Радиочестота – определение, диапазони и приложения в радиокомуникациите

Терминът "радиочестота" се отнася за електромагнитно излъчване в диапазона на честотите, по-ниски от тези на микровълните. Радиовълните с тези честоти са били полезни за комуникации на големи разстояния. Сред тези честоти късовълновите радиокомуникации работят на честоти, които могат да се отразяват от йоносферата и следователно могат да се отразяват около Земята. Дълговълновите честоти се използват за комуникации на сравнително къси разстояния, като например най-обикновените търговски радиостанции с амплитудна модулация (АМ). Техните предавания обикновено не се отразяват на големи разстояния.

Различните късовълнови честоти (с дължина на вълната по-малка от 120 метра) могат да бъдат добре отразени и предадени чрез дълги отскоци по целия свят в периоди, когато в йоносферата преобладават различни условия. Така предавателите на такива организации като VOA (Voice of America) и BBC (British Broadcasting Corporation) ще променят работните си честоти от месец на месец, а също и от време на време в рамките на 24-часов период.

Диапазони и единици

Радиочестотният спектър обхваща широк диапазон от честоти. По международна конвенция (ITU) за практическо разделяне често се използват следните обобщени диапазони:

• VLF (Very Low Frequency): 3–30 kHz
• LF (Low Frequency): 30–300 kHz
• MF (Medium Frequency): 300 kHz–3 MHz (тук попада и стандартният AM радиодиаапазон)
• HF (High Frequency): 3–30 MHz (късовълнова област, използвана за международно многолъчева комуникация)
• VHF (Very High Frequency): 30–300 MHz (FM радио, авиация, наземни радиолиннии)
• UHF (Ultra High Frequency): 300 MHz–3 GHz (мобилни мрежи, телевизия, Wi‑Fi части)
• SHF (Super High Frequency): 3–30 GHz (радари, сателитни връзки, професионални комуникации)
• EHF (Extremely High Frequency): 30–300 GHz (високо-резолюционни радарни и научни приложения)

Честотата се измерва в херци (Hz). Дължината на вълната λ (в метри) и честотата f (в MHz) са свързани приблизително чрез формулата λ ≈ 300 / f (MHz). Примери: 1 MHz ≈ 300 m; 100 MHz ≈ 3 m; 2.4 GHz ≈ 0.125 m (12.5 cm).

Механизми на разпространение

• Наземен/повърхностен вълнов ход — дълговълновите и част от средновълновите сигнали следват кривината на Земята и позволяват покритие на региони без видима линия на поглед.
• Небесни (skywave) отразявания — късовълновите (HF) сигнали могат да бъдат отразени от йоносферата, което осигурява много голямо покритие и възможности за трансконтинентална комуникация. Тези условия силно зависят от дневния/нощния цикъл, слънчевата активност и сезона.
• Линейна видимост (line-of-sight) — при VHF, UHF и по-високи честоти сигналите се разпространяват предимно по права линия и се ограничават от хоризонта; за по-далечни връзки се използват по-високи антени или ретранслатори/спътници.
• Тропосферна и дифракционна явления — при определени атмосферни условия (тропосферно "дъкване") или чрез дифракция над теренни препятствия VHF/UHF сигнали могат да пътуват по-далеч от обичайното.

Типични приложения

• Радиоразпръскване: AM (средни/дълги вълни) и FM (VHF)
• Късовълнови международни станции (например VOA, BBC)
• Мобилни телефони, безжични комуникации (UHF/SHF)
• Wi‑Fi, Bluetooth и други безжични LAN (2.4 GHz, 5 GHz и др.)
• Спътникови връзки и GPS (L‑band и други GHz диапазони)
• Радарни системи и дистанционно наблюдение (SHF/EHF)
• Морска и авиационна радиосвързаност, аварийни и навигационни услуги
• Аматьорска радиосвръзка, RFID и телеметрия

Регулация и безопасност

Радиочестотният спектър е ограничен ресурс и се управлява на международно ниво от ITU и на национално ниво от съответните регулатори. За много услуги е необходима лицензия, докато някои диапазони (например определени ISM ленти като 2.4 GHz и 5 GHz) са определени за безлицензна употреба при конкретни условия.

По отношение на безопасността, експозицията на електромагнитни полета се контролира чрез стандарти и препоръки (например ICNIRP), които задават гранични стойности за допустима мощност и специфична абсорбирана мощност (SAR). За повечето потребителски уреди (мобилни телефони, Wi‑Fi точки и др.) нивата са значително под разрешените лимити при нормална употреба.

В обобщение, радиочестотите обхващат широка гама от честоти с многообразни физични свойства и приложения — от далечен трансхироманен радиопредаване чрез йоносферата до високоскоростни локални връзки чрез микровълни. Изборът на честотен диапазон определя начина на разпространение, оборудването и регулаторните изисквания.

Въпроси и отговори

В: Какво означава терминът "радиочестота"?

В: За какво са полезни радиовълните с тези честоти?

В: Какво представляват радиокомуникациите на къси вълни?

В: Защо честотите на дългите вълни се използват за комуникации с относително малък обсег?

Въпрос: Може ли предаването на дълговълнови честоти да получи дълъг отскок?

Въпрос: Дали различните късовълнови честоти се предават добре чрез дълги отскоци по света във време, когато в йоносферата преобладават различни условия?

Въпрос: Защо организации като VOA и BBC променят работните си честоти от месец на месец, а също и от време на време в рамките на 24-часов период?

Търсене по буква