低频

频带由30 KHz到300 KHz的无线电电波

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 和 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 和 亚洲 地区的 调幅广播 (AM broadcasting);在西半球,其主要用途是飞机信标、导航(LORAN)、信息和天气系统。LF无线电波呈现低信号衰减,使其适合长距离通信。 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。这个频段还播放了一些时间信号广播。

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。地面波应急网络(GWEN)是一个陆基军事无线电通信系统,即使在核攻击的情况下也能存活并继续运行。

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 和 法国 的海外依赖性。

从 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”波段,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's或LowFID's(低频率识别Low Frequency Identification)。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。

参考资料

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