低频 :频带由30 KHz到300 KHz的无线电电波

更新时间:2023-08-15 18:50

低频(LF, Low 频率)是指无线电频谱根据频率范围划分的一个频带,低频(LF)频率范围为30kHZ~300kHZ。频带为无线电磁波基于频率分类提供了一个体系,从本质讲,频带允许我们在一个对无线电通信有用的体系中细分最常见的电磁波类型,这个分类系统被称为无线电频谱。无线电频谱中,较低频率无线电磁波具有较长的波长和较低的能量,而较高频率无线电磁波具有较短的波长和较高的能量,低频无线电磁波的波长为10km~1km。

1867年,詹姆斯·麦克斯韦(J.C.Maxwell)预测耦合在一起的振荡磁场电场可以形成一种通过空间传播的波。直到1887年,海因里希·赫兹(Heinrich Hertz)才在实验室里产生了第一个无线电电磁波和普通声波之间的一个主要区别是,声波需要空气或木材等介质传播,但电磁波可以在真空中传播,此外,所有电磁波都以光速c在真空中传播。

低频(LF, Low 频率)频带主要用于欧洲北非亚洲地区的调幅广播(AM broadcasting);与甚低频(VLF)类似,低频(LF)也可以用于导航无线电信标。低频(LF)也可以用于海上船岸通信,以及跨洋空中交通管制。

定义

低频(低频率)或LF是ITU指定为收音机频率在30的范围内(RF)千赫(kHz)的-300千赫。它的波长范围从十公里到一公里,也被称为公里波段或千米波。

LF无线电呈现低信号衰减,使其适合长距离通信。在欧洲以及北非和亚洲地区,LF频谱的一部分被用于AM广播作为“长波”频段。在西半球,其主要用途是飞机信标,导航(LORAN),信息和天气系统。这个频段还播放了一些时间信号广播。

传播

大气无线电噪声随着频率的降低而增加。在低频段和低频段,它远高于接收器电路中的热噪底。因此,比波长小得多的低效天线就足够接收了

由于波长较长,低频无线电波可以像山脉一样绕过障碍物,沿着地球的轮廓在地平线之外衍射。这种传播模式称为地波,是LF波段的主要模式。地面波必须垂直极化(电场是垂直的,而磁场是水平的),所以单极天线用于传输。信号强度在地面吸收的距离随着距离的衰减比在较高的频率下要低。低频地波可以从发射天线接收到2000公里(1,200英里)。

低频波也可以通过从电离层反射(实际机制是折射之一)偶尔长距离传播,尽管这种称为天波或“跳跃”传播的方法不如在较高频率那样常见。反射发生在电离层E层或F层。天波信号可以在距离发射天线超过300公里(190英里)的距离处被探测到。

用途

标准时间信号

在欧洲和日本,自从20世纪80年代后期以来,许多低成本的消费设备都包含带LF接收器的无线电时钟。由于这些频率仅通过地波传播,因此时间信号的精度不受发射机,电离层和无线电接收机之间传播路径变化的影响。在美国,这种设备只有在1997年和1999年WWVB的输出功率增加之后才能成为大众市场的可行设备。

军事

低于50 kHz的无线电信号能够穿透海洋深度到大约200米,波长越长越深。英国人,德国人,印度人,俄国人,瑞典人,美国人和其他可能的海军在这些频率上与潜艇进行通信。

此外,英国皇家海军携带战略核潜艇根据会议常规据称是为了监控英国广播公司广播4台附近的英国水域198千赫传输。有传言说,他们要解决传输突然停顿的问题,尤其是早间新闻节目今天,作为英国受到攻击的一个指标,之后他们的密封命令才会生效。

在美国,地面波应急网络(GWEN)在150-175千赫兹之间运行,直到1999年被卫星通信系统取代。格伦是一个陆基军事无线电通信系统,即使在核能的情况下也能存活并继续运行攻击。

实验和业余

2007年世界无线电通信大会(WRC-07)使该频段成为全球火腿电台分配。国际2.1 kHz的分配,2200米波段(135.7 kHz至137.8千赫),是提供给业余无线电运营商在欧洲几个国家,新西兰加拿大法国的海外依赖性。

符拉迪沃斯托克到新西兰,双向接触的世界纪录距离超过1万公里。以及常规的摩尔斯电码许多运营商使用非常慢计算机控制的摩尔斯电码(QRSS)或专用数字通信模式。

英国从1996年4月开始分配了一个2.8千赫兹的频段,从1996年4月开始,向英国的业余爱好者申请了一份变更通知,以无干扰的方式使用该频段,最大输出功率为1瓦的ERP。2003年6月30日,经过多次延期,取消了欧洲协调的136 kHz频段。2001年11月21日至22日,美国的W1TAG以72.401 kHz接收了英国G3AQC非常缓慢的摩尔斯电码,在大西洋南端3275英里(5,271公里)处接收到。

在美国,FCC第15部分规定允许在160至190 kHz的频率范围内进行未经许可的传输。长波广播爱好者将其称为“LowFER”乐队,实验者及其发射者称为“LowFERs”。在160 kHz和190 kHz之间的频率范围也被称为1750米频带。要求包括:

这个乐队的许多实验者是火腿电台操作员。

气象信息广播

在SYNOP代码上传输RTTY海洋气象信息的常规服务是德国气象局(Deutscher Wetterdienst或DWD)DWD使用标准的ITA-2字母表,工作在147.3 kHz的DDH47,传输速度为50波特,FSK调制,频率为85赫兹

所述LORAN-C无线电导航系统上操作100千赫。在没有长波广播服务的世界部分地区,用于航空导航的无方向信标在190-300 kHz(甚至超过MW波段)运行。在欧洲,亚洲和非洲,金砖国家新开发银行分配从283.5 kHz开始。

过去,Decca导航系统在70 kHz和129 kHz之间运行。最后的Decca连锁店于2000年关闭。

差分GPS遥测发射机在283.5和325 kHz之间工作。

商用的“Datatrak”无线电导航系统按照国家不同的频率工作,频率在120到148 kHz之间。

电台广播

AM广播在欧洲和亚洲部分地区的148.5和283.5 kHz频率之间的长波频段被授权使用。

其他应用程序

一些射频识别(RFID)标签利用LF。这些标签通常被称为LFID或LowFID(低频识别)。LF RFID标签是近场设备。

天线

由于在这个频带中使用的地面波需要垂直极化,因此垂直天线用于传输,通常是桅杆散热器,或者与地面绝缘并且在底部馈电,或者偶尔通过拉线馈电。天线高度是一个问题时,使用T型天线和倒L型天线。几乎所有的LF天线都是短路的,短于辐射波长的四分之一,所以它们的低辐射电阻使得它们效率低,需要非常低的电阻接地和导体来避免耗散发射机功率。这些电短天线需要加载高电感线圈带来共鸣。伞形天线和L型和T型天线等许多类型的天线都采用电容顶部加载(“顶帽”),其形式为在垂直散热器顶部连接的水平导线网络。的电容提高了天线的效率,而不增加它的高度或它的支撑结构。

天线的高度根据使用情况而不同。对于一些无方向性信标(NDB),高度可以低至10米,而对于更强大的导航发射机(如DECCA),则使用高度约为100米的桅杆。T型天线的高度在50到200米之间,桅杆天线通常高于150米。

LORAN-C的天线杆高度对于辐射功率低于500千瓦的发射机来说大约为190米,而对于大于1000千瓦的发射机则大约为400米。LORAN-C天线的主要类型与地绝缘。

LF(长波)广播电台使用高度超过150米的天线杆或T型天线。桅杆天线可以是地面馈电绝缘桅杆或上馈接地桅杆。笼式天线也可以在接地天线上使用。

对于广播电台,通常需要定向天线。它们由多个桅杆组成,这些桅杆通常具有相同的高度。一些长波天线由多个天线排列成圆形,中心有天线或不具有天线。这样的天线将发射的功率集中到地面,并给出大的无衰减接收区域。这种类型的天线很少使用,因为它们非常昂贵并且需要很大的空间,并且因为在长波上发生的衰落比在中波范围中更少发生。瑞典的Orlunda发射机使用了这种天线。

为了接收,使用长导线天线,或者由于其小尺寸而更多地使用铁氧体环形天线。火腿电台操作员已经使用短鞭状有源天线实现了良好的低频接收。

用于高功率发射机的LF发射天线需要大量的空间,并且由于担心与人类接触无线电相关的可能的健康危害,在欧洲和美国引起争议。

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