VHF-антенна против UHF-антенны

В современных системах связи антенны являются важнейшими компонентами, позволяющими передавать и принимать радиоволны на различных частотах. Очень высокочастотные (VHF) и сверхвысокочастотные (UHF) антенны - две популярные разновидности, отвечающие самым разным требованиям связи.

A УВЧ-антенна это устройство, предназначенное для приема и передачи сигналов в диапазоне UHF, который обычно находится между 300 MHz и 3 GHz. UHF менее эффективен при прохождении через близлежащие препятствия, так как его частотные волны короче. Эти антенны используются в различных приложениях, включая,

• Телевизионное вещание
• Беспроводная связь
• Мобильные телефоны
• GPS
• Спутниковая связь
• Радарные системы

Антенна, предназначенная для приема и передачи сигналов в диапазоне очень высоких частот, называется УКВ-антенна. Этот диапазон частот охватывает от 30 до 300 MHz и используется, среди прочего, для таких целей, как,

• Любительское радио
• Коммерческое радио
• Телевизионные трансляции
• Услуги радиосвязи

Существует несколько различных типов УКВ-антенн, в том числе VHF Yagiдипольные и плоскостные антенны. Каждый тип антенны имеет уникальные характеристики направленности и полосы пропускания, они являются важной частью антенны и необходимы для успешной связи в УКВ-диапазоне. Волны УКВ-диапазона лучше проникают через препятствия и дифрагируют на них.

В этой статье мы рассмотрим UHF и VHF антенны и характеристики, которые часто влияют на выбор, такие как полоса пропускания, проникновение сигнала, дальность связи и т.д.

Что означают термины UHF и VHF?

Термины UHF и VHF относятся к разным областям радиочастотного спектра. VHF означает очень высокую частоту, охватывающую диапазон от 30 MHz до 300 MHz, а UHF - сверхвысокую частоту, которая составляет от 300 MHz до 3 GHz. Эти частотные диапазоны используются для различных коммуникационных приложений.

Частоты УКВ часто подходят для приложений, требующих связи на большие расстояния, особенно на открытых пространствах с меньшим количеством препятствий, например, в сельской местности или на открытом воздухе. Сигналы УКВ могут передаваться на большие расстояния с меньшим затуханием, что делает их идеальными для радиовещания и морской связи.

UHF, с другой стороны, работает на более высоких частотах и имеет более широкую полосу пропускания, что делает его более подходящим для приложений, требующих высокой скорости передачи данных. К ним относятся Wi-Fi, GPS, сотовая связь и телевещание.

Различный диапазон частот

Основное различие между UHF и VHF заключается в частотном диапазоне. Как мы уже говорили, UHF имеет диапазон частот от 300 MHz до 3 GHz, а VHF - от 30 MHz до 300 MHz. По сравнению с VHF, радиоволны UHF меньше. Это означает, что более широкий прием обеспечивается за счет меньших волн, наблюдаемых на частотах UHF. В результате стены зданий и деревья с большей вероятностью будут пропускать сигналы UHF.

Более длинные волны характерны для УКВ, а дальность связи выше благодаря низкому затуханию сигнала. Несмотря на меньшую дальность связи, технология UHF обеспечивает большую пропускную способность и поддерживает приложения, требующие более высокой скорости передачи данных через антенны UHF.

Еще одним отличием UHF и VHF является время автономной работы. UHF требует больше времени автономной работы из-за более высокой частоты.

Общие использования УКВ антенны

УКВ-антенны бывают разных форм и размеров, что соответствует их разнообразному применению. Одна из них - дипольная антенна, которая используется в качестве внутренней УКВ-антенны и из-за своего внешнего вида иногда называется "кроличьими ушами". Гибкость УКВ-антенн позволяет использовать их во многих различных коммуникационных приложениях благодаря их исключительному радиусу действия и способности проходить через естественные барьеры, такие как здания.

1. FM-радио и телевидение

Для FM-радиовещания стандартным диапазоном частот является VHF, который позволяет передавать чистый звук на большие расстояния. Частоты VHF широко используются телевизионными станциями, в частности для передачи аналоговых телеканалов.

2. Морские коммуникации

УКВ-радиостанции обеспечивают надежную связь на открытой воде, что делает их незаменимыми для общения между лодками и береговыми станциями.

3. Авиационная связь

УКВ используется в авиационной связи и управлении воздушным движением для обеспечения последовательной и четкой связи между пилотами и наземными службами.

4. Любительское (Ham) радио

Радиолюбители обычно используют УКВ для местной связи, особенно в небольших городах, поскольку сигналы могут достигать больших расстояний.

5. Телеметрия и дистанционное зондирование

УКВ можно использовать, когда требуется передача сигнала на большие расстояния для приложений дистанционного зондирования, таких как слежение за дикими животными и мониторинг окружающей среды.

Общие применения UHF антенны

УВЧ-диапазон электромагнитного спектра используется в УВЧ-антеннах как для приема, так и для передачи сигналов. Они используются во многих различных контекстах. Ниже приведены наиболее распространенные области применения,

1. Общественная безопасность и аварийные службы

Антенны UHF в основном используются сотрудниками служб общественной безопасности, такими как пожарные, полиция и скорая помощь, для поддержания связи на большой территории.

2. Мобильная связь

Антенны UHF используются в мобильных телефонах и сотовых сетях для обеспечения надежной связи и подключения.

3. Беспроводная связь

Используются в системах беспроводной связи, таких как Wi-Fi, Bluetooth и беспроводные маршрутизаторы. Они помогают передавать и принимать данные на небольшие расстояния.

4. Радио

Радиопередачи в частотном диапазоне UHF принимаются и передаются с помощью антенн UHF. Рации, двусторонние радиостанции и другие устройства беспроводной связи относятся к этой категории.

5. Телевидение

С помощью этих антенн принимаются эфирные телепередачи, особенно каналы в диапазоне UHF.

6. Безопасность

Антенны UHF обеспечивают беспроводную передачу аудио- и видеоданных и интегрируются в системы безопасности и наблюдения.

7. RFID (радиочастотная идентификация)

Системы RFID, которые часто используются для управления активами, контроля доступа и отслеживания запасов, используют антенны УВЧ для считывания и записи данных в RFID-метки.

8. Спутниковая связь

Для спутниковых технологий связи, таких как спутниковое телевидение и интернет, требуются антенны UHF.

Преимущества УКВ-антенн

Распространение сигналов: Длины волн УКВ-вещания сравнительно больше. Это увеличивает расстояние, на которое могут распространяться УКВ-передачи при наличии большего количества открытых пространств и меньшего количества препятствий, таких как деревья и здания. Более низкие частоты не способны проникать в твердые объекты на большую глубину. Таким образом, УКВ является хорошим средством связи для использования на открытом воздухе и в сельской местности. Поскольку они состоят из более низких частот, потери энергии при передаче сравнительно невелики.

Зона покрытия: Благодаря большему радиусу действия УКВ-диапазон позволяет обеспечить покрытие в больших географических зонах с меньшим количеством радиоретрансляторов или инфраструктуры. Благодаря этому его можно использовать для обеспечения связи в широких зонах, например, в лесных хозяйствах, сельских правоохранительных органах, а также в поисково-спасательных операциях.

Низкое энергопотребление: Устройства VHF потребляют меньше энергии, чем устройства UHF, что выгодно для приложений, требующих длительного времени автономной работы.

Стоимость: ОВЧ-антенны - лучший выбор для крупных систем связи, поскольку их производство и обслуживание зачастую обходятся дешевле.

Преимущества антенн UHF

Высокая скорость передачи данных: В антеннах UHF мы можем достичь более высокой скорости передачи данных. Это позволяет использовать UHF в приложениях, требующих передачи данных в режиме реального времени.

Совместимость с цифровыми сигналами: Частоты UHF широко используются в вещательном секторе для радио- и телепередач. Поскольку телевизионные передачи в диапазоне UHF могут нести больше информации, чем сигналы в диапазоне VHF, качество изображения и звука выше. Чтобы обеспечить четкую передачу и прием телевизионных сигналов, многие страны выделили определенные каналы UHF для телевизионного вещания.

Другие каналы: Частотные диапазоны UHF вмещают большее количество каналов по сравнению с частотными диапазонами VHF. Это позволяет получить больше возможностей и разнообразия в плане доступных телеканалов и радиостанций.

Военное применение: Военные также используют технологию UHF-антенн для радаров и систем безопасной связи. Поскольку антенны UHF имеют высокочастотный диапазон, что позволяет передавать больше данных. Это идеальный инструмент для военных операций, требующих безопасной и надежной связи.

Ограничения УКВ-антенн

На качество сигнала в диапазоне VHF могут влиять помехи от другого электронного оборудования, работающего на частотах VHF. Статический шум, ухудшение сигнала, а в некоторых ситуациях даже полная потеря сигнала могут быть результатом такого рода помех.

Для больших длин волн требуются более крупные антенны, что может быть невыполнимо для портативных или небольших приложений. Например, для достижения наилучших характеристик радиовещательная УКВ-антенна должна быть длиной несколько метров.

Сигналы УКВ-диапазона с трудом проходят через здания в перегруженных городских условиях, что может привести к плохому покрытию в помещениях. При столкновении с такими препятствиями сигналы УКВ-диапазона сильно ослабевают. Это приводит к появлению "мертвых зон", где сигнал слишком слаб, чтобы быть полезным, и плохому приему внутри помещений.

Поскольку УКВ обычно обеспечивает более низкую скорость передачи, чем УВЧ, он не подходит для приложений с высокой скоростью передачи данных. УКВ имеет более низкий диапазон частот, чем УВЧ, что уменьшает количество данных, которые можно отправить за единицу времени.

Ограничения антенн УВЧ

Небольшой радиус действия: Как правило, при использовании UHF-диапазонов требуется больше базовых станций или ретрансляторов для покрытия той же территории. Это повышает стоимость и сложность развертывания, что ограничивает использование UHF-антенн в крупных системах.

Повышенное затухание: Поскольку энергия, потребляемая высокочастотными диапазонами, относительно высока, сигналы UHF более чувствительны к затуханию, что может снизить уровень сигнала. Это приводит к заметной потере передачи.

При отсутствии прямой видимости УВЧ менее эффективен для дальней связи, что ограничивает его использование в некоторых приложениях. Сигналы УВЧ обычно распространяются по прямым линиям, в отличие от сигналов ОВЧ.

В некоторых приложениях для поддержания хорошей связи на больших расстояниях устройствам УВЧ может потребоваться больше энергии, что сказывается на сроке службы батареи. Сигналы УВЧ требуют большей мощности для достижения приемника из-за их более высокой частоты, что приводит к большим потерям при распространении.

Критерии выбора антенны

Прежде чем выбрать подходящую антенну для конкретного применения, необходимо учесть несколько моментов.

Одним из самых важных моментов является определение места, где вы хотите установить антенну. Антенны для помещений бывают как VHF, так и UHF. Например, V-образные "кроличьи уши" предназначены для обнаружения частот VHF. Кроме того, большинство комнатных плоских антенн идеально подходят для приема UHF-передач.

Однако даже если некоторые комнатные антенны, как утверждается, способны принимать как VHF, так и UHF сигналы, очень сомнительно, что они смогут хорошо принимать низкочастотные VHF сигналы.

Ниже приведены некоторые важные критерии, которые следует учитывать при выборе между VHF и UHF антеннами:

Выбор между VHF и UHF зависит от характера применения, например, вещание, мобильная связь или авиация. В приложениях дальней связи часто используется ОВЧ, но для задач, требующих больших объемов данных, лучше использовать УВЧ.

Выбор также зависит от среды, в которой будет использоваться антенна. Благодаря большей проникающей способности и дальности действия, UHF лучше подходит для плотной городской среды, в то время как VHF - для открытых пространств и сельской местности.

VHF - лучший выбор, если требуется связь на большие расстояния. Для приложений малой дальности, требующих более высокой скорости передачи данных, следует использовать UHF.

Одним из наиболее важных факторов является размер антенны. Антенны UHF более компактны и легки, поэтому они хорошо подходят для мобильных приложений и портативных устройств. Из-за больших размеров антенны VHF используются в стационарных системах или на транспортных средствах.

Антенны UHF рекомендуются для таких приложений, как потоковое вещание и цифровая связь, требующих высокой скорости передачи данных. VHF - лучший вариант для прямой передачи голоса на большие расстояния.

Заключение

До сих пор мы обсуждали ключевые различия между UHF и VHF, которые необходимо учитывать при выборе подходящей антенны для ваших приложений. Из-за различий в частотных диапазонах, мощности и ограничениях антенны VHF и UHF имеют свои специфические области применения. В то время как UHF хорошо справляется с задачами, связанными с высокой скоростью передачи данных в городских условиях, VHF лучше всего подходит для дальней связи и применения вне помещений. Сделать разумный выбор поможет знание различий в потребляемой мощности, полосе пропускания, проникновении сигнала, размерах и радиусе действия.

Таким образом, в конечном итоге окружающая среда, в которой вы устанавливаете антенну, контекст применения и конкретные требования к связи определят, какая антенна лучше. Правильный выбор между VHF и UHF обеспечит вам и вашему приложению лучшую производительность и надежность в конкретном случае использования, будь то мобильная связь, общественная безопасность, авиация или морские приложения.