频率范围,是一个有关波和通讯方面的词语。又称“频率覆盖”、“波段覆盖”。如收音机频率范围表示收音机能够接受哪些频段范围内的广播。现行标准规定,各级收音机的中波段频率范围均不狭于535—1605KHz;短波段频率范围根据各级收音机要求不同,在1.6—22MHz范围内选定。
概念
频率范围,是一个有关波和通讯方面的词语。
无线通信中使用的频段只是电磁波频段中很小的一部分,定义了无线电波的频率范围。
为了合理使用频谱资源,保证各种行业和业务使用频谱资源时彼此之间不会干扰,国际电信联盟无线委员会(ITU-R)颁布了国际无线电规则,对各种业务和通信系统所使用的无线频段都进行了统一的频率范围规定。
这些频段的频率范围在各个国家和地区实际应用时会略有不同,但都必须在国际上规定的这些范围内。
按照国际无线电规则规定,现有的无线电通信共分成航空通信、航海通信、陆地通信、卫星通信、广播、电视、无线电导航,定位以及遥测、遥控、空间探索等50多种不同的业务,并对每种业务都规定了一定的频段。
通信的划分
各种通信系统对使用信道的频段还有一个选择性与合理性分配问题,以便合理利用并尽量节省频谱资源,满足有效与可靠传输的要求。
对于有线信道,重要的是选择不同的传输媒体和宽带媒体的信道频率复用。一般根据信道业务要求,考虑它们各所要求的前述有线信道(恒参)的性能特征,如损耗、延时与相移特性,以及最低与最高截频等,来确定频段。
海底通信适于极长波段(极低频段),则有很好的传输性能;任何基带信号传输采用基带信号带宽为截频的全部长波段(低频段)。
比较复杂的问题是,各种无线通信要根据空间
电磁波传播特点,来选择与适当分配工作频段。ITU-R对频谱分配进行了具体规则,各国各部门均科学而严格控制频点使用。
电磁波由发射到接收的途径大体分为三种:一是靠地面传播的称为“地波”;二是靠空间两点间直线传播的称为“空间波”;三是靠地球上空的电离层反射到地面的单跳或多跳方式传播,称为“天波”。
沿地表传播的地波,因沿地面电磁波跳跃性传播产生感应电流,会受到地面这种非良导体衰减,且频率越高集肤效应越大,损耗就越大。因此地波适于中长波和中波(即几百千赫到数兆赫),如民用广播从535kHz至1605kHz频段(每10kHz一个节目)就是一例。
数兆赫到数十兆赫的短波(高频段)适于天波传播,收发间距离远大于地波,可达数百公里到上千公里,这决定于天线入射角大小。上面已经提到,电离层会对反射的电磁波进行吸收、衰减,电离浓度越大则损耗越大,而这种因电离层随机变化导致的电磁波起伏衰减就是衰落现象。
如果波长更短,即更高频段,如数百兆赫到数个吉赫(109MHz)以上,则进入微波波段。这一频段的电磁波,电离层的吸收很少,且不再被反射回地面。如卫星通信,电磁波可穿透电离层传播到卫星。这种空间波传播与光有类似性,不但直线传播,而且电磁波也有绕射(衍射)作用,可以绕过一些局部障碍物。例如,微波接力属地面点与点之间直线传播,除了要受地面环境(沼泽、山、林等)一定影响外,天线不便架设过高,因此接力(中继)段不过四、五十公里,通常称为“视距”通信。
无线通信均需收发天线长度与波长λ 匹配的天线尺寸为 1/4·λ,因此利用全向天线的民用广播的电台天线不可能稳定架设100多米。利用900MHz频段的
GSM手机天线,可以短至几厘米长,为移动手机小型化便携带来很大方便。
全部无线通信均通过自由空间传播,为了合理使用频段,各地区各种通信又不致互相干扰,ITU科学地分配了各种通信系统所适用的频段,各频段频率与其波长对应值及其名称,由国际电信联盟无线委员会(ITU-R)颁布,各国、各地区、城市均设有相应无线电管理委员会,负责本国、本地区无线频点的合理协调。
常用通信频率
通信设备工作频段
FM收音机:87.5-108MHz;
GSM:890-915MHZ,935-960MHZ,1710-1785MHZ,1805-1880MHZ;
WCDMA(3G):1920-1980MHz,2110-2170MHz;
蓝牙:2400MHz;
GPS:1575.42MHz,1227.60MHz。
通信频段划分
甚低频(VLF)3 kHz~30 kHz,对应电磁波的波长为甚长波100 km~10 km。
低频(LF)30 kHz ~300 kHz,对应电磁波的波长为长波10 km~1 km。
中频(MF)300 kHz~3000 kHz,对应电磁波的波长为中波1000 m~100 m。
高频(HF)3 MHz~30 MHz,对应电磁波的波长为短波100 m~10 m。
甚高频(VHF)30 MHz~300 MHz,对应电磁波的波长为米波10 m~1 m。
特高频(UHF)300 MHz~3000 MHz,对应电磁波的波长为分米波100cm~10 cm。
超高频(SHF)3 GHz~30 GHz,对应电磁波的波长为厘米波10 cm~1 cm。
极高频(EHF)30 GHz~300 GHz,对应电磁波的波长为毫米波10 mm~1 mm。
至高频300 GHz~3000 GHz,,对应电磁波的波长为丝米波1 mm~0.1 mm。
机械波
可听声
长波段(2.3M—11.4M,30—150HZ);
中长波(69CM—2.3M,150—500HZ);
中短波段(6.9CM—69CM,500—5000HZ);
短波段(1.7CM—6.9CM,5000—20000HZ)。
听不见的声
次声波:>17m(<20Hz)
超声波:<1.7cm(>20000Hz)
钢琴
钢琴的音域为A0~C8,换算为波长为8.2cm~12.5m,频率为27.5~4186Hz。低音波长在2.9~4.3m(80~120Hz),声音热情,感觉热烈、火热,冰凉感波长4.3~13.7cm(2.5~8KHz),声音随音域的升高而变冰冷,2~8KHz这段频率影响音色的冰凉度。如果这段频率成分缺少,则音色会变得温暖;如果这段频率成分过强,则会显得冰冷。