УКВ — сверхвысокие частоты¶

УКВ (сверхвысокие частоты, англ. UHF — Ultra High Frequency) — диапазон радиочастот от 300 МГц до 3 ГГц, соответствующий длинам волн от 1 метра до 10 сантиметров. В России и странах СНГ традиционно используется название «УКВ» (сверхвысокие частоты), тогда как в международной практике и в радиолюбительской среде чаще применяется аббревиатура UHF. Диапазон занимает промежуточное положение между декаметровыми (МВ) и дециметровыми (ДМВ) волнами, хотя в отечественной классификации УКВ нередко отождествляют именно с дециметровым диапазоном.

¶Физические свойства

Радиоволны УКВ распространяются преимущественно в пределах прямой видимости — их длина слишком мала для отражения от ионосферы, но достаточна для дифракции на небольших препятствиях и рельефе. Основные механизмы распространения:

• Прямая видимость — основной режим, дальность связи ограничена кривизной Земли и рельефом;
• Дифракция на гребнях холмов, зданиях и других препятствиях;
• Тропосферное рассеяние — позволяет в отдельных случаях вести связь на расстояниях в сотни километров;
• Ионосферное рассеяние — используется в системах дальней связи (надгоризонтные УКВ-радиолинии).

Затухание в атмосфере относительно невелико, однако поглощение водяным паром усиливается вблизи резонансных полос (например, около 22 ГГц и выше), что важно для спутниковых систем.

¶Основные полосы и обозначения

В отечественной радиотехнической традиции диапазон 300–3000 МГц часто называют дециметровым (ДМВ), а границу между метровыми и дециметровыми волнами проводят на частоте 300 МГц.

¶Применение

¶Вещательное и телевизионное радиовещание

В диапазоне УКВ работают основные FM-станции: в России полоса 65,8–74 МГц традиционно отведена под УКВ-вещание (ещё в метровом диапазоне), а полоса 87,5–108 МГц соответствует международному стандарту. Многие страны, включая Россию, используют обе полосы. Телевещание в диапазоне 470–862 МГц (метки UHF) обеспечивает цифровые стандарты DVB-T2, ATSC, ISDB-T.

¶Мобильная и сотовая связь

Стандарты сотовой связи работают преимущественно в диапазоне УКВ: GSM (900/1800 МГц), 3G (IMT-2000, около 2 ГГц), LTE (полосы 700–2600 МГц), 5G (n77, n78 и др.). Российские операторы используют полосы 450 МГц (CDMA450), 900, 1800, 2100, 2600 МГц.

¶Спутниковые системы

Навигационные системы ГЛОНАСС (1602/1246 МГц) и GPS (1575/1227 МГц) работают в L-диапазоне. Спутниковое радиовещание («Маяк», «Радио России» на орбитальных ретрансляторах) использует полосы около 1,5 и 2,5 ГГц.

¶Радиолюбительская связь

В России радиолюбителям выделены диапазоны 430–440 МГц (70 см), 1240–1300 МГц (23 см) и 2400–2450 МГц (13 см). Работа в этих диапазонах ведётся как в телефонном (FM, SSB), так и в цифровом режиме.

¶Специального назначения

• Авиационная связь и радионавигация (108–137 МГц, 225–400 МГц);
• Радиолокация (метеорологическая, авиационная, радиогоризонт);
• Системы автоматической идентификации AIS на судах;
• Wi-Fi (2,4 ГГц), Bluetooth, ZigBee;
• Медицинские и промышленные установки СВЧ-нагрева.

¶История

Исследования диапазона начались в 1930-х годах в СССР, США и Великобритании. В СССР первые работы по сверхвысоким частотам связаны с созданием радиолокации: в 1935–1938 годах под руководством А. Ф. Шорина и в лабораториях А. И. Берга были разработаны первые советские радиолокационные станции. В послевоенные годы диапазон активно осваивался для телевещания (цветное ТВ стандарта SECAM на метровых и дециметровых волнах), авиационной навигации и космической связи. Первый советский телевизионный стандарт на ДМВ был принят в 1960-х годах.

¶Технические особенности

Антенны УКВ имеют компактные размеры, что определяет их широкое применение в мобильной технике. Типовые решения — диполь, волновой канал, панельные и трековые антенны, рупорные излучатели. Для приёма вещательного FM используются простые штыревые и рамочные антенны. В диапазоне 2,4 ГГц и выше начинают проявляться эффекты, характерные для СВЧ-техники: необходимость волноводов и коаксиальных линий с низкими потерями.

Полосы УКВ являются одними из самых востребованных в радиочастотном спектре, что приводит к их перегруженности и необходимости строгого радиочастотного планирования. В России координация использования диапазонов осуществляется Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ).

¶Источники

• Большой энциклопедический словарь. Радиотехника
• Справочник по радиосвязи. Под ред. В. И. Воронкова
• ГОСТ Р 52426-2005. Радиочастотный спектр. Национальная таблица распределения радиочастот
• С. В. Бородин, В. В. Иванов. Радиотехнические цепи и сигналы
• Энциклопедия «Кругосвет». Статья «Сверхвысокие частоты»