Ультракороткие волны

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ультракоро́ткие во́лны (УКВ) — традиционное в СССР название диапазона радиоволн, объединяющего метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны (или диапазоны очень высоких частот — ОВЧ, ультравысоких частот — УВЧ, сверхвысоких частот — СВЧ и крайне высоких частот — КВЧ)[1]. То есть это все радиоволны, длина которых менее 10 м, — такая классификация сложилась в учебной и технической литературе, издаваемой в СССР и России[2].

Телевизионные антенны типа «волновой канал» метрового и дециметрового диапазонов

Согласно ГОСТ 24375-80 (справочное приложение 1) ультракороткие волны — это «радиоволны диапазонов дециметровых, сантиметровых, миллиметровых и децимиллиметровых волн»[3]. То есть ГОСТ распространяет термин УКВ и на диапазон гипервысоких частот (ГВЧ, 300—3000 ГГц), но диапазон метровых волн в документе не указан (возможно, по ошибке). Согласно ГОСТ термин УКВ допускается использовать «для тех служб радиосвязи, которым распределены определённые полосы радиочастот, границы которых не совпадают со стандартными границами диапазонов радиочастот»[3].

В советской и российской истории радиовещания аббревиатура УКВ (диапазон УКВ, приёмник УКВ, радиостанция УКВ) использовалась в обиходе применительно к диапазону ЧМ-вещания в полосе частот 65,9—74 МГц.

Особенности применения[править | править код]

Из определений следует, что ультракороткие волны могут иметь длину от 10 м до 0,1 мм — это соответствует частотам от 30 МГц до 3000 ГГц. В отличие от более длинных волн распространение УКВ происходит в основном в пределах прямой видимости. Существенная особенность УКВ (исключая низкочастотную часть диапазона метровых волн) — это отсутствие регулярного зеркального отражения от ионосферы Земли. Вместе с тем значительное влияние на распространение УКВ оказывает тропосфера. В тропосфере происходит рефракция луча радиоволны, а также возникают другие механизмы, способствующие распространению УКВ в дециметровом диапазоне на расстояния, превышающие расстояние прямой видимости, — эти особенности используются в тропосферной радиосвязи[1].

УКВ широко применяются в системах радиосвязи (мобильной, любительской и профессиональной), радиовещания и телевидения. Большинство таких систем работает в пределах зон прямой видимости. Увеличение дальности связи между стационарными объектами достигается применением радиорелейных линий. УКВ используются также в системах радиолокации, ближней радионавигации, в спутниковой и космической радиосвязи. Радиоволны УКВ-диапазона применяются в радиоастрономии, в медицине для определения температуры биологических объектов (радиотермография), при изучении структуры и состава вещества (радиоспектроскопия)[1].

Радиоволны диапазона УКВ, не отражаясь от ионосферы, уходят в космос. Однако, поскольку в пределах прямой видимости может быть небесное тело (Луна или ближайшие планеты), эти волны могут отразиться от него и вернуться на Землю. В 1962 году дважды был проведён эксперимент: с передающей антенны Евпаторийского центра дальней космической связи на волне 39 см в сторону Венеры азбукой Морзе было отправлено послание «Мир», «Ленин», «СССР». Чуть более чем через 4 минуты отражённый от соседней к нам планеты радиосигнал вернулся на Землю[4][5].

История изучения и освоения[править | править код]

Изучение и освоение радиоволн УКВ-диапазона в СССР связано с именем Б. А. Введенского. В начале 1920-х годов он начал заниматься метровыми волнами (термин УКВ возник позднее — в 1930-х годах) в радиолаборатории Главного военно-инженерного управления (ГВИУ) под руководством А. Л. Минца, начальником лаборатории был М. В. Шулейкин. В конце 1921 года Веденский задался целью получить наиболее короткие волны, используя имевшиеся на тот момент в лаборатории приёмные электронные (тогда они назывались катодные) лампы — на них он построил маломощный генератор[6] волн с длиной 3,8 м[7]. Летом 1922 года в присутствии должностных лиц из ГВИУ состоялась официальная демонстрация примитивной установки, созданной совместно с А. И. Данилевским, — генератор с тональной модуляцией питания и приёмник с кристаллическим детектором и низкочастотным усилителем. Была получена приемлемая слышимость на расстоянии несколько десятков метров[6].

В ближайшие после этого годы метровыми волнами занимались в Москве С. Я. Турлыгин и М. И. Пономарев, а в Ленинграде — Н. А. Петров. Будущее УКВ-диапазона было неопределённым, так как было уже известно, что метровые волны ионосферой (слоем Хевисайда) не направляются и поэтому для дальней связи не годятся. Прежде других заинтересовались УКВ-диапазоном как средством гарантированно ближней радиосвязи представители военного и военно-морского ведомств. Долго ещё считалось, что УКВ проникают только до горизонта — в ходу был даже американский термин «квазиоптические волны», чтобы подчеркнуть их ограниченность распространения, но термин не устоялся[6].

С 1925 года Веденский, работая в Государственном экспериментальном электротехническом институте (с 1927 года Всероссийский электротехнический институт, ВЭИ), занимался опытами обнаружения предметов и людей, пересекающих на открытом месте направление от передатчика к приёмнику[6]. В этой работе участвовали Ю. П. Симанов, А. В. Астафьев и А. Г. Аренберг, проводились также опыты связи на УКВ с аэростатами и самолётами[7]. В результате обнаружилось неожиданное явление — быстрое убывание поля УКВ с расстоянием — которое в 1928 году было исследовано более детально и привело к установлению закономерности, часто именуемой «квадратичной формулой»[6].

В 1929 году во дворе института был организован первый опыт вещания на УКВ. При содействии заведовавшего тогда отделом связи ВЭИ А. Д. Фортушенко была построена вещательная станция на УКВ, впоследствии переведённая в новое здание ВЭИ[6] и даже зарегистрированная (в 1931 году[8]) как РВ-61 — станция имела мощность 0,5 кВт и работала на волне 5,85 м[9]. ВЭИ изготовил также небольшую партию УКВ-приёмников[6], но практическому внедрению вещания мешали трудности производства УКВ-передатчиков и отсутствие радиоприёмников. В то время освоение метровых волн для развития вещания ещё не было актуальным — только во второй половине 1950-х годов начался заметный рост числа таких радиостанций[8]. Первая в СССР вещательная станция УКВ с частотной модуляцией была введена в эксплуатацию в 1946 году в Москве и имела мощность 1 кВт на частоте 46,5 МГц[10].

В организованной в ВЭИ лаборатории УКВ продолжались работы по укорочению длины волны — в них участвовали Ю. Н. Шеин, А. Р. Вольперт, В. А. Кузовкин, Е. Н. Майзельс, М. Т. Грехова. Независимо от разработок А. А. СлуцкинаХарькове) и зарубежных, М. Л. Слиозберг и В. М. Бовшеверов разработали свои собственные разрезные магнетроны. С этими приборами на длине волны 0,6 м в экспедиции 1933 года на Чёрном море была получена загоризонтная дальность распространения — свыше 100 км — после чего началось изучение влияния тропосферы[6].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 Ультракороткие волны - Физическая энциклопедия. www.femto.com.ua. Дата обращения: 21 октября 2017. Архивировано 21 октября 2017 года.
  2. Кубанов В. П. Влияние окружающей среды на распространение радиоволн. — Самара: ПГУТИ, 2013. — 92 с. Дата обращения: 3 ноября 2017. Архивировано 15 декабря 2017 года.
  3. 1 2 ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения. Дата обращения: 20 октября 2017. Архивировано 5 сентября 2016 года.
  4. MIR, LENIN, SSSR — статья на английском, иллюстрация на русском языке. Дата обращения: 30 марта 2013. Архивировано 9 января 2021 года.
  5. The Morse Message (1962) Архивная копия от 24 мая 2016 на Wayback Machine (англ.)
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 Введенский Борис Алексеевич. Из выступления на торжественном заседании коллектива сотрудников Института радиоэлектроники АН СССР (1963). — С. 6—10.
  7. 1 2 От Попова - до наших дней » РадиобукА. radiobooka.ru. Дата обращения: 22 октября 2022.
  8. 1 2 Миркин В. В. К истории советской радиосвязи и радиовещания в 1945—1965 гг. // Вестник Томского государственного университета. История. — 2013. — № 1 (21). — С. 202.
  9. Первые в истории радио опыты на ультракоротких волнах (УКВ). RadioLamp.NET - радиоэлектронные схемы на лампах и транзисторах статьи ретро техника (24 июля 2012). Дата обращения: 22 октября 2022.
  10. Amrad Ltd. Вестник старого радио - История радио и телевидения. oldradioclub.ru. Дата обращения: 20 октября 2017. Архивировано из оригинала 11 августа 2018 года.