电磁波频段分配

本文介绍了电磁波的频段分配问题，这实际上是电磁波频谱资源的有效合理的利用。不同频段的电磁波的传播方式和特点各不相同，所以它们的用途也就不同。在无线电频率分配上有一点需要特别注意的，就是干扰问题。因为电磁波是按照其频段的特点传播的，此外再无什么规律来约束它。因此，如果两个电台用相同的频率（F）或极其相近的频率工作于同一地区（S）、同一时段（T），就必然会造成干扰。因为现代无线电频率可供使用的范围是有限的，不能无秩序地随意占用，而需要仔细地计划加以利用。所以在国外，不少人将频谱看作大自然中的一项资源，提出频谱的利用问题。一、频谱利用问题所谓频谱利用问题包含两方面的问题。即：（1）频谱的分配。即将频率根据不同的业务加以分配，以避免频率使用方面的混乱；（2）频谱的节约。从频谱利用的观点来看，由于总的频谱范围是有限的，每个电台所占的频谱应力求减少，以便容纳更多的电台和减少干扰。这就要求尽量压缩每个电台的带宽，减小信道间的间隔并减小杂散发射。因为电磁波是在全球传播的，所以需要有国际的协议来解决。不可能由某一个国家单独确定。因此，要有专门的国际会议来讨论确定这些划分和提出建议或规定。同时，出于科学的不断发展，这些划分也是不断地改变的。在历史上，关于频谱分配的会议已有多次，如：1906年柏林，1912年伦敦，1927年华盛顿，1932年马德里，1938年开罗，1947年大西洋城和1959年日内瓦会议。图1ITU世界频率分区图1为1959年日内瓦会议制定的将世界划分为三个频率分区示意图。1区为欧洲和非洲；2区为北美洲和南美洲；3区为亚洲和澳洲。国际电信联盟的总部设在瑞士的日内瓦，其互联网网址为：。二、频率分配国际机构现在进行频率分配工作的世界组织是国际电信联盟（ITU）。其下设有：国际无线电咨询委员会（CCIR），以研究有关的各种技术问题并提出建议；国际频率登记局（IFRB），负责国际上使用频率的登记管理工作。考虑频率的分配和使用主要根据以下各点：（1）各个波段电磁波的传播特性。（2）各种业务的特性及共用要求。其它还要考虑历史的条件，技术的发展等等。三、无线电业务种类下面对使用无线电频率的业务做简单的介绍：（1）定点通信业务：定点之间进行通信的业务。（2）航空定点通信业务：为航空的安全飞行所需用的定点通信。（3）广播业务：包括电声广播和电视广播。电声广播的频带宽为10千赫，电视的频带宽为8兆赫（某些国家为6兆赫）。（4）移动通信业务：在移动电台（车载、舰载、机载等等)与陆上电台之间或移动电台之间的无线电通信。（5）航空移动通信业务：在航空台站与飞机电台之间的通信，或飞机之间的通信。（6）航海移动通信业务：在岸-船之间，或船舶之间的无线电通信。（7）陆上移动通信业务：在陆上移动台与基台之间或陆上移动台之间的无线电通讯。（8）无线电导航业务：无线电导航（包括海上和空中导航）、测向等业务。它要求稳定地、不间断地工作，并且不允许存在盲区（静区）。（9）无线电定位业务：一般指雷达。（10）空间通信业务：在地面站与空间站（卫星或宇宙飞船）之间或在空间站之间的通信。（11）无线电天文学业务：就是供无线电天文学用的一种业务。无线电天文学主要是观察星体辐射来的电磁波，例如观察单原子氢的辐射（1420.405MHz）等等。（12）气象业务：气象用的无线电通信，例如播发气象报告等等。（13）业余无线电业务：在国外，有业余无线电爱好者进行无线电通信或研究。这些在国际上是被认可的，并指定适当的频率。（14）标准频率业务：发送高度准确的供科学技术上使用的标准频率。（15）授时信号业务：由天文台播发的高度准确的授时信号。（16）工、科、医用频率：在工业上、科学或医疗上往往需要用高频率的电流。由于它们的功率往往很大，为了防止它们对通信的干扰，现在也划出一定的频率给它们使用。上述的第（11）、（12）、（14）、（15）项业务是公认不应该被干扰的。因此，分配给这些业务使用的频率，其它业务不应该使用，或只在不干扰的条件下才能使用。无线电频率通常按频率高低（即波长的长短）来划分波段。波段的划分标准不完全统一，有几种稍有不同的划分方法。波段的划分通常如表1所示。此外，在微波频段还流行着一种基于波长划分频段的方法，如表2所示。这种划分最早是基于军用雷达工作频率（波长）保密的需要而制定的，人们只论及某雷达的工作频率所处的工作频段，而不特指其具体的工作频率。其后又将微波元器件的工作频率范围与这种划分进行了某种形式的挂钩。表3给出了微波频段新旧名称对照表。表1电磁波频（波）段的划分波段名亚毫米波Submm毫米波厘米波分米波超短波Metricwave短波SW中波MW长波LW甚长波特长波超长波极长波微波(Microwave)射频波段波长λ0.1~1mm1~10mm1~10cm10~100cm1~10m10~100m100~1000m1~10km10~100km100~1000km103~104km104km以上频率f3000~300GHz300~30GHz30~3GHz3000~300MHz300~30MHz30~3MHz3000~300kHz300~30kHz30~3kHz3000~300Hz300~30Hz30Hz以下频段名EHF极高频SHF超高频UHF特高频VHF甚高频HF高频MF中频LF低频VLF甚低频ULF特低频SLF超低频ELF极低频表2微波常用波段代号及其标称波长波段代号LSCXKuKQ标称波长（cm）50/23105.53.221.250.82对应频率（GHz）0.6/1.335.4559.375152436.58表3微波频段的名称对照频率微波频段名称频率微波频段名称旧新旧新500～1000MHzVHFC8～10GHzXI1～2GHzLD10～12.4GHzXJ2～3GHzSE12.4～18GHzKuJ3～4GHzSF18～20GHzKJ4～6GHzCG20～26.5GHzKK6～8GHzCH26.5～40GHzKaK主要信息来源于参考资料：电磁波频谱和波段划分段号频段名称频段范围（含上限，不含下限）波段名称波长范围（含上限，不含下限）1极低频(ELF)3～30赫（Hz）极长波100～10兆米2超低频(SLF)30～300赫（Hz）超长波10～1兆米3特低频(ULF)300～3000赫（Hz）特长波100～10万米4甚低频（VLF）3～30千赫（KHz）甚长波10～1万米5低频（LF）30～300千赫（KHz）长波10～1千米6中频（MF）300～3000千赫（KHz）中波10～1百米7高频（HF）3～30兆赫（MHz）短波100～10米8甚高频（VHF）30～300兆赫（MHz）超短波10～1米9特高频（UHF）300～3000兆赫（MHz）分米波微波10～1分米10超高频（SHF）3～30吉赫（GHz）厘米波10～1厘米11极高频（EHF）30～300吉赫（GHz）毫米波10～1毫米12至高频300～3000吉赫（GHz）丝米波10～1丝米下面将按波段划分来讨论各波段的特点及其频率分配。一、10～200千赫频段该频段属于甚长波和长波的波段，因其传播特性相近，故并在一起讨论。该波段可以用天波和地波传播，而主要以地波传播方式为主。因地波传播频率愈高，大地的吸收愈大，故在无线电的早期是向低频率的方向发展。天波是靠电磁波在地面和电离层之间来回反射而传播的。该波段的特点是：（1）传播距离长，在海水上应用数千瓦的功率可以实现3000公里的通信。所以目前还有很多海岸电台使用长波通信（30～200千赫）。用10～30千赫可以实现特远距离的通信。（2）电离层扰动的影响小。长波传播稳定，基本没有衰落现象。（3）波长愈长，大地或海水的吸收愈小，因此适宜于水下和地下通信。但是它的缺点也是明显的：（1）容量小。长波整个频带宽度只有200千赫，因此容量有限，不能容纳多个电台在同一地区工作。（2）大气噪声干扰大。因为频率愈低大气噪声干扰愈大（大气干扰也和地理位置有关，愈近赤道、干扰愈大）。（3）需要大的天线。该波段频率的分配情况。根据国际规定，10～200千赫主要用于无线电导航（航空和航海）、定点通信、海上移动通信和广播。被指定的导航用频率为10～14千赫以及70～130千赫。这是作为远距离导航用的，主要是因为长波传播远，且无盲区。在导航系统中，盲区是不允许的。在70～130千赫工作的有劳兰—C系统和台卡(Decca)系统。海上移动通信主要用于岸-船通信。由于长波的可靠性高，因此，当容量不是主要的，而要求高可靠性的远距离通信时，就要用这个频段，并且特别适宜在极区的岸-船通信。船-岸通信通常不用此频段，因船上位置有限，不能得到高的天线效率。几乎整个波段部分都分配作定点通信用，这在目前是作为短波通信的备份使用的，以便在电离层受到干扰时使用。目前看来这种需要性已逐渐减小，除了少数地区外，大多数地区已不用，最后这种用途将被放弃。在欧洲和非洲，还用150～200千赫作为广播用频段。这种长波广播电台的特点是，不论白天黑夜都有相当大的稳定的服务区域。还有一个标准频率的播送规定在20千赫。军事上，长波是有用的，主要是地下（坑道）通信可以考虑用这个频段。这一波段的主要缺点是容量小，天线的尺寸大。因此，地下通信现在仍多数采用短波。二、200～3000千赫频段该频段主要是中波。在中波，电磁波主要的传播方式是地波传播。在这一频段的低端比高端传播得更好。出于频率增高，地面的情况差别已不太显著。在白天，天波基本上为电离层（D层）所吸收，所以不能靠天波传播。但到夜间，由于D层消失，由E层反射，天波传播可以达到相当大的距离，但它也是干扰那些用地波传播业务的一个干扰源。该频段的特点：主要靠地波传播，中等传播距离（数十到数百公里），信号稳定。该频段主要用于广播、无线电导航、海上移动通信、地对空通信。由于中波传播的特点，特别适宜于地区性的广播业务。535~1605千赫是国际规定的广播段。在该频段中，200~415千赫为短距离用的无线电导航系统，其中285～325千赫、405～415千赫为航海导航用，其余均为航空导航用。另外，有1800～2000千赫作为罗兰A系统用。该频段的海上移动通信，是在无线电发展的早期就安排了的，即415～525千赫，其中500千赫固定为海上遇难呼救频率，其它任何业务不得使用。为了可用较小的天线设备，海上小艇用此频段的高端，即1800～2000千赫。最早的航空移动通信，即地对飞机的通信，就是使用2850～3025千赫。现在许多国家都已将它移到甚高频（米波）频段中去了。但这一个频段仍是需要的，特别是当通信路径包含大量水面时。标准频率在本波段有2500千赫。由于历史的原因，该频段的电台显得过于拥挤，所以应该把一些业务转移到其它更合适的频率去。例如，航空和航海的移动通信就应该移出去，而更合理地更新分配该段频率。三、3～30兆赫频段该频段为短波波段。短波电离层通信简单，易于实现，成本低，可用小功率和小得多的天线实现远距离通信，这是其优点。但是短波也有严重的缺点，即通信不稳定。要维持全日通信必须更换数个频率。由于电离层的11年周期的影响，当太阳活动性大的时候，可以用到3～30兆赫，而当太阳活动性最小的时候只有3～15兆赫能够应用。所以短波通信必须具有全波段的频率才能适应。同时，短波还有严重的衰落，必须采用分集接收才能得到较稳定的通信。通常采用频率分集，这就是说需要占用两个频率，这对本来已经拥挤的短波波段是一个困难的问题。此外它还受电离层扰动的影响，大气等自然干扰也比较大。短波通信时，使用某一频率，利用天波只能到达某一距离以外（因为如果距离再近，必须提高仰角，这时电磁波将穿过电离层而不反射回来），而地波传播又只能到达较近的距离。所以，在这两个距离之间，既收不到地波也收不到天波，称为盲区或静区（图1）。这是短波波段所特有的。因此短波波段不能用于导航。在短波波段，利用地波传播通信是很少的，因为短波波段的地波传播极近，稍远一点衰减就极大。因此，除军用战术小型电台还采用短波地波通信外，其