Дециметровый диапазон

Дециметровый диапазон (ДМВ, УВЧ, от англ. Ultra High Frequency, UHF) — диапазон радиоволн с длиной волны от 10 сантиметров до 1 метра, что соответствует частотам от 300 МГц до 3 ГГц. В радиотехнике и телекоммуникациях дециметровые волны занимают промежуточное положение между метровыми (УКВ) и сантиметровыми (СВЧ) диапазонами, обладая рядом уникальных свойств, определяющих их широкое применение в телевидении, радиолокации, мобильной связи и спутниковой навигации.

Физические свойства и распространение

Дециметровые волны распространяются преимущественно в пределах прямой видимости, однако их характеристики существенно отличаются от более низкочастотных диапазонов. Длина волны (10–100 см) позволяет волнам огибать препятствия размером менее нескольких десятков сантиметров, но крупные здания, холмы и лесные массивы создают заметное затенение. В отличие от метровых волн, ДМВ слабо отражаются от ионосферы и не распространяются за горизонт за счёт её слоёв, что ограничивает дальность связи приземными волнами до 30–50 км при стандартных условиях.

Основные особенности распространения ДМВ:

• Дифракция — способность огибать препятствия выражена слабее, чем у метровых волн, но лучше, чем у сантиметровых.
• Отражение — хорошо отражаются от зданий, металлических конструкций и земной поверхности, что приводит к многолучевости и интерференции.
• Поглощение — атмосферное поглощение (особенно в дождь и туман) незначительно, но выше, чем в метровом диапазоне.
• Проникновение в помещения — проникают через стены и окна с затуханием 10–20 дБ, что достаточно для приёма внутри зданий.

История освоения

Активное освоение дециметрового диапазона началось в середине XX века. В 1940-х годах, в ходе Второй мировой войны, были разработаны первые радиолокационные станции (РЛС) сантиметрового и дециметрового диапазонов, что позволило повысить разрешающую способность и точность обнаружения целей. В СССР первые опытные телевизионные передачи в ДМВ-диапазоне проводились в 1950-х годах, а с 1960-х годов началось массовое внедрение дециметрового телевидения.

Ключевые этапы развития:

• 1940-е — создание первых магнетронов и клистронов для генерации ДМВ-колебаний.
• 1950-е — начало использования ДМВ для телевизионного вещания (в СССР — 21–60 каналы, 470–790 МГц).
• 1970-е — внедрение аналоговой сотовой связи (стандарт NMT-450, хотя он работал в метровом диапазоне; ДМВ-стандарты появились позже).
• 1990-е — цифровое телевидение (DVB-T) и массовое распространение сотовой связи GSM (900/1800 МГц).
• 2000-е — развитие Wi-Fi (2,4 ГГц), Bluetooth, GPS/ГЛОНАСС (L-диапазон, 1,2–1,6 ГГц).
• 2010-е — внедрение LTE (4G) в диапазонах 800 МГц, 1800 МГц, 2600 МГц и цифрового телевидения DVB-T2.

Классификация и поддиапазоны

В дециметровом диапазоне выделяют несколько поддиапазонов, закреплённых за различными службами радиосвязи. В России и странах СНГ распределение частот регулируется Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) и соответствует международному Регламенту радиосвязи МСЭ.

Применение

Телевидение и радиовещание

Дециметровый диапазон является основным для эфирного цифрового телевидения стандарта DVB-T2. В России с 2019 года аналоговое телевещание в ДМВ-диапазоне прекращено, и все федеральные каналы транслируются в цифровом формате в диапазоне 470–790 МГц (21–60 телевизионные каналы). Преимущества ДМВ для телевидения: относительно высокая помехоустойчивость, возможность передачи сигнала высокой чёткости (HD) и возможность использования компактных антенн.

Мобильная связь

Стандарты сотовой связи второго (GSM), третьего (UMTS) и четвёртого (LTE) поколений активно используют дециметровый диапазон:

• GSM-900 (880–960 МГц) — базовый диапазон для голосовой связи и 2G-интернета.
• GSM-1800 (1710–1880 МГц) — дополнительный диапазон для увеличения ёмкости сети.
• LTE-800 (790–862 МГц) — «диапазон покрытия», обеспечивающий широкую зону обслуживания в сельской местности.
• LTE-1800 и LTE-2600 — диапазоны для высокой скорости передачи данных в городах.

Радиолокация

ДМВ-диапазон широко применяется в метеорологических радиолокаторах (например, российские метеорадары «Метеор-М» работают в S-диапазоне, 2,7–2,9 ГГц), а также в системах управления воздушным движением (обзорные РЛС аэропортов). В военной технике ДМВ-радары используются для обнаружения малозаметных целей (стелс-технология) и в системах ПВО.

Спутниковая навигация

Системы глобального позиционирования — американская GPS (L1 — 1575,42 МГц, L2 — 1227,60 МГц), российская ГЛОНАСС (L1 — 1602 МГц, L2 — 1246 МГц), европейская Galileo и китайская BeiDou — работают в L-диапазоне дециметровых волн. Это обеспечивает высокую точность определения координат и устойчивость к помехам.

Беспроводные технологии

Wi-Fi (стандарты 802.11b/g/n) использует частоту 2,4 ГГц (S-диапазон), Bluetooth — 2,4–2,4835 ГГц. Эти технологии обеспечивают беспроводную передачу данных на короткие расстояния (до 100 м) с высокой скоростью (до 600 Мбит/с для Wi-Fi 4). В последние годы активно развивается стандарт Wi-Fi 6E, работающий в диапазоне 6 ГГц, который формально относится к сантиметровым волнам, но граничит с ДМВ.

Антенны и оборудование

Для работы в дециметровом диапазоне применяются компактные антенны с размерами от нескольких сантиметров до 1–2 метров. Наиболее распространённые типы:

• Четвертьволновый штырь — простая антенна для мобильных телефонов и Wi-Fi-роутеров (длина ~15 см для 2,4 ГГц).
• Логопериодическая антенна — широкополосная антенна для телевизионного приёма (диапазон 470–790 МГц).
• Панельная антенна — используется в базовых станциях сотовой связи и Wi-Fi-точках доступа.
• Параболическая антенна — для спутниковой связи и радиолокации (диаметр от 0,5 до 3 м).

Особенности в России

В Российской Федерации дециметровый диапазон регулируется постановлениями Правительства и решениями ГКРЧ. С 2019 года в рамках федеральной целевой программы «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации» завершён переход на цифровое телевидение DVB-T2 в диапазоне 470–790 МГц. Высвободившиеся частоты (так называемый «цифровой дивиденд») в диапазоне 790–862 МГц переданы операторам сотовой связи для развёртывания сетей LTE-800.

В 2020-х годах в России активно развиваются сети 5G (IMT-2020), для которых планируется использовать диапазон 3,4–3,8 ГГц (частично дециметровый, частично сантиметровый). Однако внедрение сдерживается вопросами электромагнитной совместимости с военными и специальными службами.

Критика и ограничения

Несмотря на широкое применение, дециметровый диапазон имеет ряд недостатков:

• Ограниченная дальность — из-за отсутствия ионосферного отражения связь возможна только в пределах прямой видимости.
• Затухание в помещениях — сигнал ослабляется при прохождении через стены и перекрытия, особенно в железобетонных зданиях.
• Интерференция — многолучевое распространение приводит к замираниям сигнала (фейдингу), что требует использования сложных методов коррекции ошибок.
• Спектральная загруженность — в крупных городах диапазон сильно занят, что вызывает помехи между различными службами (например, между LTE-800 и цифровым телевидением).

Интересные факты

• Первый в мире телевизионный передатчик ДМВ-диапазона был построен в 1948 году в США (станция KC2XAK, Нью-Йорк).
• В России самый высокий телецентр, транслирующий программы в ДМВ-диапазоне, — Останкинская телебашня (высота 540 м).
• Спутниковая навигация ГЛОНАСС использует частоты L1 и L2, которые находятся в дециметровом диапазоне, что позволяет приёмникам работать даже в условиях плотной городской застройки.
• В 2023 году в России был запущен проект «Цифровой дивиденд-2», предполагающий перераспределение частот 694–790 МГц для нужд мобильной связи после полного отключения аналогового телевидения.

Источники

• Регламент радиосвязи Международного союза электросвязи (МСЭ), издание 2020 года.
• Постановление Правительства РФ от 24.07.2019 № 960 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам развития телерадиовещания».
• Федеральный закон «О связи» от 07.07.2003 № 126-ФЗ (с изменениями).
• ГОСТ 24375-80 «Радиосвязь. Термины и определения».
• Учебное пособие «Распространение радиоволн» под ред. В.А. Кислова, М.: Радио и связь, 2005.
• Материалы ГКРЧ (Государственная комиссия по радиочастотам) за 2018–2023 годы.