知识点滴 - 无线电频谱划分

Radio spectrum / 无线电频谱

spectral band / 频谱带

无线电频谱是电磁频谱中频率为3 Hz至300GHz的部分。这个频率范围内的电磁波被称为无线电波，广泛用于现代技术，特别是电信领域。为了防止不同用户之间的干扰，无线电波的产生和传输受到各国法律的严格管制，并由国际机构--国际电信联盟（ITU/ International Telecommunication Union ）协调。

国际电联为不同的无线电传输技术和应用分配了无线电频谱的不同部分；国际电联的《无线电条例》（RR/Radio Regulations ）中定义了约40种无线电通信服务。在某些情况下，部分无线电频谱被出售或许可给私人无线电传输服务运营商（例如，蜂窝电话运营商或广播电视台）。因为它是一种固定的资源，被越来越多的用户所需要，近几十年来，无线电频谱变得越来越拥挤，更有效地利用它的需求正在推动现代电信创新，如集群无线电系统、扩频、超宽带、频率重用、动态频谱管理、频率池和认知无线电。

无线电频谱的频率边界是物理学中的一个惯例问题，有些随意。由于无线电波是频率最低的一类电磁波，所以无线电波的频率没有下限。在高频端，无线电频谱以红外波段为界。在不同的科学领域，无线电波和红外波的界限被定义在不同的频率。太赫兹波段，从300千兆赫到3太赫兹(兆兆赫)，300GHz到3000GHz，可以被认为是微波或红外。它是被国际电信联盟归类为无线电波的最高频段，但光谱科学家认为这些频率是远红外频段的一部分。

无线电频谱的实际限制，即对无线电通信有用的频率，是由不太可能克服的技术限制决定的。因此，尽管无线电频谱越来越拥挤，但在目前使用的频率之外，几乎没有增加频率带宽的前景。

为了有效的辐射能量，天线的长度与波长是成正比的，通常是波长的1/4，最短也不能短过1/10，然后信号才能够有效的辐射。

用于无线电通信的最低频率受到所需发射天线尺寸不断增加的限制。有效辐射无线电功率所需的天线尺寸与波长成正比或与频率成反比。低于10千赫兹（波长为30千米）时，需要直径数千米的高架电线天线，所以很少有无线电系统使用低于这个频率的频率。通常这种天线都是在建在两个山头之间的，用两个山头作为天线支架，并形成对潜通信的基地。第二个限制是低频率下可用的带宽不断减少，这限制了可以传输的数据速率。低于大约30千赫兹，音频调制是不切实际的，只能使用低波特率的数据通信。用于无线电通信的最低频率约为80赫兹，由一些国家的海军建立的ELF潜艇通信系统，用于与水下数百米的潜水艇进行通信。这些系统采用巨大的地面偶极子天线，长20-60公里，由兆瓦的发射机功率激发，以每分钟约1比特（17毫比特/秒，或每字符约5分钟）的极慢速度传输数据。

对无线电通信有用的最高频率受到大气层对微波能量吸收的限制。当频率增加到30GHz以上时（毫米波段的起点），大气中的气体会吸收越来越多的功率，因此无线电波束的功率会随着与发射天线的距离呈指数下降。在30GHz时，有用的通信被限制在大约1公里以内，但随着频率的增加，可以接收到电波的范围也在减少。在300GHz以上的太赫兹波段，无线电波在几米内衰减为零，所以大气层基本上是不透明的。

Bands / 频段

无线电频段是无线电频谱频率的一个小的连续部分，其中的频道通常用于或预留用于同一目的。为了防止干扰并允许有效地使用无线电频谱，类似的服务被分配在频段内。例如，广播、移动无线电或导航设备，将被分配在不重叠的频率范围内。

对于每一个频段，国际电联都有一个频段计划，规定如何使用和共享，以避免干扰，并为发射器和接收器的兼容性制定协议。

ITU / 国际电信联盟

按照惯例，国际电联将无线电频谱分为12个频段，每个频段的起始波长为10米的幂，相应的频率为3×10^(8-n)赫兹，每个频段覆盖一个十进制的频率或波长。这些频段中的每一个都有一个传统名称。例如，高频（HF）一词指定了100至10米的波长范围，对应的频率范围为3MHz至30MHz。这只是一个命名惯例，与分配无关；国际电联将每个频段进一步划分为分配给不同用途的子频段。在300GHz以上，地球大气层对电磁辐射的吸收非常大，以至于大气层实际上是不透明的，直到它在近红外和光学窗口频率范围内再次变得透明。

Band name