依据国际电信联盟ITU-R的定义,无线电波(radio waves)为频率在3000GHz以下,不用人工波导而在空间传播的电磁波。无线电波都具有一定的频率和波长,即位于无线电频谱中的一定位置,并占据一定的宽度。无线电频谱(radio spectrum)一般指3kHz~3000GHz频率范围内发射无线电波的无线电频率的总称,无线电频谱是电磁谱的一部分。
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一、频段与波段
在早期版本的ITU-R《无线电规则》中,把整个无线电频谱范围分为14个频段(频段序号从-1到12),具体详见下表1-1,也可用下图1所示。但在近期版本的《无线电规则》(如2016版本、2020年版)中则是按下表1-2以递增的整数列示,只分为9个频段,即在原来的14个频段中,选用了其中的频段序号4~12的频段。在这些表中图中,同时给出了与频段相对应的波段名称(相当于米制的细分)。
表1-1:无线电频谱范围划分表
表1-2:无线电频谱范围划分表(简约版)
图1:无线电频段的划分图
下附录1中给出了按表1-1中各频段无线电波的传播特性及业务应用,共通信人参考了解。
附录1:无线电波的波段划分与其传播特性
二、频率的单位
1、单位的因由
无线电频率以赫兹为基本单位,符号为Hz。它是为纪念发现电磁波的德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz )而得名,他于1888年首先证实了无线电波的存在,并对电磁学有很大的贡献,故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。
2、单位的词头
频率单位的词头:k = 千(103)、M = 兆(106)和G = 吉(109)。那么,Hz、kHz、MHz、GHz间的关系换算详见下表2-2中。
表2-2:频率单位间的换算
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3、频率的表达方式
结合频率单位及单位词头,依据《无线电规则》,频率的表达方式应为:
● 3000 kHz以下(包括3000 kHz),以kHz(千赫兹)表示;
● 3 MHz以上至3000 MHz(包括3000 MHz),以MHz(兆赫兹)表示;
● 3 GHz以上至3000 GHz(包括3000 GHz),以GHz(吉赫兹)表示。
根据上述频率的表达式,结合表1-1和表1-2,如果表中的频段序号用N来表示,则“频段N”的频率范围是从0.3×10N Hz到3×10N Hz。
三、全球无线电频率区域的划分
为了频率的划分,ITU的《无线电规则》将全球划分为三个无线电频率区,即第一区、第二区和第三区,我国属于第三区,其分区图详见下图3。三个区的含义在《无线电规则》中给以详细的说明,包括其中的A、B、C线的定义。
图3:ITU的全球无线电频率区域划分
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四、微波波段的代号与频段划分
1、由来:
下述的波段代号及相应频段的划分,最早起源于雷达技术,用于雷达工作波长的区分。后来被空间无线电业务所引用,如卫星通信等。但这种引用在国际电联《无线电规则》中并不认可或接受。因此,下述的波段代号及相应频段的划分只是习惯上的做法。
2、划分
从表1-1可以看出,从频段序号9~12对应的频率范围从300MHz到3000GHz的很宽的范围,其对应的波段称为微波波段。为此,人们又对常用的微波频段进行了习惯上的细分,并用英文字母代称,如C频段、X频段、Ku频段等等(这里的频段也可称为波段)。而这种细分方法很不统一但大同小异,下表4-2-1为一种人们习惯上对微波波段的划分方法(18种);表4-2-2为IEEE的划分方法;表4-2-2为我国《中华人民共和国无线电频率划分规定》中给出的常用字母代码与业务频率的对应关系,有11种,其中,字母代码为“Q/V”、“E”和“W”的使用频段和范围是2023年版《中华人民共和国无线电频率划分规定》中新增的。
表 4-2-1:人们习惯上对微波频段的细分和表称方法
表 4-2-2:IEEE对微波频段习惯上的细分和表称方法
表 4-2-2:我国用字母代码与业务频率的对应关系
五、关于ISM频段
工业、科学和医疗(ISM)应用的频段是ITU-R专门规划的频段。工作于该频段的设备特点是局限于相对小的应用范围(短距离),且射频功率相对较小(微功率)。ITU-R规划的ISM频段并非是指无线电频谱中的某一个频段,而是给出了按《无线电规则》中脚注编号5.138和5.150要求的两类频段,共计12段频段。
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六、频率容限的要求
频率容限(frequency tolerance)是指:电台发射所占频段中心频率偏移指配频率,或发射的特征频率偏离基准频率的最大允许偏差。频率容限以百万分之几(ⅹ10-6)或若干赫兹表示。在国家标准GB/T 12572《无线电发射设备通用要求和测量方法》中,对于我国各种无线电业务发射设备(9kHz~40GHz频段)频率容限给出了基本要求合设计目标。
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