Введение

Электромагнитный спектр 300–3000 МГц

Ультравысокая частота (УВЧ) – это обозначение МСЭ для радиочастот в диапазоне от 300 мегагерц (МГц) до 3 гигагерц (ГГц), также известное как дециметровая полоса, поскольку длины волн варьируются от одного метра до одной десятой метра (одного дециметра). Радиоволны с частотами выше УВЧ попадают в диапазон сверхвысоких частот (СВЧ) или микроволновых частот. Сигналы более низкой частоты попадают в диапазон ВЧ (очень высокой частоты) или более низкие диапазоны. Радиоволны УВЧ распространяются преимущественно по прямой видимости; они блокируются холмами и крупными зданиями, хотя прохождение сигнала через стены зданий достаточно сильное для приёма внутри помещений. Они используются для телевизионного вещания, сотовой связи, спутниковой связи, включая GPS, персональных радиоуслуг, таких как Wi-Fi и Bluetooth, раций, беспроводных телефонов, спутниковых телефонов и множества других приложений. IEEE определяет радиолокационный диапазон УВЧ как частоты между 300 МГц и 1 ГГц. Два других радиолокационных диапазона IEEE перекрывают УВЧ-диапазон МСЭ: L-диапазон между 1 и 2 ГГц и S-диапазон между 2 и 4 ГГц.

Характеристики размножения

Радиоволны в диапазоне УВЧ распространяются преимущественно прямым распространением (LOS) и отражением от земли; в отличие от диапазона КВ, отражения от ионосферы (небесноволновое распространение) или земной волны практически нет. Радиоволны УВЧ блокируются холмами и не могут распространяться за горизонт, но способны проникать сквозь листву и внутрь зданий для приёма внутри помещений. Поскольку длины волн УВЧ сопоставимы с размерами зданий, деревьев, транспортных средств и других распространённых объектов, отражение и дифракция от них могут вызывать затухание сигнала из-за многолучевого распространения, особенно в плотной городской застройке. Атмосферная влажность ослабляет силу УВЧ-сигналов на больших расстояниях, причём ослабление увеличивается с ростом частоты. УВЧ телевизионные сигналы, как правило, сильнее подвержены влиянию влажности, чем сигналы более низких диапазонов, например, ОВЧ. Поскольку дальность передачи УВЧ ограничена визуальным горизонтом и составляет от 30 до 40 миль (48–64 км) или меньше, в зависимости от рельефа местности, одни и те же частотные каналы могут быть повторно использованы другими пользователями в соседних районах (повторное использование частот). Для ретрансляции УВЧ-сигналов на расстояния, превышающие дальность прямой видимости, используются радиоретрансляторы. В редких благоприятных условиях УВЧ-радиоволны могут распространяться на большие расстояния посредством тропосферного волновода, образующегося при нагревании и охлаждении атмосферы в течение дня.

Антенны

Длина антенны связана с длиной используемых радиоволн. Из-за коротких длин волн антенны УВЧ удобно компактны и короткие; на УВЧ-частотах четвертьволновой монополь, наиболее распространенная всенаправленная антенна, имеет длину от 2,5 до 25 см. Длины волн УВЧ достаточно малы, чтобы эффективные передающие антенны можно было устанавливать на портативные и мобильные устройства, поэтому эти частоты используются для двухсторонних наземных мобильных радиосистем, таких как рации, двухсторонние радиостанции в транспортных средствах и для портативных беспроводных устройств, включая беспроводные телефоны и мобильные телефоны. Всенаправленные УВЧ-антенны, используемые в мобильных устройствах, обычно представляют собой короткие хлысты, рукавные диполи, антенны типа "резиновая уточка" или плоскостная инвертированная F-антенна (PIFA), применяемая в мобильных телефонах. Высокоусиливающие всенаправленные УВЧ-антенны могут быть изготовлены из коллинеарных массивов диполей и используются для мобильных базовых станций и антенн сотовых базовых станций. Короткие длины волн также позволяют создавать компактные антенны с высоким коэффициентом усиления. Антенны с высоким усилением для каналов связи точка-точка и приема УВЧ-телевидения обычно представляют собой антенны Яги, логарифмически-периодические, угловые отражатели или рефлекторные антенны. В верхней части диапазона практическими становятся щелевые антенны и параболические тарелки. Для спутниковой связи используются спиральные и крестовые антенны, поскольку спутники обычно используют круговую поляризацию, которая не зависит от относительной ориентации передающей и принимающей антенн. Для телевизионного вещания используются специализированные вертикальные излучатели, которые в основном являются модификациями щелевой антенны или рефлекторной антенны: антенны с прорезным цилиндром, зигзагообразные и панельные антенны.

Приложения

Телевизионное вещание в ультравысокочастотном (УВЧ) диапазоне удовлетворяло спрос на дополнительные телевизионные каналы в городских районах. Сегодня большая часть полосы пропускания была перераспределена для наземных мобильных радиосистем, транкинговых радиосвязи и мобильной телефонной связи. УВЧ-каналы по-прежнему используются для цифрового телевидения. Поскольку на УВЧ-частотах передающие антенны достаточно малы для установки на портативных устройствах, УВЧ-спектр используется во всем мире для наземных мобильных радиосистем, радиостанций двусторонней связи, применяемых для голосовой связи в коммерческих, промышленных, общественных службах безопасности и в военных целях. Примерами персональных радиоуслуг являются GMRS, PMR446 и UHF CB. Некоторые беспроводные компьютерные сети используют УВЧ-частоты. Широко распространенные сотовые сети GSM и UMTS используют УВЧ-частоты сотовой связи. Крупные операторы связи развернули сети голосовой и передачи данных в диапазоне ВЧ/УВЧ. Это позволяет подключать мобильные телефоны и мобильные вычислительные устройства к общедоступной телефонной сети и Интернету. Спутниковые телефоны также используют этот диапазон частот в L- и S-диапазонах. Утверждается, что радиолокаторы УВЧ эффективны для отслеживания истребителей-невидимок, и, возможно, бомбардировщиков-невидимок. Wi-Fi работает в диапазоне от 2,412 до 2,484 МГц. LTE также работает на УВЧ-частотах.