Низкая частота

Низкая частота
Диапазон частот	30–300 кГц
Диапазон длин волн	10–1 км

Низкая частота ( LF ) — это ITU. обозначение ^[1] для радиочастот (РЧ) в диапазоне 30–300 кГц . Поскольку ее длины волн колеблются в пределах 10–1 км соответственно, ее еще называют километровым диапазоном или километровой волной s.

НЧ-радиоволны имеют низкое затухание сигнала , что делает их пригодными для связи на больших расстояниях. В Европе, а также в некоторых регионах Северной Африки и Азии часть НЧ-спектра используется для АМ-вещания как « длинноволновой » диапазон. В западном полушарии его основное применение — авиационные маяки, навигационные системы ( ЛОРАН , в основном несуществующие), информационные и погодные системы. Этот диапазон также используется в ряде передач сигналов времени . Основным способом передачи, используемым в этом диапазоне, являются земные волны , при которых низкочастотные радиоволны распространяются чуть выше поверхности Земли, следуя за рельефом местности. НЧ-земные волны могут распространяться по холмам и далеко за горизонт, на расстояние до нескольких сотен километров от передатчика.

Распространение

Атмосферный радиошум увеличивается с уменьшением частоты. В диапазоне НЧ и ниже он намного превышает минимальный уровень теплового шума, вносимый схемами усилителя в приемнике, поэтому слабые сигналы могут свободно усиливаться для компенсации без заметного увеличения шума ( *см.* SNR ). Следовательно, *для приема* достаточно даже неэффективных антенн, намного меньших длины волны.

Из-за своей большой длины волны низкочастотные радиоволны могут дифрагировать над препятствиями, такими как горные хребты, и выходить за горизонт, следуя контуру Земли. Этот режим распространения, называемый земной волной , является основным режимом в диапазоне LF. ^[2]Земные волны должны быть вертикально поляризованными ( электрическое поле вертикальное, а магнитное поле горизонтальное), поэтому вертикальные монопольные антенны для передачи используются . Расстояние передачи ограничено поглощением земных волн на Земле. Затухание мощности сигнала с расстоянием ниже, чем на более высоких частотах. Низкочастотные земные волны можно принимать на расстоянии до 2000 километров (1200 миль) от передающей антенны.

Низкочастотные волны также могут иногда перемещаться на большие расстояния за счет отражения от ионосферы (фактический механизм — это преломление ), хотя этот метод, называемый небесной волной или «пропускным» распространением, не так распространен, как на более высоких частотах. ионосферы Отражение происходит в слое E или F . Сигналы небесной волны могут быть обнаружены на расстоянии более 300 километров (190 миль) от передающей антенны. ^[3]

Использование

Радиовещание

AM-вещание разрешено в длинноволновом диапазоне на частотах от 148,5 до 283,5 кГц в Европе и некоторых частях Азии.

Стандартные сигналы времени

В Европе и Японии многие недорогие потребительские устройства с конца 1980-х годов содержат радиочасы с НЧ-приемником этих сигналов. Поскольку эти частоты распространяются только посредством земной волны , на точность сигналов времени не влияют различные пути распространения между передатчиком, ионосферой и приемником. В США такие устройства стали доступны для массового рынка только после выходной мощности WWVB увеличения в 1997 и 1999 годах.

JJY вел трансляцию на той же частоте, но имел аналогичный тайм-код .

Военный

Радиосигналы частотой ниже 50 кГц способны проникать на глубину океана примерно до 200 метров (660 футов); чем длиннее длина волны, тем глубже они идут. Британцы, немцы, индийцы, русские, шведы, США, ^[4]и, возможно, другие военно-морские силы общаются с подводными лодками на этих частотах.

Кроме того, атомные подводные лодки Королевского военно-морского флота, несущие баллистические ракеты, предположительно имеют постоянный приказ контролировать передачу BBC Radio 4 на частоте 198 кГц в водах вблизи Великобритании. Ходят слухи, что они должны истолковать внезапную остановку передач, особенно утренней программы новостей « Сегодня» , как индикатор того, что Великобритания подверглась нападению, после чего их засекреченные приказы вступят в силу. ^[5]

Соединенные Штаты имеют четыре низкочастотные станции, поддерживающие связь со своими подводными силами: Агуада, Пуэрто-Рико , Кеблавик, Исландия , Авасе, Окинава и Сигонелла, Италия , используя полупроводниковые передатчики AN/FRT-95.

В США аварийная сеть наземных волн или GWEN работала на частоте от 150 до 175 кГц, пока в 1999 году ее не заменили системы спутниковой связи. GWEN представляла собой наземную военную систему радиосвязи, которая могла выжить и продолжать работать даже в случае ядерного удара. атака.

Экспериментальные и любительские

2007 года Всемирная конференция радиосвязи (ВКР-07) распределила радиолюбительскую радиосвязь по всему миру в этом диапазоне. Международное распределение 2,1 кГц, ( 135,7–137,9 полоса 2200 метров кГц) доступна радиолюбителям в нескольких странах Европы. ^[6]Новая Зеландия, Канада, США, ^[7]и французские заморские зависимости.

Мировой рекорд расстояния двустороннего контакта составляет более 10 000 км от Владивостока до Новой Зеландии . ^[8]Помимо обычного кода Морзе многие операторы используют очень медленный код Морзе, управляемый компьютером (так называемый «QRSS» ) или специализированные режимы цифровой связи.

Великобритания выделила полосу спектра шириной 2,8 кГц от 71,6 кГц до 74,4 кГц, начиная с апреля 1996 года, британским любителям, которые подали заявку на уведомление об изменении, чтобы использовать полосу на основе отсутствия помех с максимальной выходной мощностью 1 Вт ERP . Это было отменено 30 июня 2003 года после ряда расширений в пользу общеевропейского стандарта полосы 136 кГц. ^[9]Очень медленная азбука Морзе от G3AQC в Великобритании была принята на расстоянии 3275 миль (5271 км) через Атлантический океан W1TAG в США 21-22 ноября 2001 года на частоте 72,401 кГц. ^[а]

В Соединенных Штатах в правилах FCC Part 15 есть исключение, разрешающее нелицензионную передачу в диапазоне частот 160–190 кГц. Любители длинноволнового радио называют этот диапазон « LowFER », а экспериментаторы и их передатчики называют « LowFER ». кГц также называется диапазоном 1750 Этот диапазон частот между 160 кГц и 190 метров . Требования ^[11] включать:

Общая входная мощность конечного радиочастотного каскада (без учета мощности нити накала или нагревателя) не должна превышать одного ватта.
Общая длина линии передачи, антенны и заземляющего провода (если он используется) не должна превышать 15 метров.
Все излучения ниже 160 кГц или выше 190 кГц должны быть ослаблены как минимум на 20 дБ ниже уровня немодулированной несущей.
В качестве альтернативы этим требованиям может использоваться напряженность поля 2400/F(кГц) микровольт/метр (измеренная на расстоянии 300 метров) (как описано в 47CFR15.209).
Во всех случаях эксплуатация не может вызывать вредных помех для лицензированных служб.

Многие экспериментаторы в этом диапазоне являются радиолюбителями. ^[12]

Передачи метеорологической информации

Регулярной службой, передающей в формате RTTY морскую метеорологическую информацию в коде SYNOP на LF, является Немецкая метеорологическая служба ( Deutscher Wetterdienst или DWD ). DWD управляет станцией DDH47 на частоте 147,3 кГц, используя стандартный алфавит ITA-2 со скоростью передачи 50 бод и модуляцией FSK со сдвигом 85 Гц. ^[13]

Радионавигационные сигналы

В тех частях мира, где нет службы длинноволнового радиовещания, ненаправленные маяки, используемые для аэронавигации, работают на частоте 190–300 кГц (и выше, в диапазоне СВ). В Европе, Азии и Африке распределение NDB начинается с 283,5 кГц.

- Радионавигационная система «ЛОРАН С» работала на частоте 100 кГц.

Раньше система Decca Navigator работала в диапазоне от 70 до 129 кГц. Последние сети Decca были закрыты в 2000 году.

Передатчики дифференциальной телеметрии GPS работают в диапазоне от 283,5 до 325 кГц. ^[14]

Коммерческая радионавигационная система Datatrak работает на нескольких частотах, варьирующихся в зависимости от страны, в диапазоне 120–148 кГц.

Другие приложения

Некоторые метки радиочастотной идентификации ( RFID ) используют LF. Эти теги широко известны как LFID или LowFID (низкочастотная идентификация). LF RFID-метки представляют собой устройства ближнего поля , взаимодействующие с индуктивным ближним полем , а не с излучаемыми волнами (радиоволнами), которые являются единственной частью электромагнитного поля, которая сохраняется в дальнем поле. Как таковые, они технически не являются ни радиоустройствами, ни радиоантеннами, хотя они и работают на радиочастотах и называются « антеннами» в сфере RFID, но не в радиотехнике . Правильнее и технически более информативнее думать о них как о вторичных катушках очень слабосвязанных трансформаторов .

Антенны

Поскольку земные волны, используемые в этом диапазоне, требуют вертикальной поляризации , для передачи используются вертикальные антенны. Мачтовые радиаторы являются наиболее распространенными: они либо изолированы от земли и питаются снизу, либо иногда питаются через растяжки. Т-образные и перевернутые L-антенны используются, когда высота антенны является проблемой.

НЧ передающие антенны для передатчиков большой мощности требуют большого пространства и стали причиной разногласий в Европе и США из-за опасений по поводу возможных опасностей для здоровья, связанных с воздействием радиоволн на человека .

Длинноволновые приемные антенны

Требования к антенне для приема НЧ гораздо скромнее, чем для передачи. Хотя иногда используются нерезонансные антенны с длинными проводами, ферритовые рамочные антенны гораздо более популярны из-за их небольшого размера.

Радиолюбители добились хорошего приема НЧ с помощью активных антенн : короткой штыря со встроенным предусилителем .

Высота антенны

Из-за больших длин волн в этом диапазоне почти все НЧ-антенны электрически короткие , короче четверти излучаемой длины волны, поэтому их низкая радиационная стойкость делает их неэффективными, требуя заземления и проводников с очень низким сопротивлением, чтобы избежать рассеивания мощности передатчика.Этим электрически коротким антеннам необходимы нагрузочные катушки в основании антенны, чтобы привести их в резонанс. Многие типы антенн, такие как зонтичная антенна , а также L- и Т-образные антенны, используют емкостную верхнюю загрузку («цилиндр») в виде сети горизонтальных проводов, прикрепленных к верхней части вертикального излучателя. Емкость . повышает эффективность антенны за счет увеличения тока без увеличения ее высоты

Высота антенн различается в зависимости от использования. Для некоторых ненаправленных маяков (NDB) высота может составлять всего 10 метров, тогда как для более мощных навигационных передатчиков, таких как DECCA , используются мачты высотой около 100 метров. Т-образные антенны имеют высоту от 50 до 200 метров, а мачтовые антенны обычно имеют высоту более 150 метров.

Высота мачтовых антенн LORAN-C составляет около 190 метров для передатчиков с излучаемой мощностью менее 500 кВт и около 400 метров для передатчиков мощностью более 1 000 киловатт. Основной тип антенны LORAN-C изолирован от земли.

Станции НЧ (длинноволнового) вещания используют мачтовые антенны высотой более 150 метров или Т-антенны . Мачтовые антенны могут представлять собой изолированные мачты с заземлением или заземленные мачты с верхним питанием. Также возможно использование решетчатых антенн на заземленных мачтах.

Направленные антенные решетки

Для радиовещательных станций часто требуются направленные антенны. Они состоят из нескольких мачт, часто имеющих одинаковую высоту. Некоторые длинноволновые антенны состоят из нескольких мачтовых антенн, расположенных по кругу с мачтовой антенной в центре или без нее. Такие антенны фокусируют передаваемую мощность на землю и обеспечивают большую зону приема без затухания. Антенны этого типа используются редко, поскольку они очень дороги и требуют много места, а также потому, что замирания на длинных волнах происходят гораздо реже, чем на средних волнах. Одна такая антенна использовалась передатчиком Орлунда в Швеции.

Сноски

^ Низкочастотный экспериментатор Лоуренс «Лори» Мэйхед, G3AQC, добавил в свой список еще одно достижение в области НЧ — трансатлантический прием его сигнала на частоте 73 кГц. [...] Мэйхед сообщает, что в ночь с 21 на 22 ноября его сигнал на частоте 72,401 кГц был принят в США. "Мне удалось передать полный позывной Джону Эндрюсу, W1TAG, в Холдене, штат Массачусетс", - сказал он. Мэйхед использовал двухчастотный CW – или DFCW – с элементами длительностью две минуты; Эндрюс обнаружил свой сигнал с помощью программного обеспечения ARGO DSP. - ARRL, ноябрь 2001 г. ^[10]

См. также

Ссылки

^ «Рек. МСЭ-R V.431-7, Номенклатура полос частот и длин волн, используемых в телекоммуникациях» (PDF) . МСЭ. Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2013 года . Проверено 20 февраля 2013 г.
^ Сейболд, Джон С. (2005). Введение в распространение радиочастот . Джон Уайли и сыновья. стр. 55–58. ISBN 0471743682 . Архивировано из оригинала 16 апреля 2021 года . Проверено 30 ноября 2020 г. - из книг Google.
^ Мелиа, Алан (G3NYK). «Понимание распространения НЧ». Радком . Том. 85, нет. 9. Бедфорд, Великобритания: Радиосообщество Великобритании . п. 32. {{cite magazine}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ «Очень низкая частота (ОНЧ)» . Ядерные силы США. fas.org . 1998. Архивировано из оригинала 27 декабря 2007 года . Проверено 9 января 2008 г.
^ «Человеческая кнопка» . Сегодня . 2 декабря 2008 г. Би-би-си . Радио Би-би-си 4 . Архивировано из оригинала 3 февраля 2011 года . Проверено 6 августа 2011 г.
^ «Использование полосы 135,7–137,8 кГц любительской службой». Рекомендация ERC 62-01 E (Отчет). Майнц, Германия: Европейская конференция администраций почты и телекоммуникаций (CEPT). 1997. ERC Rec 62-01 E.
^ Таблица нормативных диапазонов (PDF) (диаграмма / график) (цветная редакция размером 11 × 17 дюймов). Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . 22 сентября 2017 г. Архивировано (PDF) из оригинала 11 ноября 2020 г. . Проверено 26 ноября 2020 г.
^ «QSO ZL/UA0 на частоте 136 кГц» . Мир ЛФ. www.wireless.org.uk . Архивировано из оригинала 29 сентября 2007 года . Проверено 1 июня 2006 г.
^ «Стратегия спектра Великобритании на 2002 год» (пресс-релиз). Офком . 16 сентября 2016 г. Архивировано из оригинала 30 сентября 2007 г. . Проверено 5 июня 2006 г.
^ «Сигнал G3AQC охватывает Атлантику на частоте 73 кГц!» . Письмо АРРЛ . Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . 30 ноября 2001 г. Архивировано из оригинала 12 января 2014 г. Проверено 12 января 2014 г.
^ «§ 15.217 Работа в диапазоне 160–190 кГц ( 47 CFR 15.217 )». Часть 15 — Радиочастотные устройства . ecfr.gov (Отчет). Электронный свод федеральных правил. 47 CFR 15.217 ( 47 CFR 15.206 ) . Проверено 17 марта 2024 г. ^{[ не удалось пройти проверку ]} Цитируется раздел 47 CFR 15.206 отсутствует/удален: идентификатор раздела §15.205 переходит к §15.207.
^ «Часть 15 — Частотные приборы Rado» . Федеральный реестр. Архивировано из оригинала 26 июля 2014 года . Проверено 21 июля 2014 г.
^ «ДВД Сендеплан» . Архивировано из оригинала 30 июля 2012 года . Проверено 8 января 2008 г.
^ Гейл, Алан (G4TMV) (2011). Мировая база данных DGPS для DXers (PDF) (Отчет). 4.6. Архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2011 года . Проверено 14 января 2008 г. - через ndblist.info. {{cite report}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

Дальнейшее чтение

Клавиттер, Г.; Окснер, М.; Герольд, К. (2000). Длинная волна и самая длинная волна [ Longwave and Longest Wave ] (на немецком языке). Меккенхайм, Германия: Siebel Verlag GmbH. ISBN 3-89632-043-2 .
Мартен, М. (2007). Список специальных частот 2007/2008 [ Список специальных частот 2007–2008 ] (на немецком языке). Меккенхайм, Германия: Siebel Verlag GmbH. стр. 36–39. ISBN 978-3-88180-665-7 .
Деннисон, Майк (G3XDV); Мориц, Джим (M0BMU) (2007). ЛФ сегодня . Поттерс-Бар, Великобритания: Радиосообщество Великобритании . ISBN 978-1-905086-36-8 . {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

Внешние ссылки

Стимак, Томислав (IK1QFK). «Определение диапазонов частот (ОНЧ, СНЧ... и т.д. )» . vlf.it. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
"IK1QFK" . vlf.it (домашняя страница).

[11] Низкочастотный экспериментатор Лоуренс «Лори» Мэйхед, G3AQC, добавил в свой список еще одно достижение в области НЧ — трансатлантический прием его сигнала на частоте 73 кГц. [...] Мэйхед сообщает, что в ночь с 21 на 22 ноября его сигнал на частоте 72,401 кГц был принят в США. "Мне удалось передать полный позывной Джону Эндрюсу, W1TAG, в Холдене, штат Массачусетс", - сказал он. Мэйхед использовал двухчастотный CW – или DFCW – с элементами длительностью две минуты; Эндрюс обнаружил свой сигнал с помощью программного обеспечения ARGO DSP. - ARRL, ноябрь 2001 г. ^[10]

[ITU_Nomenclature-1] «Рек. МСЭ-R V.431-7, Номенклатура полос частот и длин волн, используемых в телекоммуникациях» (PDF) . МСЭ. Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2013 года . Проверено 20 февраля 2013 г.

[Seybold-2] Сейболд, Джон С. (2005). Введение в распространение радиочастот . Джон Уайли и сыновья. стр. 55–58. ISBN 0471743682 . Архивировано из оригинала 16 апреля 2021 года . Проверено 30 ноября 2020 г. - из книг Google.

[3] Мелиа, Алан (G3NYK). «Понимание распространения НЧ». Радком . Том. 85, нет. 9. Бедфорд, Великобритания: Радиосообщество Великобритании . п. 32. {{cite magazine}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[4] «Очень низкая частота (ОНЧ)» . Ядерные силы США. fas.org . 1998. Архивировано из оригинала 27 декабря 2007 года . Проверено 9 января 2008 г.

[5] «Человеческая кнопка» . Сегодня . 2 декабря 2008 г. Би-би-си . Радио Би-би-си 4 . Архивировано из оригинала 3 февраля 2011 года . Проверено 6 августа 2011 г.

[6] «Использование полосы 135,7–137,8 кГц любительской службой». Рекомендация ERC 62-01 E (Отчет). Майнц, Германия: Европейская конференция администраций почты и телекоммуникаций (CEPT). 1997. ERC Rec 62-01 E.

[ARRL-bandchart-7] Таблица нормативных диапазонов (PDF) (диаграмма / график) (цветная редакция размером 11 × 17 дюймов). Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . 22 сентября 2017 г. Архивировано (PDF) из оригинала 11 ноября 2020 г. . Проверено 26 ноября 2020 г.

[ZLUA0-8] «QSO ZL/UA0 на частоте 136 кГц» . Мир ЛФ. www.wireless.org.uk . Архивировано из оригинала 29 сентября 2007 года . Проверено 1 июня 2006 г.

[ofcom-9] «Стратегия спектра Великобритании на 2002 год» (пресс-релиз). Офком . 16 сентября 2016 г. Архивировано из оригинала 30 сентября 2007 г. . Проверено 5 июня 2006 г.

[10] «Сигнал G3AQC охватывает Атлантику на частоте 73 кГц!» . Письмо АРРЛ . Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . 30 ноября 2001 г. Архивировано из оригинала 12 января 2014 г. Проверено 12 января 2014 г.

[12] «§ 15.217 Работа в диапазоне 160–190 кГц ( 47 CFR 15.217 )». Часть 15 — Радиочастотные устройства . ecfr.gov (Отчет). Электронный свод федеральных правил. 47 CFR 15.217 ( 47 CFR 15.206 ) . Проверено 17 марта 2024 г. ^{[ не удалось пройти проверку ]} Цитируется раздел 47 CFR 15.206 отсутствует/удален: идентификатор раздела §15.205 переходит к §15.207.

[13] «Часть 15 — Частотные приборы Rado» . Федеральный реестр. Архивировано из оригинала 26 июля 2014 года . Проверено 21 июля 2014 г.

[14] «ДВД Сендеплан» . Архивировано из оригинала 30 июля 2012 года . Проверено 8 января 2008 г.

[15] Гейл, Алан (G4TMV) (2011). Мировая база данных DGPS для DXers (PDF) (Отчет). 4.6. Архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2011 года . Проверено 14 января 2008 г. - через ndblist.info. {{cite report}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[а]

[11]

[12]

[13]

[14]

[10]