2.3 Классификация по диапазону используемых радиочастот

ХХ и ХХ век - периоды активного освоения радиочастотного диапазона.

В начале XX века радиосвязь активно входит во все сферы человеческой

деятельности. Основные вехи ХХ века:

• До 1920 года в радиосвязи применялись преимущественно волны длиной от сотен метров до десятков километров.

• В 1922 году радиолюбителями было открыто свойство коротких волн - распространяться на любые расстояния, благодаря преломлению в верхних слоях атмосферы и отражению от них. Вскоре короткие волны стали основным средством обеспечения дальней радиосвязи.

• В 1930-е гг. были освоены метровые волны. Уже в 1930 году было официально зарегистрировано 6203 радиостанции, работающие в диапазоне от 10 до 200 м (1,5-30 МГц). В 1940 г. число официально зарегистрированных станций в этом диапазоне, не считая радиолюбительских и военных, достигло 28 407. К концу 1948 г. официальные заявки на рабочие частоты в этом диапазоне превысили 200 000. Наличие столь большого числа работающих радиостанций привело к тому, что основным видом помех на коротких волнах стали помехи от соседних радиостанций. Таким образом, ограниченность спектра частот в области длинных, средних и коротких волн и особенности их распространения не позволяли передавать широкополосные сообщения, в частности широковещательное телевидение. Все это послужило поводом освоения новых диапазонов частот.

• В 40-е годы были освоены дециметровые и сантиметровые волны, распространяющиеся прямолинейно, не огибая земной поверхности (т. е. в пределах прямой видимости), что ограничивает прямую связь на этих волнах расстоянием в 40-50 км в равнинной местности, а в горных районах - в несколько сотен километров. Поскольку ширина диапазонов частот, соответствующих этим длинам волн, - от 30 МГц до 30 ГГц - в 1000 раз превышает ширину всех диапазонов частот ниже 30 МГц (волны длиннее 10 м), они могли передавать большие потоки информации и осуществлять многоканальную связь. В то же время ограниченная дальность распространения и возможность получения острой направленности с антенной несложной конструкции позволяют использовать одни и те же длины волн во множестве пунктов без взаимных помех. Передача на значительные расстояния достигалась применением многократной ретрансляции в линиях радиорелейной связи или с помощью спутников связи, находящихся на большой высоте (около 36 тыс. км) над Землей. Позволяя проводить на больших расстояниях одновременно десятки тысяч телефонных разговоров и передавать десятки телевизионных программ, радиорелейная и спутниковая связь по своим возможностям являются значительно более эффективными, чем обычная дальняя радиосвязь в метровом диапазоне волн. Результатом освоения высоких частот и научно-технического прогресса явилось внедрение новых видов связи: проводная, радиорелейная, тропосферная, спутниковая, оптико-волоконная и мобильная сотовая связь.

• ХХІ век - период активного развития телекоммуникационных и информационных систем миллиметрового , субмиллиметрового и терагерцового диапазонов.

В соответствии с общим распределением радиочастот и полос радиочастот, который в мировом масштабе определяется Международной таблицей распределения радиочастот, а в Украине – Национальной таблицей распределения радиочастот диапазон радиочастот включает в себя частоты от 3кГц до 3000 ГГц и распределен между более чем 30 радиослужбами.

Кроме приведенных в таблице диапазонов при построении оптических систем передачи с открытым трактом используется диапазон частот 10¹³...10¹⁵ Гц, а при построении радиосистем гипервысокочастотного диапазона используется терагерцовый диапазон 100…3000 ГГц.

Таблица 2.1 -. Диапазоны радиочастот и радиоволн

Номер диапазона	Диапазон радиочастот		Диапазон радиоволн
	Наименование	Границы	Наименование	Границы
4	Очень низкие (ОНЧ)	3...30 кГц	Мириаметровые	100...10 км
5	Низкие (НЧ)	30...300 кГц	Километровые	10...1 км
6	Средние (СЧ)	300...3000 кГц	Гектометровые	1000...100 м
7	Высокие (ВЧ)	3...30 МГц	Декаметровые	100...10 м
8	Очень высокие (ОВЧ)	30…300 МГц	Метровые	10...1 м
9	Ультравысокие (УВЧ)	300...3000 МГц	Дециметровые	100...10 см
10	Сверхвысокие (СВЧ)	3...30 ГГц	Сантиметровые	10...1 см
11	Крайне высокие (КВЧ)	30...300 ГГц	Миллиметровые	10...1 мм
12	Гипервысокие (ГВЧ)	300...3000 ГГц	Децимиллиметровые	1…0,1 мм

Большинство современных радиорелейных систем прямой видимости, тропосферных радиорелейных систем передачи и спутниковых систем передачи работают в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн (в диапазонах УВЧ, СВЧ и КВЧ), т.е. в микроволновом диапазоне.

Использование этого диапазона обусловлено главным образом возможностью передачи широкополосных сигналов. Протяженность только дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов по частоте примерно в 100 раз превышает протяженность всех более длинноволновых диапазонов, вместе взятых. Это позволяет организовать совместную работу большого числа широкополосныхТКС, передавать любые виды сообщений, а также строить многоканальные системы с высокой пропускной способностью (до нескольких тысяч телефонных каналов или нескольких сотен мегабит в секунду). Широкополосность систем позволяет применять эффективные помехоустойчивые методы передачи сигналов, требующие широкой полосы частот….

Кроме того, в диапазонах УВЧ , СВЧ и КВЧ весьма просто создать антенны с узконаправленным излучением (приемом) радиоволн. Применение таких антенн, имеющих относительно небольшие габариты, позволяет получить энергетический выигрыш по сравнению с ненаправленным излучением (приемом) примерно 30…50 дБ, недостижимый для антенн более длинноволновых диапазонов, что дает возможность упростить приемо-передающую аппаратуру (уменьшить необходимые мощности передатчиков), а также облегчает электромагнитную совместимость различных систем.

Наконец, в этих диапазонах весьма мало влияние промышленных и атмосферных помех.

Вместе с тем радиоволны микроволнового диапазона устойчиво распространяются лишь в пределах прямой видимости.

Заметим, что особенности распространения радиоволн в значительной степени определяют принципы построения и энергетические параметры передающего и приемного оборудования , а также количественные показатели ТКС в целом.

Учет этих особенностей является решающим фактором, как при разработке оборудования телекоммуникационных систем, так и при проектировании соответствующих радиолиний передачи.