайне высокие частоты (EHF): 30-300 ГГц
Особенности и применение основных диапазонов
Крайне низкие и сверхнизкие частоты (ELF и SLF)
Диапазоны ELF (3-30 Гц) и SLF (30-300 Гц) характеризуются очень длинными волнами, способными проникать глубоко в землю и воду. Основные области применения:
- Связь с подводными лодками
- Геофизические исследования
- Навигационные системы
Однако низкая скорость передачи данных ограничивает их использование в современных системах связи.
Очень низкие и низкие частоты (VLF и LF)
Диапазоны VLF (3-30 кГц) и LF (30-300 кГц) также обладают хорошей проникающей способностью и применяются в следующих областях:
- Радионавигация
- Морская и авиационная связь
- Радиовещание на длинных волнах
- Передача сигналов точного времени
Средние частоты (MF)
Диапазон MF (300-3000 кГц) широко используется для:
- AM-радиовещания
- Морской радиосвязи
- Радиолюбительской связи
Этот диапазон обеспечивает хороший баланс между дальностью связи и пропускной способностью.
Высокие и очень высокие частоты (HF и VHF)
Диапазоны HF (3-30 МГц) и VHF (30-300 МГц) играют важную роль в современных системах связи:
Применение HF диапазона:
- Коротковолновое радиовещание
- Дальняя радиосвязь
- Любительская радиосвязь
- Военные системы связи
Применение VHF диапазона:
- FM-радиовещание
- Телевизионное вещание
- Воздушная радионавигация
- Мобильная радиосвязь
Эти диапазоны обеспечивают хорошее качество связи на значительных расстояниях и широко используются в профессиональных и любительских системах связи.
Ультравысокие частоты (UHF)
Диапазон UHF (300-3000 МГц) является одним из наиболее востребованных в современных технологиях связи:
- Сотовая связь (2G, 3G, 4G)
- Wi-Fi (2.4 ГГц)
- Bluetooth
- GPS и другие спутниковые навигационные системы
- Цифровое телевидение
- Беспроводные микрофоны и наушники
UHF диапазон обеспечивает высокую пропускную способность и хорошее проникновение сигнала сквозь препятствия, что делает его идеальным для мобильных и портативных устройств.
Сверхвысокие и крайне высокие частоты (SHF и EHF)
Диапазоны SHF (3-30 ГГц) и EHF (30-300 ГГц) находят применение в современных высокоскоростных системах связи:
Применение SHF диапазона:
- Спутниковая связь
- Радиорелейные линии
- Радиолокация
- Wi-Fi (5 ГГц)
Применение EHF диапазона:
- 5G мобильные сети
- Радиоастрономия
- Системы безопасности (сканеры миллиметрового диапазона)
- Высокоскоростные беспроводные локальные сети
Эти диапазоны обеспечивают чрезвычайно высокую пропускную способность, но имеют ограниченную дальность действия и сильно подвержены влиянию атмосферных явлений.
Особенности распределения частот в России
В России, как и в других странах, распределение радиочастотного спектра регулируется государством. Основные особенности:
- Большая часть спектра зарезервирована для государственных нужд (оборона, безопасность)
- Для гражданского использования выделены ограниченные участки спектра
- Необходимо получение разрешения на использование большинства частот
- Некоторые диапазоны (например, Wi-Fi 2.4 ГГц) доступны для свободного использования
Распределение частот постоянно пересматривается с учетом развития новых технологий и международных соглашений.
Перспективы развития использования радиочастотного спектра
Развитие технологий связи и растущий спрос на беспроводные услуги ведут к следующим тенденциям:
- Освоение все более высоких частотных диапазонов (миллиметровые волны для 5G)
- Внедрение технологий динамического управления спектром
- Развитие когнитивного радио и программно-определяемых радиосистем
- Повышение эффективности использования существующих диапазонов
- Конвергенция различных технологий связи в единых устройствах
Эти тенденции направлены на более эффективное использование ограниченного радиочастотного ресурса и удовлетворение растущих потребностей в беспроводной связи и передаче данных.
Радиолюбительские диапазоны | R9C.ru
Радиолюбителям Российской Федерации выделено один участок длинноволнового диапазона (от 135,7 до 137,8 кГц), девять участков коротковольнового диапазона (КВ) и УКВ диапазоны.
Условия использования полос радиочастот, выделенных для любительской радиосвязи определены Приказом №184 Министерства связи и массовых коммуникаций РФ и Решением Государственной комиссии по радиочастотам при Минкомсвязи России от 16 октября 2015 г. N 15-35-02 «О внесении изменения в решение ГКРЧ от 15 июля 2010 г. N10-07-01 «О выделении полос радиочастот для радиоэлектронных средств любительской и любительской спутниковой служб» (с изменениями, внесёнными решениями ГКРЧ от 10.03.2011 N11-11-03, от 22.07.2014 N14-26-04)».
КВ диапазоны (частотный план)
| Полоса частот | Диапазон | Обозначение диапазона | Примечание |
135. 7 — 137.8 кГц | ДВ | ДВ | |
| 1810 — 2000 кГц | 1,8 МГц | 160 метров | |
| 3500 – 3800 кГц | 3,5 МГц | 80 метров | |
| 7000 – 7200 кГц | 7 МГц | 40 метров | |
| 10100 – 10150 кГц | 10 МГц | 30 метров | CW, телетайп |
| 14000 – 14350 кГц | 14 МГц | 20 метров | |
| 18068 – 18318 кГц | 18 МГц | 17 метров | WARC |
| 21000 – 21450 кГц | 21 МГц | 15 метров | |
| 24890 – 25140 кГц | 24 МГц | 12 метров | WARC |
| 28000 – 29700 кГц | 28 МГц | 10 метров |
Помимо вышеуказанных диапазонов существуют диапазоны 50 МГц (длины волны 6 метров) и 70 МГц (длина волны 4 метра), однако в РФ данные диапазоны не разрешены для использования радиолюбителями при работе на передачу (радиолюбители Крыма могут использовать диапазон 50 МГц на основе специального решения ГКРЧ).
УКВ диапазоны
Радиолюбителям РФ выделено несколько УКВ и СВЧ диапазонов. Диапазоны 2 м (144 — 146 МГц, первичная основа) и 70 см (430 — 440 МГц, вторичная основа) являются основными любительскими УКВ диапазонами и наиболее широко используются радиолюбителями, как при повседневной работе, так и в соревнованиях.
Диапазоны 23 см (1260 — 1300 МГц), СВЧ-диапазоны с частотами 2,4 ГГц и выше используются значительно реже, в основном для проведения технических экспериментов и в соревнованиях.
| Полоса частот | Диапазон | Обозначение диапазона | Примечание |
| 144-146 МГц | 144 МГц | 2 м | VHF |
| 430-440 МГц | 430 МГц | 70 см | UHF |
| 1260 — 1300 МГц | 1300 МГц | 23 см | |
| 2400 — 2450 МГц | 2,4 ГГц | 13 см | |
| 5650 — 5850 МГц | 5,7 ГГц | 6 см | |
10. 00 — 10.50 ГГц | 10 ГГц | 3 см | |
| 24.00 — 24.25 ГГц | 24 ГГц | ||
| 47.00 — 47.20 ГГц | 47 ГГц | ||
| 75.50 — 77.50 ГГц | 76 ГГц | ||
| 122.25 — 123.0 ГГц | 122 ГГц | ||
| 134.0 — 141.0 ГГц | 137 ГГц | ||
| 241.0 — 250.0 ГГц | 245 ГГц |
Обзор Рынок беспроводных технологий 2006 подготовлен Арсенал: Карта частот в РоссииВ России, в отличие от других стран, нет свободных нелицензируемых частотных диапазонов, на которые не нужно разрешение регулятора. Читая рекламные буклеты производителей радиооборудования, которые указывают на возможность работы в нелицензируемых (license free) диапазонах частот, демонстрируя тем самым преимущества своих систем, необходимо помнить, что в России таких частот просто нет. Все частоты принадлежат государству, и на их использование требуется получать разрешения. Более того, доступны далеко не все частоты, а лишь узкие «нарезки» из частотного спектра, которые нужно ухитриться использовать по назначению. Ситуация осложняется тем, что как правило все «ходовые» свободные частоты (по крайней мере, в крупных и средних городах) уже давно заняты другими операторами, и выход новых игроков рынка на это поле фактически закрыт, если только они не готовы поглотить конкурентов вместе с принадлежащими им частотами. По данным Россвязи, в диапазоне частот до 50 ГГц доля радиочастотного спектра, выделенного для преимущественного использования радиоэлектронными средствами (РЭС) гражданского назначения (полосы категории ГР), составляет всего 3%, в то время как для преимущественного использования РЭС государственного управления (полосы категории ПР) — 33%. Полосы частот для совместного пользования РЭС любого назначения (полосы категории СИ) — около 64%. Источник: Россвязь, 2006 При этом число заявок на возможность использования радиочастот постоянно растет. Например, если в 2003 году их было 25 тыс., то в 2005 году в Россвязь поступило более 30 тыс. заявок, из которых было удовлетворено более 25 тыс. В поисках частот По данным Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) потенциальные полосы частот для построения WiMAX сетей заняты (полностью или частично) практически во всех российских городах — малых, средних и крупных. Карта частот в России: частотный ресурс, распределенный для использования системами фиксированного беспроводного доступа*
* — потенциальные полосы частот для WiMAX выделены цветом Источник: ГКРЧ, 2006 В России выделено несколько частотных диапазонов для гражданского использования (на вторичной основе), на которые необходимо получать специальные разрешения. Проведем анализ построения беспроводных сетей внутри и вне помещений, с тем чтобы сделать рекомендации по использованию частот для решения тех или иных задач. Сравнение различных частотных диапазонов: рекомендации по применению
Внутри помещений
Вне помещений
Источник: CompTek В результате проведенного анализа можно сформулировать некоторые рекомендации. Для организации каналов «точка-точка» в городах — помимо диапазона 5,15-5,35 ГГц хорошо подходит диапазон 5,725-5,850 ГГц. В большинстве городов на этот диапазон можно получить разрешение только для канала «точка-точка». Для организации беспроводных сетей вне крупных населенных пунктов рекомендуется использовать свободный от помех «дальнобойный» диапазон 2,4 ГГц; при этом относительно невысокая скорость передачи данных не является решающим фактором при выборе. В крупных городах рекомендуется использовать диапазон 5,725-5,850 ГГц, который обеспечивает относительно высокую дальность связи в режиме «точка-многоточка» на относительно высоких скоростях передачи данных. Подвижные службы Следует отметить, что если с фиксированным радиодоступом в плане выбора частот все более или менее ясно, то с мобильным доступом ситуация гораздо более неопределенная. Дело в том, что полосы радиочастот для подвижной службы до сих пор не определены. Можно лишь отметить, что в качестве потенциально возможных полос частот Международный союз электросвязи (МСЭ) рассматривает следующие: 1785 — 1805 МГц; 2300 — 2400 МГц; 2500 — 2700 МГц; 3400 — 4200 МГц. Каждая из этих полос имеет свои преимущества и недостатки, а самое главное, что в России эти частоты если и доступны, то с существенными ограничениями. Характеристики полос частот, рассматриваемых МСЭ для мобильных услуг радиодоступа
* — Стандарт цифровой сотовой связи DCS (Digital Cellular System), очень близкий к GSM, поэтому его часто отождествляют с GSM-1800 Источник: ГКРЧ, 2006 Несмотря на то, что частоты для подвижных служб еще до конца не определены, недавно начался прием заявок на три открытых конкурса на право получения лицензии на оказание услуг подвижной радиотелефонной связи третьего поколения (3G). На конкурсы выставлены следующие частоты:
Ожидается, что после выдачи лицензий операторам-победителям начнется высвобождение частотного спектра, занятого военными и другими государственными структурами, которые используют его для радионавигации, спутниковой, радиорелейной связи и в других целях. При этом каждый лицензиат будет проводить высвобождение «своих» полос за счет собственных средств, причем речь о полном высвобождении диапазонов пока не идет — они будут использоваться госструктурами и операторами совместно. Виталий Солонин / CNews Analytics | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
За создание помех военным или правительственным средствам связи может наступить уголовная ответственность, поэтому к выбору и оформлению частотного диапазона требуется подходить со всей серьезностью. Если, конечно, есть из чего выбирать.
Более же высокие частоты для построения таких сетей не подходят.
чел.
В последнем случае наблюдается острый дефицит частот, которые в средних и крупных городах практически исчерпаны. Ограничение по выходной мощности передатчика — 1 Вт. Благодаря высокой зоне покрытия рекомендуется использовать в зданиях и для построения сетей вне крупных населенных пунктов. Оборудование относительно недорогое, имеется богатый выбор.
Богатый выбор оборудования. Рекомендуется использовать для разворачивания магистральных радиоканалов и ведомственных сетей.
11b — невысокая скорость
Для разворачивания беспроводных сетей внутри помещения рекомендуется использовать частотный диапазон 2,4 ГГц и оборудование стандарта IEEE 802.11b или 802.11g. Для операторов связи рекомендуется использовать диапазон 5,15-5,35 ГГц с его высокими скоростями и богатой функциональностью оборудования. Для ведомственных сетей, помимо вышеуказанного, можно использовать оборудование диапазона 3,5 ГГц (если удается получить разрешение на использование частот) — как гарантию от возможных помех других систем.
Предполагается, что относительно высокая стоимость оборудования не является решающим фактором при выборе.
Полосы частот и приложения — Блог JEM Engineering
Определение полосы частот в учебнике — это интервал в частотной области, ограниченный нижней и верхней частотами. Международный союз электросвязи присвоил этим интервалам обозначения.
Начиная с самого низкого и заканчивая самым высоким, мы перечислим полосы частот, определенные МСЭ, и приведем примеры их соответствующих применений.
Во-первых, 9Диапазон 0007 Extremely Low Frequency (ELF) идеально подходит для подводной связи. Передатчики в диапазоне 22 Гц этой полосы полезны при очистке скребками, также известной как транспортировка по трубопроводу. Диапазон сверхнизких частот (SLF) также подходит для подводной связи.
Волны диапазона Ultra Low Frequency (ULF) способны проникать сквозь грязь и камни. Передача сигнала через землю особенно полезна для защищенной связи, что делает ее пригодной для военных применений.
TTE также используется в горнодобывающей промышленности. Точно так же Очень низкочастотный диапазон (VLF) также может проникать через грязь и камни на некоторое расстояние. Так, геофизики используют ОНЧ-электромагнитные приемники для измерения электропроводности вблизи поверхности земли. Частоты СНЧ выигрывают от их большой дальности и стабильных фазовых характеристик, что позволяет им быть весьма универсальными. Подобно ELF и SLF, VLF также может в некоторой степени проникать в морскую воду; военные могут использовать ОНЧ для связи с подводными лодками у поверхности воды. Исторически VLF использовался для навигационных маяков.
Низкочастотный диапазон (LF) в основном используется для AM-вещания в Европе, а также в районах Северной Африки и Азии. Подобно VLF, LF также может использоваться для навигационных радиомаяков. Он также может использоваться для морской связи между судами и берегом, а также для управления трансокеанским воздушным движением.
Как и диапазон НЧ, диапазон средних частот (СЧ) также в основном используется для AM-радиовещания.
Диапазон высоких частот (HF) наиболее полезен для коротковолновых радиоприложений, а также для авиационной связи воздух-земля. Дипольные антенны, такие как антенны Яги, счетверенные и логопериодические антенны, работают в более высоких частотах диапазона ВЧ. Поскольку его длина волны колеблется от одного до десяти декаметров (от 10 до 100 метров), диапазон ВЧ также известен как декаметровый диапазон .
Диапазон очень высоких частот (VHF) подходит для тех же приложений, что и диапазон HF. Кроме того, в то время как AM-радио работает в диапазонах LF и MF, FM-радио работает в диапазоне VHF.
Диапазон Ultra High Frequency (UHF), пожалуй, наиболее тесно интегрирован в современную гражданскую жизнь. Помимо военного применения, диапазон УВЧ используется в спутниковом телевидении, мобильных телефонах, Wi-Fi, рациях и GPS.
Находясь в микроволновом диапазоне, диапазон Super High Freq Uency (SHF) также оптимизирован для беспроводной связи. Поскольку относительно меньшие длины волн микроволн позволяют направлять их узкими лучами, диапазон СВЧ оптимален для прямой связи с использованием, например, параболических тарелок и рупорных антенн. Патч-антенны обычно также работают в диапазоне СВЧ. Помимо микроволнового нагрева, СВЧ-диапазон оптимален для спутниковых каналов и радиолокационных передатчиков. Диапазон СВЧ также известен как сантиметровый диапазон , потому что его длина волны находится в диапазоне от одного до десяти сантиметров.
Наконец, диапазон Extremely High Frequency (EHF) является самым высоким диапазоном в нашем списке. Он также известен как диапазон миллиметров , потому что его длина волны составляет от одного до десяти миллиметров. Поскольку его радиоволны могут поглощаться газами в атмосфере, они имеют небольшой радиус действия и могут использоваться для наземной связи только на расстоянии около километра.
В то время как определенные частотные диапазоны в нижней части диапазона в настоящее время используются в сетях сотовой связи 5G, диапазон КВЧ чаще всего используется в астрономии и дистанционном зондировании.
Сигналы радиовещания
Сигналы радиовещанияНесущие частоты с амплитудной модуляцией (АМ-радио) находятся в диапазоне частот 535–1605 кГц. Несущие частоты от 540 до 1600 кГц назначаются с интервалом в 10 кГц. Диапазон FM-радио составляет от 88 до 108 МГц между телевизионными УКВ-каналами 6 и 7. FM-станциям назначаются центральные частоты с разносом 200 кГц, начиная с 88,1 МГц, максимум для 100 станций. Эти FM-станции имеют максимальное отклонение 75 кГц от центральной частоты, что оставляет верхнюю и нижнюю «защитные полосы» по 25 кГц для минимизации взаимодействия с соседней полосой частот.
| Индекс Концепции воспроизведения звука Концепции аудиосигнала | ||
| Назад |
Полоса пропускания, назначенная каждой FM-станции, достаточно широка для передачи высококачественных стереосигналов.
| Индекс Концепции воспроизведения звука Концепции аудиосигнала | |||
| Назад |
Несущая частота напрямую модулируется суммой аудиосигналов левого и правого каналов. Поднесущая 38 кГц также модулирует несущую, и эта поднесущая модулируется разностью L-R аудиосигналов. Затем FM-тюнер декодирует этот сигнал и разделяет левый и правый аудиоканалы.
Интерференция любых двух волн будет создавать частоту биений, и этот метод обеспечивает настройку радиоприемника, заставляя его производить определенную частоту биений, называемую «промежуточной частотой» или ПЧ. Гетеродинирование используется в AM-радиоприемнике и сыграло большую роль в том, чтобы сделать AM-радио практичным для массовой коммуникации.
