依據國際電信聯盟ITU-R的定義,無線電波(radio waves)為頻率在3000GHz以下,不用人工波導而在空間傳播的電磁波。無線電波都具有一定的頻率和波長,即位于無線電頻譜中的一定位置,并占據一定的寬度。無線電頻譜(radio spectrum)一般指3kHz~3000GHz頻率范圍內發射無線電波的無線電頻率的總稱,無線電頻譜是電磁譜的一部分。
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一、頻段與波段
在早期版本的ITU-R《無線電規則》中,把整個無線電頻譜范圍分為14個頻段(頻段序號從-1到12),具體詳見下表1-1,也可用下圖1所示。但在近期版本的《無線電規則》(如2016版本、2020年版)中則是按下表1-2以遞增的整數列示,只分為9個頻段,即在原來的14個頻段中,選用了其中的頻段序號4~12的頻段。在這些表中圖中,同時給出了與頻段相對應的波段名稱(相當于米制的細分)。
表1-1:無線電頻譜范圍劃分表
表1-2:無線電頻譜范圍劃分表(簡約版)
圖1:無線電頻段的劃分圖
下附錄1中給出了按表1-1中各頻段無線電波的傳播特性及業務應用,共通信人參考了解。
附錄1:無線電波的波段劃分與其傳播特性
二、頻率的單位
1、單位的因由
無線電頻率以赫茲為基本單位,符號為Hz。它是為紀念發現電磁波的德國物理學家海因里希·魯道夫·赫茲(Heinrich Rudolf Hertz )而得名,他于1888年首先證實了無線電波的存在,并對電磁學有很大的貢獻,故頻率的國際單位制單位赫茲以他的名字命名。
2、單位的詞頭
頻率單位的詞頭:k = 千(103)、M = 兆(106)和G = 吉(109)。那么,Hz、kHz、MHz、GHz間的關系換算詳見下表2-2中。
表2-2:頻率單位間的換算
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3、頻率的表達方式
結合頻率單位及單位詞頭,依據《無線電規則》,頻率的表達方式應為:
● 3000 kHz以下(包括3000 kHz),以kHz(千赫茲)表示;
● 3 MHz以上至3000 MHz(包括3000 MHz),以MHz(兆赫茲)表示;
● 3 GHz以上至3000 GHz(包括3000 GHz),以GHz(吉赫茲)表示。
根據上述頻率的表達式,結合表1-1和表1-2,如果表中的頻段序號用N來表示,則“頻段N”的頻率范圍是從0.3×10N Hz到3×10N Hz。
三、全球無線電頻率區域的劃分
為了頻率的劃分,ITU的《無線電規則》將全球劃分為三個無線電頻率區,即第一區、第二區和第三區,我國屬于第三區,其分區圖詳見下圖3。三個區的含義在《無線電規則》中給以詳細的說明,包括其中的A、B、C線的定義。
圖3:ITU的全球無線電頻率區域劃分
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四、微波波段的代號與頻段劃分
1、由來:
下述的波段代號及相應頻段的劃分,最早起源于雷達技術,用于雷達工作波長的區分。后來被空間無線電業務所引用,如衛星通信等。但這種引用在國際電聯《無線電規則》中并不認可或接受。因此,下述的波段代號及相應頻段的劃分只是習慣上的做法。
2、劃分
從表1-1可以看出,從頻段序號9~12對應的頻率范圍從300MHz到3000GHz的很寬的范圍,其對應的波段稱為微波波段。為此,人們又對常用的微波頻段進行了習慣上的細分,并用英文字母代稱,如C頻段、X頻段、Ku頻段等等(這里的頻段也可稱為波段)。而這種細分方法很不統一但大同小異,下表4-2-1為一種人們習慣上對微波波段的劃分方法(18種);表4-2-2為IEEE的劃分方法;表4-2-2為我國《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》中給出的常用字母代碼與業務頻率的對應關系,有11種,其中,字母代碼為“Q/V”、“E”和“W”的使用頻段和范圍是2023年版《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》中新增的。
表 4-2-1:人們習慣上對微波頻段的細分和表稱方法
表 4-2-2:IEEE對微波頻段習慣上的細分和表稱方法
表 4-2-2:我國用字母代碼與業務頻率的對應關系
五、關于ISM頻段
工業、科學和醫療(ISM)應用的頻段是ITU-R專門規劃的頻段。工作于該頻段的設備特點是局限于相對小的應用范圍(短距離),且射頻功率相對較小(微功率)。ITU-R規劃的ISM頻段并非是指無線電頻譜中的某一個頻段,而是給出了按《無線電規則》中腳注編號5.138和5.150要求的兩類頻段,共計12段頻段。
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六、頻率容限的要求
頻率容限(frequency tolerance)是指:電臺發射所占頻段中心頻率偏移指配頻率,或發射的特征頻率偏離基準頻率的最大允許偏差。頻率容限以百萬分之幾(ⅹ10-6)或若干赫茲表示。在國家標準GB/T 12572《無線電發射設備通用要求和測量方法》中,對于我國各種無線電業務發射設備(9kHz~40GHz頻段)頻率容限給出了基本要求合設計目標。
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