電磁波的頻譜(一)--概述

2020-11-28 RFID世界網

　　不同頻段的電磁波的傳播方式和特點各不相同，所以它們的用途也就不同。在無線電頻率分配上有一點需要特別注意的，就是幹擾問題。因為電磁波是按照其頻段的特點傳播的，此外再無什麼規律來約束它。因此，如果兩個電臺用相同的頻率（F）或極其相近的頻率工作於同一地區（S）、同一時段（T），就必然會造成幹擾。因為現代無線電頻率可供使用的範圍是有限的，不能無秩序地隨意佔用，而需要仔細地計劃加以利用。所以在國外，不少人將頻譜看作大自然中的一項資源，提出頻譜的利用問題。

一、頻譜利用問題
　　所謂頻譜利用問題包含兩方面的問題。即：（1）頻譜的分配。即將頻率根據不同的業務加以分配，以避免頻率使用方面的混亂；（2）頻譜的節約。
　　從頻譜利用的觀點來看，由於總的頻譜範圍是有限的，每個電臺所佔的頻譜應力求減少，以便容納更多的電臺和減少幹擾。這就要求儘量壓縮每個電臺的帶寬，減小信道間的間隔並減小雜散發射。
　　因為電磁波是在全球傳播的，所以需要有國際的協議來解決。不可能由某一個國家單獨確定。因此，要有專門的國際會議來討論確定這些劃分和提出建議或規定。同時，出於科學的不斷發展，這些劃分也是不斷地改變的。在歷史上，關於頻譜分配的會議已有多次，如：1906年柏林，1912年倫敦，1927年華盛頓，1932年馬德裡，1938年開羅，1947年大西洋城和1959年日內瓦會議。
　　　　　　　　　
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 ITU世界頻率分區
　　圖1為1959年日內瓦會議制定的將世界劃分為三個頻率分區示意圖。1區為歐洲和非洲；2區為北美洲和南美洲；3區為亞洲和澳洲。
　　國際電信聯盟的總部設在瑞士的日內瓦，其網際網路網址為：http://www.itu.int。

二、頻率分配國際機構
　　現在進行頻率分配工作的世界組織是國際電信聯盟（ITU）。其下設有：國際無線電諮詢委員會（CCIR），以研究有關的各種技術問題並提出建議；國際頻率登記局（IFRB），負責國際上使用頻率的登記管理工作。
　　考慮頻率的分配和使用主要根據以下各點：（1）各個波段電磁波的傳播特性。（2）各種業務的特性及共用要求。其它還要考慮歷史的條件，技術的發展等等。

三、無線電業務種類
　　下面對使用無線電頻率的業務做簡單的介紹：
　　（1）定點通信業務：定點之間進行通信的業務。
　　（2）航空定點通信業務：為航空的安全飛行所需用的定點通信。
　　（3）廣播業務：包括電聲廣播和電視廣播。電聲廣播的頻帶寬為10千赫，電視的頻帶寬為8兆赫（某些國家為6兆赫）。
　　（4）移動通信業務：在移動電臺（車載、艦載、機載等等)與陸上電臺之間或移動電臺之間的無線電通信。
　　（5）航空移動通信業務：在航空臺站與飛機電臺之間的通信，或飛機之間的通信。
　　（6）航海移動通信業務：在岸-船之間，或船舶之間的無線電通信。
　　（7）陸上移動通信業務：在陸上移動臺與基臺之間或陸上移動臺之間的無線電通訊。
　　（8）無線電導航業務：無線電導航（包括海上和空中導航）、測向等業務。它要求穩定地、不間斷地工作，並且不允許存在盲區（靜區）。
　　（9）無線電定位業務：一般指雷達。
　　（10）空間通信業務：在地面站與空間站（衛星或宇宙飛船）之間或在空間站之間的通信。
　　（11）無線電天文學業務：就是供無線電天文學用的一種業務。無線電天文學主要是觀察星體輻射來的電磁波，例如觀察單原子氫的輻射（1420.405MHz）等等。
　　（12）氣象業務：氣象用的無線電通信，例如播發氣象報告等等。
　　（13）業餘無線電業務：在國外，有業餘無線電愛好者進行無線電通信或研究。這些在國際上是被認可的，並指定適當的頻率。
　　（14）標準頻率業務：發送高度準確的供科學技術上使用的標準頻率。
　　（15）授時信號業務：由天文臺播發的高度準確的授時信號。
　　（16）工、科、醫用頻率：在工業上、科學或醫療上往往需要用高頻率的電流。由於它們的功率往往很大，為了防止它們對通信的幹擾，現在也劃出一定的頻率給它們使用。
　　上述的第（11）、（12）、（14）、（15）項業務是公認不應該被幹擾的。因此，分配給這些業務使用的頻率，其它業務不應該使用，或只在不幹擾的條件下才能使用。
　　無線電頻率通常按頻率高低（即波長的長短）來劃分波段。波段的劃分標準不完全統一，有幾種稍有不同的劃分方法。波段的劃分通常如表1所示。
　　此外，在微波頻段還流行著一種基于波長劃分頻段的方法，如表2所示。這種劃分最早是基於軍用雷達工作頻率（波長）保密的需要而制定的，人們只論及某雷達的工作頻率所處的工作頻段，而不特指其具體的工作頻率。其後又將微波元器件的工作頻率範圍與這種劃分進行了某種形式的掛鈎。表3給出了微波頻段新舊名稱對照表。

表1 電磁波頻（波）段的劃分

波段名

亞毫米波
Sub mm

毫米波

釐米波

分米波

超短波Metric wave

短波SW

中波MW

長波LW

甚長波

特長波

超長波

極長波

微波(Microwave)

射 頻 波 段

波長λ

0.1 ~ 1mm

1 ~ 10mm

1 ~ 10cm

10~100cm

1 ~ 10m

10~100m

100~1000m

1 ~ 10km

10~100km

100~1000km

103~104km

104km
以上

頻率f

3000~300
GHz

300~30
GHz

30~3
GHz

3000~300
MHz

300~30
MHz

30~3
MHz

3000~300
kHz

300~30
kHz

30~3
kHz

3000~300
Hz

300~30
Hz

30
Hz以下

頻段名

EHF極高頻

SHF超高頻

UHF特高頻

VHF甚高頻

HF高頻

MF中頻

LF低頻

VLF甚低頻

ULF特低頻

SLF超低頻

ELF極低頻

表2 微波常用波段代號及其標稱波長

波段代號

L

S

C

X

Ku

K

Q

標稱波長（cm）

50/23

10

5.5

3.2

2

1.25

0.82

對應頻率（GHz）

0.6/1.3

3

5.455

9.375

15

24

36.58

表3 微波頻段的名稱對照

頻 率

微波頻段名稱

頻 率

微波頻段名稱

舊

新

舊

新

500～1000 MHz

VHF

C

8～10 GHz

X

I

1～2 GHz

L

D

10～12.4 GHz

X

J

2～3 GHz

S

E

12.4～18 GHz

Ku

J

3～4 GHz

S

F

18～20 GHz

K

J

4～6 GHz

C

G

20～26.5 GHz

K

K

6～8 GHz

C

H

26.5～40 GHz

Ka

K

主要信息來源於參考資料：
[1] 江林.無線電波傳播概要及頻譜利用.北京：國防工業出版社，1974
[2] 劉瑞揚 王毓民.鐵路車號自動識別系統原理及應用.北京：中國鐵道出版社，2003
編輯整理：楊凡

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