Hochfrequenz

Hochfrequenz
Frequenzbereich
3 bis 30 MHz
Wellenlängenbereich
100 bis 10 m
HFs Position in der elektromagnetisches Spektrum.

Hochfrequenz (Hf) ist der Itu Bezeichnung[1] für den Bereich von Radiofrequenz Elektromagnetische Wellen (Funkwellen) zwischen 3 und 30 Megahertz (MHz). Es ist auch als die bekannt Decameterband oder Decameterwelle da seine Wellenlängen zwischen eins und zehn liegen Decameter (zehn bis hundert Meter). Frequenzen unmittelbar unter HF sind bezeichnet mittlere Frequenz (Mf), während das nächste Band höherer Frequenzen als die bezeichnet wird sehr hohe Frequenz (VHF) Band. Die HF -Band ist ein wesentlicher Bestandteil der Kurzwelle Frequenzengruppe, daher wird die Kommunikation bei diesen Frequenzen oft genannt Kurzwellenradio. Weil Radiowellen in dieser Band durch die wieder auf die Erde reflektiert werden können Ionosphäre Schicht in der Atmosphäre - eine Methode, die als "Skip" oder "bekannt ist"Skywave"Ausbreitung-Diese Frequenzen eignen sich für eine Fernkommunikation über interkontinentale Entfernungen und für bergige Gelände, die verhindern Sichtlinie Kommunikation.[2] Die Band wird von internationalen Shortwave -Rundfunkstationen (3,95–25,82 MHz), Luftfahrtkommunikation, Regierungszeitstationen, Wetterstationen, verwendet Amateurradio und Citizens Band Dienstleistungen unter anderem.

Ausbreitungsmerkmale

Eine moderne ICOM M700PRO Zwei-Wege-Radio für Marine HF Radio Communications.

Das dominierende Mittel der Fernkommunikation in dieser Band ist Skywave ("Skip") Ausbreitung, in der Funkwellen auf einen Winkel in den Himmel gerichtet waren brechen Zurück zur Erde von Schichten von ionisiert Atome in der Ionosphäre.[3] Nach dieser Methode können HF -Funkwellen über den Horizont hinaus rund um die Kurve der Erde wandern und in interkontinentalen Entfernungen empfangen werden. Die Eignung dieses Teils des Spektrums für eine solche Kommunikation variiert jedoch stark mit einer komplexen Kombination von Faktoren:

Zu jedem Zeitpunkt für einen bestimmten "Skip" -Kommunikationspfad zwischen zwei Punkten werden die Frequenzen, bei denen die Kommunikation möglich ist, durch diese Parameter angegeben

Die maximale nutzbare Frequenz fällt in den Wintermonaten regelmäßig unter 10 MHz in der Dunkelheit, während sie im Sommer bei Tageslicht leicht über 30 MHz übertreffen kann. Es hängt vom Inzidenzwinkel der Wellen ab; Es ist am niedrigsten, wenn die Wellen direkt nach oben gerichtet sind und mit weniger akuten Winkeln höher sind. Dies bedeutet, dass bei längeren Entfernungen, bei denen die Wellen die Ionosphäre in einem sehr stumpfen Winkel weiden, der MUF viel höher sein kann. Die niedrigste nutzbare Frequenz hängt von der Absorption in der unteren Schicht der Ionosphäre (der D-Schicht) ab. Diese Absorption ist bei niedrigen Frequenzen stärker und mit erhöhter Sonnenaktivität stärker (zum Beispiel bei Tageslicht). Die Gesamtabsorption tritt tagsüber bei Frequenzen unter 5 MHz häufig auf. Das Ergebnis dieser beiden Faktoren ist, dass sich das verwendbare Spektrum in Richtung der niedrigeren Frequenzen und in die Mittlere Frequenz (MF) Reichweite in Winternächten, während an einem Tag im vollen Sommer die höheren Frequenzen tendenziell nutzbarer sind, oft in den niedrigeren VHF Angebot.

Wenn alle Faktoren optimal sind, ist die weltweite Kommunikation auf HF möglich. Zu vielen anderen Zeiten ist es möglich, Kontakt auf und zwischen Kontinenten oder Ozeanen aufzunehmen. Im schlimmsten Fall, wenn eine Band "tot" ist, ist keine Kommunikation über die begrenzten hinaus Grundwelle Pfade ist möglich, egal welche Kräfte, Antennen oder andere Technologien werden zum Bären gebracht. Wenn ein transkontinentaler oder weltweiter Weg auf einer bestimmten Frequenz offen ist,,, SSB und Morse-Code Kommunikation ist mit überraschend niedrigen Übertragungskräften möglich, häufig in der Reihenfolge von Milliwatt, vorausgesetzt, an beiden Enden werden geeignete Antennen verwendet und es gibt wenig oder gar nicht künstlich oder natürliche Einmischung.[4] Auf einem solch offenen Band betrifft Interferenzen, die über einen weiten Bereich stammen, viele potenzielle Benutzer. Diese Probleme sind für die militärische Sicherheit von Bedeutung[5] und Amateurradio Benutzer der HF -Bands.

Verwendet

Ein Amateur -Radiosender mit zwei HF -Transceiver.
Eine typische Yagi -Antenne Wird von einem kanadischen Radioamateur für Fernkommunikation verwendet
Boeing 707 benutzte eine HF -Antenne, die oben auf der Schwanzflosse montiert war [6]

Die Hauptanwendungen des Hochfrequenzspektrums sind:

Das Hochfrequenzband ist sehr beliebt bei Amateurradio Betreiber, die die direkte Kommunikation mit Langstrecken (häufig interkontinental) und den "Nervenkitzel" nutzen können, der sich aus der Bereitstellung von Kontakten unter variablen Bedingungen ergibt. International Kurzwelle Broadcasting nutzt diese Frequenzen sowie eine scheinbar abnehmende Anzahl von "Versorgungsnutzern" (Marine, Luftfahrt, militärische und diplomatische Interessen), die in den letzten Jahren auf weniger volatile Kommunikationsmittel beeinflusst wurden (zum Beispiel , via Satelliten), kann aber HF-Stationen nach dem Umschalten für Sicherungszwecke beibehalten.

Die Entwicklung von jedoch Automatische Verbindungseinrichtung Die Technologie basiert auf MIL-STD-188-141 für automatisierte Konnektivität und Frequenzauswahl sowie die hohen Kosten für die Nutzung von Satelliten haben zu einer Renaissance in der HF-Nutzung in staatlichen Netzwerken geführt. Die Entwicklung höherer Geschwindigkeitsmodems wie denjenigen, die an Mil-STD-188-110C entsprechen und die Datenraten bis zu 120 Kilobit/s unterstützen, hat auch die Verwendbarkeit von HF für die Datenkommunikation und die Videoübertragung erhöht. Andere Standardentwicklung wie z. Stanag 5066 sieht eine fehlerfreie Datenkommunikation durch die Verwendung von vor ARQ Protokolle.

Einige Kommunikationsmodi, wie z. kontinuierliche Welle Morse-Code Übertragungen (insbesondere von Amateurradio Betreiber) und Single -Side -Band Sprachübertragungen sind im HF-Bereich häufiger als bei anderen Frequenzen, da ihre bandbreitenverstärkende Natur, aber Breitbandmodi, wie z. B. TV-Übertragungen elektromagnetisches Spektrum Platz.

Rauschen, insbesondere von Menschen verursachte Störungen durch elektronische Geräte, wirkt sich tendenziell auf die HF-Bänder aus. In den letzten Jahren sind bei bestimmten Nutzern des HF -Spektrums über "Breitband über Stromleitungen" (Breitbande "(Über Stromleitungen" gestiegen (Bedenken haben es gestiegen.Bpl) Internet Zugang, der sich fast zerstörerisch auf die HF -Kommunikation auswirkt. Dies ist auf die Frequenzen zurückzuführen, auf denen BPL arbeitet (typischerweise dem HF -Band entsprechend) und die Tendenz, dass das BPL -Signal aus Stromleitungen ausgelöst wird. Einige BPL -Anbieter haben Notch -Filter installiert, um bestimmte Teile des Spektrums (nämlich die Amateur -Funkbänder) auszublenden, aber eine große Menge an Kontroversen über die Bereitstellung dieser Zugangsmethode bleibt bestehen. Andere elektronische Geräte, einschließlich Plasma -Fernseher, können sich ebenfalls schädlich auf das HF -Spektrum auswirken.

In der Luftfahrt sind HF-Kommunikationssysteme für alle transozeanischen Flüge erforderlich. Diese Systeme enthalten Frequenzen bis zu 2 MHz, um die zu enthalten 2182 KHz Internationale Not und Ruf Kanal.

Der obere Abschnitt von HF (26,5-30 MHz) teilt viele Merkmale mit dem unteren Teil von VHF. Die Teile dieses Abschnitts, die dem Amateur -Radio nicht zugeteilt werden, werden für die lokale Kommunikation verwendet. Diese beinhalten CB -Funkgeräte Rund 27 MHz, Funkverbindungen von Studio-to-Transmitter (STL), Radio Kontrolle Geräte für Modelle und Radio -Paging -Sender.

Einige RFID -Tags (Funkfrequenzidentifikation) verwenden HF. Diese Tags sind allgemein als HFIDs oder Highfids (Hochfrequenzidentifikation) bekannt.

Antennen

Die häufigsten Antennen in diesem Band sind Drahtantennen wie Drahtdipole oder Rhombische Antennen; in den oberen Frequenzen Multielement Dipolantennen so wie die Yagi, Quad, und Log-periodische Antennen. Leistungsstarke Shortwave -Rundfunkstationen verwenden häufig große Draht Vorhanganordnungen.

Antennen zur Übertragung von Skywellen werden typischerweise aus horizontal Dipole oder Schleifen mit Boden gefüttert, die beide emittieren horizontal polarisiert Wellen. Die Präferenz für horizontal polarisierte Übertragung beträgt (ungefähr) nur die Hälfte der von einer Antenne übertragenen Signalleistung direkt in den Himmel; Etwa die Hälfte reist nach unten in Richtung Boden und muss in den Himmel "springen". Für Frequenzen im oberen HF -Band ist der Boden ein besserer Reflektor von horizontal polarisiert Wellen und besserer Kraftabsorber von vertikal polarisiert Wellen. Der Effekt nimmt für längere Wellenlängen ab.

Für den Empfang, Zufällige Drahtantennen werden oft verwendet. Alternativ sind die gleichen Richtantennen für die Übertragung hilfreich für den Empfangen hilfreich, da das meiste Rauschen aus allen Richtungen stammt, das gewünschte Signal jedoch nur aus einer Richtung stammt. Langstrecken (Skywave) Empfangantennen können im Allgemeinen entweder vertikal oder horizontal ausgerichtet werden, da die Brechung durch die Ionosphäre normalerweise die Signalpolarisation durcheinander bringt und Signale direkt vom Himmel zur Antenne empfangen werden.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ "Rec. ITU-R V.431-7, Nomenklatur der in der Telekommunikation verwendeten Frequenz- und Wellenlängenbänder" (PDF). Itu. Archiviert von das Original (PDF) am 31. Oktober 2013. Abgerufen 28. Januar 2015.
  2. ^ Harmon, James V.; Fiedler, LTC David M; Lam, LTC Ret John R. (Frühjahr 1994). "Automatisierte HF -Kommunikation" (PDF). Armeekommunikatorin: 22–26. Archiviert von das Original (PDF) am 23. Dezember 2016. Abgerufen 24. Dezember 2018.
  3. ^ Seybold, John S. (2005). Einführung in die HF -Ausbreitung. John Wiley und Söhne. S. 55–58. ISBN 0471743682.
  4. ^ Paul Harden (2005). "Solaraktivität & HF -Ausbreitung". QRP Amateur Radio Club International. Abgerufen 2009-02-22.
  5. ^ "Amateur -Radio -Notfallkommunikation". American Radio Relay League, Inc. 2008. Archiviert von das Original am 29. Januar 2009. Abgerufen 2009-02-22.
  6. ^ Shoquist, Marc. "Das Antennenkopplerprogramm". VIP Club.

Weitere Lektüre

  • Maslin, N. M. "HF Communications - Ein Systemansatz". ISBN0-273-02675-5, Taylor & Francis Ltd, 1987
  • Johnson, E. E., et al., "Advanced Highfrequency Radio Communications". ISBN0-89006-815-1, Artech House, 1997
  • Narayanamurti, V.; Störmer, H. L.; Chin, M. A.; Gossard, A. C.; Wiegmann, W. (1979-12-31). "Selektive Übertragung von Hochfrequenzphononen durch ein Superlattice: der" dielektrische "Phononfilter". Physische Überprüfungsbriefe. American Physical Society (APS). 43 (27): 2012–2016. doi:10.1103/PhysRevlett.43.2012. ISSN 0031-9007.
  • Bejjani, Boulos-Paul; Damier, Philippe; Arnulf, Isabelle; Thivard, Lionel; Bonnet, Anne-Marie; Dormont, Didier; Cornu, Philippe; Pidoux, Bernard; Samson, Yves; Agid, Yves (1999-05-13). "Transiente akute Depression, die durch Hochfrequenz-Tiefenhirnstimulation induziert wird". New England Journal of Medicine. Massachusetts Medical Society. 340 (19): 1476–1480. doi:10.1056/NEJM199905133401905. ISSN 0028-4793. PMID 10320386.
  • Liu, H. C. (1991-05-15). "Analytisches Modell des hochfrequenten Resonanztunnelens: die Wechselstromreaktion erster Ordnung". Physische Bewertung b. American Physical Society (APS). 43 (15): 12538–12548. doi:10.1103/PhysRevB.43.12538. ISSN 0163-1829. PMID 9997055.
  • Sipila, M.; Lehtinen, K.; Porra, V. (1988). "Hochfrequenz periodische Zeitdomänen-Wellenform-Messsystem". IEEE -Transaktionen zur Mikrowellenentheorie und -techniken. Institut für Elektro- und Elektronikingenieure (IEEE). 36 (10): 1397–1405. doi:10.1109/22.6087. ISSN 0018-9480.
  • Morched, a.; Marti, L.; Ottevangers, J. (1993). "Ein Hochfrequenztransformatormodell für das EMTP". IEEE -Transaktionen zur Stromversorgung. Institut für Elektro- und Elektronikingenieure (IEEE). 8 (3): 1615–1626. doi:10.1109/61.252688. ISSN 0885-8977.

Externe Links