التردد المنخفض

التردد المنخفض
نطاق التردد	30–300 كيلو هرتز
مدى الطول الموجي	10-1 كم

التردد المنخفض ( LF ) هو تسمية الاتحاد الدولي للاتصالات ^[1] للترددات الراديوية (RF) في نطاق 30–300 كيلو هرتز . ونظرًا لأن أطوال موجاته تتراوح من 10–1 كم على التوالي، فإنه يُعرف أيضًا باسم نطاق الكيلومتر أو موجة الكيلومتر .

تتميز موجات الراديو LF بتوهين إشارة منخفض ، مما يجعلها مناسبة للاتصالات طويلة المدى. في أوروبا ومناطق شمال إفريقيا وآسيا، يتم استخدام جزء من طيف LF للبث AM باعتباره نطاق " الموجة الطويلة ". في نصف الكرة الغربي، يكون استخدامه الرئيسي لمنارات الطائرات والملاحة ( LORAN ، معظمها متوقف) والمعلومات وأنظمة الطقس. يستخدم عدد من عمليات بث إشارات الوقت هذا النطاق أيضًا. الوضع الرئيسي للإرسال المستخدم في هذا النطاق هو الموجات الأرضية ، حيث تنتقل موجات الراديو LF فوق سطح الأرض مباشرةً، متتبعة التضاريس. يمكن للموجات الأرضية LF أن تنتقل فوق التلال، ويمكن أن تنتقل إلى ما هو أبعد من الأفق، حتى عدة مئات من الكيلومترات من جهاز الإرسال.

التكاثر

تزداد الضوضاء الراديوية الجوية مع تناقص التردد. في نطاق التردد المنخفض وما دونه، تكون أعلى بكثير من مستوى الضوضاء الحرارية التي تضخها دوائر التضخيم في جهاز الاستقبال، وبالتالي يمكن تضخيم الإشارات الضعيفة بحرية للتعويض، دون زيادة ملحوظة في الضوضاء ( *انظر* نسبة الإشارة إلى الضوضاء ). وبالتالي، *بالنسبة للاستقبال* ، حتى الهوائيات غير الفعالة الأصغر بكثير من الطول الموجي تكون كافية.

بسبب طول موجتها الطويل، يمكن للموجات الراديوية منخفضة التردد أن تنحرف فوق العوائق مثل سلاسل الجبال وتسافر خارج الأفق، متبعة محيط الأرض. هذا النمط من الانتشار، المسمى الموجة الأرضية ، هو النمط الرئيسي في نطاق التردد المنخفض. ^[2] يجب أن تكون الموجات الأرضية مستقطبة رأسياً ( المجال الكهربائي رأسي بينما المجال المغناطيسي أفقي)، لذلك تُستخدم هوائيات أحادية القطب رأسية للإرسال. تقتصر مسافة الإرسال على امتصاص الموجات الأرضية في الأرض. يكون التوهين في قوة الإشارة مع المسافة أقل من الترددات الأعلى. يمكن استقبال الموجات الأرضية منخفضة التردد حتى 2000 كيلومتر (1200 ميل) من هوائي الإرسال.

يمكن للموجات ذات التردد المنخفض أيضًا أن تقطع مسافات طويلة أحيانًا عن طريق الانعكاس من الغلاف الأيوني (الآلية الفعلية هي آلية الانكسار )، على الرغم من أن هذه الطريقة، التي تسمى الموجة السماوية أو انتشار "التخطي"، ليست شائعة كما هو الحال في الترددات الأعلى. يحدث الانعكاس عند طبقة E أو طبقات F في الغلاف الأيوني . يمكن اكتشاف إشارات الموجة السماوية على مسافات تتجاوز 300 كيلومتر (190 ميلاً) من هوائي الإرسال. ^[3]

الاستخدامات

البث الإذاعي

يُسمح بالبث AM في نطاق الموجة الطويلة على الترددات بين 148.5 و283.5 كيلو هرتز في أوروبا وأجزاء من آسيا.

إشارات التوقيت القياسية

في أوروبا واليابان، احتوت العديد من الأجهزة الاستهلاكية منخفضة التكلفة منذ أواخر الثمانينيات على ساعات راديو مزودة بمستقبل LF لهذه الإشارات. ونظرًا لأن هذه الترددات تنتشر عن طريق الموجات الأرضية فقط، فإن دقة إشارات الوقت لا تتأثر بمسارات الانتشار المتغيرة بين المرسل والغلاف الأيوني والمستقبل. في الولايات المتحدة، أصبحت مثل هذه الأجهزة قابلة للتطبيق في السوق الشامل فقط بعد زيادة قوة خرج WWVB في عامي 1997 و1999.

JJY يبث على نفس التردد تمامًا، وله رمز زمني مشابه .

جيش

الإشارات الراديوية التي تقل عن 50 كيلوهرتز قادرة على اختراق أعماق المحيط حتى عمق 200 متر تقريبًا (660 قدمًا)؛ وكلما زاد طول الموجة، كلما كانت أعمق. تتواصل القوات البحرية البريطانية والألمانية والهندية والروسية والسويدية والولايات المتحدة، ^[4] وربما غيرها مع الغواصات على هذه الترددات.

بالإضافة إلى ذلك، يُزعم أن الغواصات النووية التابعة للبحرية الملكية التي تحمل صواريخ باليستية تخضع لأوامر دائمة لمراقبة بث إذاعة بي بي سي 4 على تردد 198 كيلوهرتز في المياه القريبة من المملكة المتحدة. ويُشاع أنهم سيفسرون أي توقف مفاجئ في البث، وخاصة برنامج الأخبار الصباحية Today ، على أنه مؤشر على تعرض المملكة المتحدة للهجوم، وبعد ذلك تدخل أوامرهم المختومة حيز التنفيذ. ^[5]

لدى الولايات المتحدة أربع محطات LF تحافظ على الاتصال مع قواتها البحرية: أغوادا، بورتوريكو ، كيفلافيك، أيسلندا ، أواس، أوكيناوا ، وسيجونيلا، إيطاليا ، باستخدام أجهزة إرسال الحالة الصلبة AN/FRT-95.

في الولايات المتحدة، كانت شبكة الطوارئ للموجات الأرضية أو GWEN تعمل بين 150 و175 كيلوهرتز، حتى تم استبدالها بأنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في عام 1999. كانت GWEN عبارة عن نظام اتصالات لاسلكي عسكري أرضي يمكنه البقاء والاستمرار في العمل حتى في حالة وقوع هجوم نووي.

تجريبي وهواة

قام مؤتمر الاتصالات الراديوية العالمي لعام 2007 (WRC-07) بتخصيص نطاق عالمي للهواة اللاسلكيين في هذا النطاق. وهو نطاق دولي يبلغ 2.1 كيلوهرتز، ويتوفر نطاق 2200 متر (135.7–137.9 كيلوهرتز) لمشغلي الهواة اللاسلكيين في العديد من البلدان في أوروبا، ^[6] ونيوزيلندا وكندا والولايات المتحدة، ^[7] والتبعيات الفرنسية في الخارج.

تبلغ المسافة القياسية العالمية للاتصال ثنائي الاتجاه أكثر من 10000 كيلومتر من قرب فلاديفوستوك إلى نيوزيلندا . ^[8] بالإضافة إلى شفرة مورس التقليدية ، يستخدم العديد من المشغلين شفرة مورس البطيئة للغاية التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر (ما يسمى "QRSS" ) أو أوضاع الاتصالات الرقمية المتخصصة.

خصصت المملكة المتحدة شريحة 2.8 كيلو هرتز من الطيف من 71.6 كيلو هرتز إلى 74.4 كيلو هرتز بدءًا من أبريل 1996 للهواة في المملكة المتحدة الذين تقدموا بطلب للحصول على إشعار بالتغيير لاستخدام النطاق على أساس عدم التداخل مع أقصى طاقة خرج تبلغ 1 وات ERP . تم سحب هذا في 30 يونيو 2003 بعد عدد من التمديدات لصالح نطاق 136 كيلو هرتز القياسي عبر أوروبا. ^[9] تم استقبال شفرة مورس البطيئة للغاية من G3AQC في المملكة المتحدة على بعد 3275 ميلاً (5271 كم) عبر المحيط الأطلسي بواسطة W1TAG في الولايات المتحدة في 21-22 نوفمبر 2001 على 72.401 كيلو هرتز. ^[أ]

في الولايات المتحدة، يوجد استثناء ضمن لوائح لجنة الاتصالات الفيدرالية الجزء 15 يسمح بالإرسال غير المرخص في نطاق التردد 160-190 كيلو هرتز. يشير هواة الراديو الموجي الطويل إلى هذا النطاق باسم " LowFER "، ويطلق على المجربين وأجهزة الإرسال الخاصة بهم اسم " LowFERs ". يُشار إلى نطاق التردد هذا بين 160 كيلو هرتز و190 كيلو هرتز أيضًا باسم نطاق 1750 متر . تتضمن المتطلبات ^[11] ما يلي:

لا يجوز أن يتجاوز إجمالي طاقة الإدخال إلى مرحلة التردد اللاسلكي النهائية (باستثناء طاقة الخيوط أو السخان) واط واحد.
لا يجوز أن يتجاوز الطول الإجمالي لخط النقل والهوائي وسلك الأرض (إذا تم استخدامه) 15 مترًا.
يجب تخفيف جميع الانبعاثات التي تقل عن 160 كيلو هرتز أو تزيد عن 190 كيلو هرتز بمقدار 20 ديسيبل على الأقل تحت مستوى الموجة الحاملة غير المعدلة.
كبديل لهذه المتطلبات، يمكن استخدام قوة مجال تبلغ 2400/F(kHz) ميكروفولت/متر (مقاسة على مسافة 300 متر) (كما هو موضح في 47CFR15.209).
في جميع الأحوال، لا يجوز أن يسبب التشغيل تداخلاً ضارًا مع الخدمات المرخصة.

العديد من المجربين في هذا النطاق هم مشغلو راديو هواة. ^[12]

بث المعلومات الجوية

الخدمة المنتظمة التي تنقل معلومات الأرصاد الجوية البحرية RTTY بترميز SYNOP على التردد المنخفض هي الخدمة الأرصاد الجوية الألمانية ( Deutscher Wetterdienst أو DWD). تعمل DWD على تشغيل المحطة DDH47 على تردد 147.3 كيلوهرتز باستخدام أبجدية ITA-2 القياسية بسرعة إرسال 50 بود وتعديل FSK مع تحول 85 هرتز. ^[13]

إشارات الملاحة الراديوية

في أجزاء من العالم حيث لا توجد خدمة بث طويلة الموجة، تعمل المنارات غير الاتجاهية المستخدمة في الملاحة الجوية على ترددات تتراوح بين 190 و300 كيلوهرتز (وبعد ذلك في نطاق الموجات الدقيقة). وفي أوروبا وآسيا وأفريقيا، يبدأ تخصيص المنارات غير الاتجاهية على تردد 283.5 كيلوهرتز.

يعمل نظام الملاحة الراديوية LORAN -C على تردد 100 كيلو هرتز.

في الماضي، كان نظام Decca Navigator يعمل بترددات تتراوح بين 70 كيلوهرتز و129 كيلوهرتز. وقد أُغلقت آخر سلاسل Decca في عام 2000.

تعمل أجهزة إرسال القياس عن بعد لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) التفاضلي بين 283.5 و325 كيلو هرتز. ^[14]

يعمل نظام الملاحة الراديوية التجاري " داتاتراك " على عدد من الترددات، تختلف حسب البلد، بين 120-148 كيلو هرتز.

تطبيقات أخرى

تستخدم بعض علامات تحديد الترددات الراديوية ( RFID ) الترددات المنخفضة. تُعرف هذه العلامات عادةً باسم LFIDs أو LowFIDs (تحديد التردد المنخفض). علامات LF RFID هي أجهزة مجال قريب ، تتفاعل مع المجال القريب الحثي ، بدلاً من الموجات المشعة (الموجات الراديوية) التي تشكل الجزء الوحيد من المجال الكهرومغناطيسي الذي يستمر في المجال البعيد. وعلى هذا النحو، فهي من الناحية الفنية ليست أجهزة راديو ولا هوائيات راديو، على الرغم من أنها تعمل بترددات راديوية، وتسمى " هوائيات" في تجارة RFID، ولكن ليس في هندسة الراديو . من الأنسب والأكثر إفادة من الناحية الفنية أن نفكر فيها كملفات ثانوية لمحولات مقترنة بشكل فضفاض للغاية .

الهوائيات

نظرًا لأن الموجات الأرضية المستخدمة في هذا النطاق تتطلب استقطابًا رأسيًا ، يتم استخدام الهوائيات الرأسية للإرسال. المشعاعات الصاري هي الأكثر شيوعًا، إما معزولة عن الأرض ويتم تغذيتها في الأسفل، أو يتم تغذيتها أحيانًا من خلال أسلاك التثبيت. تُستخدم هوائيات T وهوائيات L المقلوبة عندما يكون ارتفاع الهوائي مشكلة.

تتطلب هوائيات إرسال التردد المنخفض (LF) لأجهزة الإرسال عالية القدرة كميات كبيرة من المساحة، وكانت سببًا للجدل في أوروبا والولايات المتحدة، بسبب المخاوف بشأن المخاطر الصحية المحتملة المرتبطة بالتعرض البشري للموجات الراديوية .

هوائيات استقبال الموجات الطويلة

متطلبات الهوائي لاستقبال التردد المنخفض أقل بكثير من متطلبات الهوائي للإرسال. وعلى الرغم من استخدام هوائيات سلكية طويلة غير رنانية في بعض الأحيان، فإن هوائيات حلقة الفريت أكثر شيوعًا بسبب حجمها الصغير.

تمكن مشغلو الراديو الهواة من تحقيق استقبال جيد للترددات المنخفضة باستخدام هوائيات نشطة : سوط قصير مع مكبر صوت مسبق مدمج .

ارتفاعات الهوائي

نظرًا للأطوال الموجية الطويلة في النطاق، فإن جميع هوائيات التردد المنخفض تقريبًا قصيرة كهربائيًا ، أقصر من ربع الطول الموجي المشع، لذا فإن مقاومتها المنخفضة للإشعاع تجعلها غير فعالة، وتتطلب أرضيات وموصلات ذات مقاومة منخفضة للغاية لتجنب تبديد طاقة المرسل. تحتاج هذه الهوائيات القصيرة كهربائيًا إلى ملفات تحميل في قاعدة الهوائي لإدخالها في الرنين. تستخدم العديد من أنواع الهوائيات، مثل هوائي المظلة وهوائي L وT، تحميلًا علويًا سعويًا ("قبعة علوية")، في شكل شبكة من الأسلاك الأفقية المرفقة بأعلى المبرد الرأسي. تعمل السعة على تحسين كفاءة الهوائي عن طريق زيادة التيار، دون زيادة ارتفاعه.

يختلف ارتفاع الهوائيات حسب الاستخدام. بالنسبة لبعض المنارات غير الاتجاهية (NDBs)، يمكن أن يكون الارتفاع منخفضًا يصل إلى 10 أمتار، بينما بالنسبة لأجهزة الإرسال الملاحية الأكثر قوة مثل DECCA ، يتم استخدام صواري يبلغ ارتفاعها حوالي 100 متر. يبلغ ارتفاع هوائيات T ما بين 50 إلى 200 متر، بينما تكون هوائيات الصاري أطول عادةً من 150 مترًا.

يبلغ ارتفاع هوائيات الصاري لـ LORAN-C حوالي 190 مترًا للمرسلات ذات القدرة المشعة أقل من 500 كيلو وات، وحوالي 400 متر للمرسلات التي تزيد عن 1000 كيلو وات. النوع الرئيسي من هوائي LORAN -C معزول عن الأرض.

تستخدم محطات البث ذات الموجات الطويلة هوائيات الصواري التي يزيد ارتفاعها عن 150 مترًا أو هوائيات على شكل حرف T. يمكن أن تكون هوائيات الصواري عبارة عن صواري معزولة مغذية للأرض أو صواري أرضية مغذية للأعلى. من الممكن أيضًا استخدام هوائيات قفصية على صواري أرضية.

هوائيات المصفوفة الاتجاهية

بالنسبة لمحطات البث، غالبًا ما تكون الهوائيات الاتجاهية مطلوبة. تتكون من عدة صواري، والتي غالبًا ما يكون لها نفس الارتفاع. تتكون بعض هوائيات الموجة الطويلة من هوائيات صواري متعددة مرتبة في دائرة مع أو بدون هوائي صواري في المنتصف. تركز هذه الهوائيات الطاقة المرسلة نحو الأرض وتوفر منطقة كبيرة من الاستقبال الخالي من التلاشي. نادرًا ما يتم استخدام هذا النوع من الهوائيات، لأنها باهظة الثمن وتتطلب مساحة كبيرة ولأن التلاشي يحدث على الموجة الطويلة بشكل أقل بكثير من نطاق الموجة المتوسطة. تم استخدام هوائي من هذا النوع بواسطة جهاز الإرسال Orlunda في السويد.

الحواشي

^ أضاف لورنس "لوري" مايهيد، وهو خبير في مجال الترددات المنخفضة، G3AQC، إنجازًا آخر في مجال الترددات المنخفضة إلى قائمته – استقبال إشارة 73 كيلوهرتز عبر المحيط الأطلسي. [...] يذكر مايهيد أنه في ليلة 21-22 نوفمبر، تم استقبال إشارته على تردد 72.401 كيلوهرتز في الولايات المتحدة. وقال: "لقد تمكنت من إرسال إشارة نداء كاملة إلى جون أندروز، W1TAG، في هولدن، ماساتشوستس". كان مايهيد يستخدم CW ثنائي التردد – أو DFCW – والذي يتميز بعناصر مدتها دقيقتان؛ وقد اكتشف أندروز إشارته باستخدام برنامج ARGO DSP. — ARRL Nov 2001 ^[10]

انظر أيضا

مراجع

^ "Rec. ITU-R V.431-7, Nomenclature of the frequency and wavelength bands used in Telecommunications" (PDF) . ITU. مؤرشف من الأصل (PDF) في 31 أكتوبر 2013 . تم الاسترجاع في 20 فبراير 2013 .
^ Seybold, John S. (2005). Introduction to RF Propagation. John Wiley and Sons. pp. 55–58. ISBN 0471743682. مؤرشف من الأصل في 16 أبريل 2021 . تم الاسترجاع 30 نوفمبر 2020 – عبر كتب Google.
^ ميليا، آلان (G3NYK). "فهم انتشار التردد المنخفض". رادكوم . المجلد 85، العدد 9. بيدفورد، المملكة المتحدة: جمعية الراديو في بريطانيا العظمى . ص 32.{{cite magazine}}:CS1 maint: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( الرابط )
^ "Very Low Frequency (VLF)". United States Nuclear Forces. fas.org . 1998. مؤرشف من الأصل في 27 ديسمبر 2007. تم الاسترجاع في 9 يناير 2008 .
^ "الزر البشري". اليوم . 2 ديسمبر 2008. بي بي سي . راديو بي بي سي 4. مؤرشف من الأصل في 3 فبراير 2011. استرجاع 6 أغسطس 2011 .
^ "استخدام النطاق 135.7–137.8 كيلوهرتز بواسطة خدمة الهواة". توصية المجلس الأوروبي للبريد والاتصالات 62-01 E (تقرير). ماينز، ألمانيا: المؤتمر الأوروبي لإدارات البريد والاتصالات (CEPT). 1997. توصية المجلس الأوروبي للبريد والاتصالات 62-01 E.
^ مخطط النطاق التنظيمي (PDF) (مخطط / رسومي) (11×17″ طبعة ملونة). نيوينجتون، كونيتيكت: رابطة الراديو الأمريكية . 22 سبتمبر 2017. مؤرشف من الأصل (PDF) في 11 نوفمبر 2020. تم الاسترجاع في 26 نوفمبر 2020 .
^ "QSO ZL / UA0 على تردد 136 كيلو هرتز". عالم الترددات اللاسلكية. wireless.org.uk . مؤرشف من الأصل في 29 سبتمبر 2007. تم الاسترجاع في 1 يونيو 2006 .
^ "استراتيجية الطيف الترددي في المملكة المتحدة 2002" (بيان صحفي). Ofcom . 16 سبتمبر 2016. مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2007. تم الاسترجاع 5 يونيو 2006 .
^ "إشارة G3AQC تمتد عبر المحيط الأطلسي على تردد 73 كيلوهرتز!". رسالة ARRL . نيوينجتون، كونيتيكت: رابطة الراديو الأمريكية . 30 نوفمبر 2001. مؤرشف من الأصل في 12 يناير 2014. تم الاسترجاع في 12 يناير 2014 .
^ "§ 15.217 التشغيل في النطاق 160–190 كيلو هرتز ( 47 CFR 15.217 )". الجزء 15 - أجهزة التردد اللاسلكي. ecfr.gov (تقرير). القانون الإلكتروني للوائح الفيدرالية. 47 CFR 15.217 ( 47 CFR 15.206 ) . تم الاسترجاع في 17 مارس 2024 . ^{[ فشل التحقق ]} القسم المذكور 47 CFR 15.206 غير موجود / تمت إزالته: ينتقل معرف القسم §15.205 إلى §15.207.
^ "الجزء 15 - أجهزة تردد رادو". السجل الفيدرالي. مؤرشف من الأصل في 26 يوليو 2014. تم استرجاعه في 21 يوليو 2014 .
^ "DWD Sendeplan". مؤرشف من الأصل في 30 يوليو 2012. اطلع عليه بتاريخ 8 يناير 2008 .
^ Gale, Alan (G4TMV) (2011). World DGPS database for DXers (PDF) (تقرير). 4.6. مؤرشف من الأصل (PDF) في 21 يوليو 2011. تم الاسترجاع في 14 يناير 2008 – عبر ndblist.info. {{cite report}}:CS1 maint: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( الرابط )

قراءة إضافية

كلاويتر، ج. أوكسنر، م. هيرولد، ك. (2000). Langwelle und Längstwelle [ الموجة الطويلة وأطول موجة ] (بالألمانية). ميكنهايم، DE: Siebel Verlag GmbH. رقم ISBN 3-89632-043-2.
مارتن، م. (2007). Spezial-Frequenzliste 2007/2008 [ قائمة الترددات الخاصة 2007-2008 ] (بالألمانية). ميكينهايم، DE: Siebel Verlag GmbH. ص 36-39. رقم ISBN 978-3-88180-665-7.
دينيسون، مايك (G3XDV)؛ موريتز، جيم (M0BMU) (2007). LF Today . بوتيرز بار، المملكة المتحدة: جمعية راديو بريطانيا العظمى . ISBN 978-1-905086-36-8.{{cite book}}:CS1 maint: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( الرابط )

روابط خارجية

ستيماتش، توميسلاف (IK1QFK). "تعريف نطاقات التردد (VLF، ELF... إلخ)". vlf.it .{{cite web}}:CS1 maint: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( الرابط )
"IK1QFK" .vlf.it (الصفحة الرئيسية).