【无线电史话】UHF的未来 | 1945年将电视广播等扩展到超高频段，频率如何分配？
这个库勒科特海岸无线电台将在战后立即转换为海上无线电信标的超高频操作，以确保在雾天和黑暗中船舶和拖网渔船的安全。
“万变不离其宗”，这句古话适用于许多事物，当然也适用于电磁频谱中的拥挤问题。就像气体体积不断扩大一样，新用户很快就会占用无线电频谱新开放区域。从无线电时代开始，利用越来越高频率的能力仅受现有技术的限制——首先是真空管，现在是半导体。现在，与那时一样，通信方程的较高功率传输端控制着较高的频率。设计在高频率和高功率下工作的组件比设计低功率要困难得多。电容、电感、电子传播时间和电压击穿是罪魁祸首。Radio News 杂志 1945 年的这篇文章讨论了一些需要克服的问题，以便将电视广播轻松地扩展到 UHF 频段。为了开拓新市场并将更多创收节目挤入现有空间，许多行业力量都在背后推动。有点出乎意料的是，有线电视 (CATV) 的出现挫败了精心设计的无线广播计划，而且正如历史所显示的那样，UHF 在有线电视的阴影下黯然失色。
UHF的未来
作者：A. 莱昂·拉登
英国伦敦
查看电磁频谱图相对简化了合理准确预测更高频率在未来注定要扮演的角色的艰巨任务。电磁频谱图显示了无线电频谱的传统区域已达到饱和，并表明任何未来的扩展都必须在逻辑上沿着刻板的路线进行，并在米、分米和毫米频段的利用中遵循与以前在开发中遵循长波、中波和短波波段的相同的上升过程。
此外，UHF和微波频段非常适合满足信道空间要求，以便在不危及未来全新服务的范围或数量的情况下，逐步重新定位在较低频段上拥挤的现有熟悉无线电服务和容纳合法的新服务。
在设备改进和操作技术发展的条件下，渗透到这些频段将提供比目前世界上所有无线电台使用的或在相当长的一段时间内需要的多倍的频道空间。
频率跨度可以扩展的米和分米频段的多产想法。从30000 KHz 或 30 MHz，对应于 10 米段，再到 3000000 KHz或 3000 MHz，相当于 10 厘米段，以目前分配给标准波长广播电台频率空间的速度，可以容纳 297000 个电台的庞大数量。
这个帕特里克港沿海广播电台建于 1937 年，是英国第一个应用商业超高频多路无线电电话的电台。
但即使是包含在超高频频段中的频率，可以定义为从 30000 KHz或 30 MHz 延伸。到 300000 KHz或 300 MHz，或者用波长表示，从 10 到 1 米，这足够令人印象深刻，可以产生 1485 个频道。用于广播频率调制带宽每个 200 KHz或用于电视 49 个频道，每个带宽为 6 MHz。
尽管如此，不同国家之间各种服务使用的频段的分配极其复杂，并且设计可行的频率分配方案并不仅仅取决于电磁频谱中人烟稀少或贫瘠地区的无线电发展。
除了各种技术考虑之外，它必须在很大程度上取决于国际善意和合作。
极短波既不像有时假设的那样不受干扰，也不像有时那样受辐射限制。
伦敦 BBC 电视台的演播室控制室。
衍射和电离层折射的影响可以通过将信号返回到距离达数千英里的地球，极大地扩展在准光波长上运行的发射站的服务区域。
（据称，战前 BBC 电视传输在大约 40 MHz的载波频率上辐射，即波长为 7 米，来自伦敦站，名义上覆盖了大约 50 英里的区域，在南非和美国中部被接收到。状态。）
但即使是在被空气中的水和二氧化碳迅速吸收的纯光学频率上，也需要一些国际协议来避免雷达、导航、工业和类似设备的严重干扰。
因此，不可否认的是，根据 1938 年在开罗举行的国际电信会议上修订的划分，欧洲的频段分配完全过时且不充分，因为当时没有为警察、航空、无线电信标和测向仪、频率调制或传真（这些都在 1940 年圣地亚哥会议商定的用于美洲的分配中占有一席之地）。
战前也是如此，只有美国、英国、法国和德国提供电视服务,利用UHF进行广播、通信等业务的应用范围非常有限。
可以合理预期战时无线电的进步对增强声称UHF的各个国家的前景做出重大贡献是合理的。战后电台的拨款，特别是因为将有巨大的无线电工程能力可用，熟练的劳动力等待就业。
BBC 的全方位视觉传输天线阵列。
当然，没有人能够预言未来的发展，但可以预见的是，将在下一届电信大会上设立的国际管理机构，在修订的基础上制定全球无线电管理的要求，必将支持超高频框架分配方案作为一个组成部分被整合到一个通用的全球无线电组织中。
广阔的频谱区域将被重新规划和细分，无线电服务将作为棋盘上的棋子四处移动，以在总体规划的大格局中取得平衡。
为便于区分，频率可能会在全球范围内以不同的纬度和经度频段分配给按自然和地理界限划分为区域的国家。
某些特别定义的频率组很可能会保留给国际交通，并分配给位于“自由区”或国际民用航空中心的地理上间隔开的、受国际控制的固定单位，以便在共享基础上运行。这样的安排将确保在全世界范围内提供标准化的导航设备、机场控制、飞行中的飞机服务、无线电信标和测向仪、新闻交通和某些其他服务。
另一组频率可能被分配给适合全国分布的固定电台，包括军事、政府、广播、通信和其他设计用于内部消费的服务。
另一组频率可以分配给固定或移动单元，用于专门限制本地需求的服务，例如县、教育、警察、消防、警报等，从而可以在近距离重复分配频道，从而允许更多电台运行在较少的无线电频道上。
由英国无线电工程师学会提供的频谱利用率图表充分证明了传统频率区域的饱和状态。这也表明，无线电和电子技术的进步必然要求更多地渗透到更高频段并开启超短波时代。指示的波长单位是米、厘米、毫米、微米 (μ) 和纳米。
U.H.F.和调频广播
共享频段势必会促进超高频业务在发展初期的渠道多元化，包括声音、视觉等互补或独立的业务。
高保真 FM 声音服务可降低各种类型的干扰水平并提供无噪声和无静电接收，将成为这些 UHF不可或缺的一部分。服务并及时更换常见的调制类型。
节目将从功率输出范围从 50 千瓦到 5 千瓦的电台传输，覆盖相当远的距离，电台之间不会相互干扰和重叠，实际范围当然取决于地形的性质。
例如，大不列颠和北爱尔兰可能有大约 12 个站点，平均间隔不到 150 英里，以满足伦敦和中部地区以及北部和西南部地区人口较多的地区的需求。
将通过同轴电缆网络分配到人口稠密的地区，其最大工作范围比标准波长的广播站更短，但信噪比有所提高。
然而，为了降低每位收听者的节目成本并将领土覆盖范围扩大到人口较少的地区，很可能会放弃封闭线路分配，因为它过于繁琐和昂贵（安装同轴电缆的成本约为每英里 10000 美元）和开放式空中传输改为使用。随着时间的推移，这种双重传播系统将在全国范围内占有一席之地，确保几乎100%的覆盖率。
FM 节目的接收将在低价的自动频率控制装置上进行，增加了可靠性和性能效率，但尺寸减小，包含最少量的金属并配备了一系列电子管设备，从学术到大众- 生产水平，控制振荡和放大比传统管结构更大的程度。
机箱将由表面光滑、高度抛光的塑料制成，没有尖角，旋钮与流线型机身齐平。
但FM的引入并不一定会使常规机型过时；波长转换器将使此类接收器能够在更高的频率上运行。
U.H.F.和电视
电视无疑会提出一个比UHF更困难的问题。和 FM 广播相比，因为非常宽的边带对于再现图像的保真度至关重要，并且可以传输的带宽随着波长的缩短而增加。
因此，可以预期未来电视服务的基调将是可互换性。与在太阳辐射影响下改变的电离层的高度和密度的过渡特性相关，此类服务将能够在一年中的整个空间进行短距离、中距离或长距离运行，而不受不稳定条件的影响平均适用性。
运行在 100 MHz以下的 525 线单色服务可能会首先建立，作为全国UHF的一部分。网络分配系统的视频部分将居住在公寓楼、住宅区、宿舍郊区和建成区的用户直接与发射站连接起来，并以与音频部分相同的方式分配到偏远的农村地区网络。
然而，未来电视发展的模式将取决于由于缺乏足够的频道空间而需要向更高频率的迁移以及彩色电视对更宽视频带宽的改进服务的要求。
John L. Baird - RF CafeJohn L. Baird 的传真电视设备是他的最新发明，它由一个卷轴组成，其中包含一卷感光胶片，该胶片连续通过一个门前，该门上会聚焦再现的电视图像的图像阴极射线管的屏幕。图片以每秒 25 张的速度再现，因此每张图片以 1/25 秒的速度拍摄到连续移动的胶片上。右侧显示了该设备传输的第一张照片。它由 200 行组成；但是，可以增加行数以产生任何所需的图像质量。
300-500MHz或500-1000MHz的区域很可能最终成为1000-1500线级清晰度、20MHz视觉带宽和相同波长音视频信号传输的电视的永久家园。
传输中的图像、次要图像和其他“鬼影”的多径失真将被完全消除，因为这些频率上的传输太高而无法被电离层折射或干扰同一频道上的其他电视台。
在增加的频段和不同的传播条件下与足够的功率输出进行有效操作相关的实际困难将涉及放弃高功率发射机的单区域覆盖并由大量变电站供电的几个低功率中继站取而代之。
从这些台站辐射的大型、清晰、稳定、详细、全电子图像的传播将在不通过空气传播的情况下通过公共天线的直接或视距接收进行传播，公共天线分布在具有刚性频率特性的本地同轴电缆网络上没有衰减非常宽的边带。
随着时间的推移，包裹大气上部区域的神秘外衣将被撕开，揭示肯尼利-黑维赛德、阿普尔顿和其他各种电离层的结构和特性。然后将找到使用电离层作为其所有情绪的传输媒介的方法。反过来，这将使建立长途电视服务成为可能。
这样的服务可以运行大约 1500-2000 MHz，并在数千英里外的接收端以每秒高帧率保持完美同步，提供 2000 行交错、宽带多色图像，其清晰度比目前高得多。
由于组件的标准化和简化设备方面的重要发展，新的电视接收器将大量生产并以先前成本的一小部分交付给公众。
英国 u.h.f. 图表服务，说明了两位英国无线电工程师提议用 12 个电台覆盖大不列颠和北爱尔兰人口稠密地区的方式，这样放置三个单独的载波频率就足以提供电视和 FM 服务。用于不同区域的频段在地图上通过不同的阴影进行区分。
阴极射线管制造技术的进步将把这些管子的价格降到几美元（战前，阴极射线管在英国的成本约为 60 年代，现在的成本约为 20 年代）；生产设施和改进的工艺使同轴电缆更便宜、更高效。
中继扮演的角色
中继是无线电的一个相对古老的分支，在其各种现代应用中无疑将在明天的超高频中发挥越来越大的作用。网络系统。
在听觉和视觉信号的线路覆盖不切实际、不经济或不可靠的地方，中继单元将被要求填补空白。
这些装置将由位于战略位置的变电站组成，这些变电站从公共供电干线或独立的柴油发电厂获取电力，这些发电厂采用高塔天线阵列进行本地分发节目。与它们相关的是，无人值守和电池供电的放大设备的卫星安装将影响沿指定路线的点对点传输，而不会在不加选择的辐射中浪费大部分功率。
为了最大限度地减少发射和接收信号之间的干扰，将使用不同的载波，并且天线发射部分发射的波的极化平面将与天线接收部分接收的波的极化平面成直角。
在这种单元的任何部分发生故障时，备用设备将自动投入运行，并向中央远程控制站发出故障信号。
中继的多种可能性将被及时识别，为超高频利用增添有力工具。
受物理和地理因素的制约，UHF以相对较小的开支，中继将逐渐扩展到跨越大陆，并与环绕地球的全球无线电系统相连。
这将使通过远程控制的中继装置连接欧洲与其他大陆的常规跨洋传输成为可能，这些中继装置要么锚定在海床上，要么漂浮在海上，但可以自行推进以保持特定位置。
因此将提供单一网络的全球覆盖，从而在无线电频谱利用方面产生巨大的“经济性”。
在全球范围内，将建立监测站，自动转发场强记录和传播预测，并根据电离层变化的全天候观测和 11 年太阳统计表提前预测接收条件。-spot activity-cycle 将有助于纠正可能发生的任何边缘错误。
英国邮政总局的天线旋转阵列之一，展示了波束天线的直接结构。它是 Leafield 无线电台电报发射机的一部分，运行频率约为 28 MHz或约 10 米段。
显示自动无线电中继站的典型总体布置的框图。
合路器和记录单元电路图。
由英国伦敦 Cable & Wireless Ltd. 提供
多通道超高频通信系统基于世界范围的中继网络，并根据世界各地存在的不同传播条件和时间差的原理而发展，适用于所有需要以最大可靠性传输信号的情况。和最小的干扰。这些系统将实现有限的点对点通信以及长途拨号，而无需交换机的干预。
通过使用寻线器设备，呼叫连接将自动实现，允许在同一条干线上同时进行数十次通话，从而大大节省了时间和劳动力。
通过将电视原理应用于照片电报，最快的图像传输方法将成为点对点和资本之间传输照片的最快方法，延迟最少。
除了方便图片传输外，在广播基础上引入这种新方法还将通过与视觉和听觉传真服务相连接，简化新闻和图片的展示和分发。
一旦这些新服务成熟并在公众眼中成为可靠的媒体，它们无疑将提供比调频或电视更多的接收时间，而且每小时的成本肯定要低得多。
新型新闻传播方式的建立，报纸形式和内容将发生重大转变；世界范围内的日报——每个报业者的梦想和噩梦——同时在分散的中心以大大降低的成本出版，有一天可能会超过普通日报。
电视，扩展到电话，通过提供安装在设备上的关闭装置，可以随意保持视觉和听觉接触。
也许是主要的UHF使用场景之一。未来注定要成长为健康且不可或缺的辅助工具的利用分支，将在陆运、海运和空运。火车、轮船、飞机将沿光束交通线自动运行、自动操纵和控制，实现全天候出行、航行和飞行的完全安全。
未来，它的其他用途中最突出的将是医学：UHF操作的医疗设备为现有设备增加了许多新的治疗和诊断工具。
教育将是无线电进步的另一个受益者，为儿童和成年人提供在最便利的条件下学习和体验的机会。
无线电频率的使用热浪无疑会渗透到超高频领域。用户将在使用该频段排名靠前。
由 UHF操作的出租车、公共汽车、汽车、街道交通控制、警察警报、火灾警告以及许多类似的生命安全或公共事业功能的系统，昨天被嘲笑为怪胎，明天将变得司空见惯。
是否有一种穿越的感觉？以前人们的科技预言早已实现，卫星电视使得信号接收变得简单，现在的无线电技术早已发展到更高频率的技术应用，比如5G和6G，科技的发展实现人类的进步，与时代同频。
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