PROFILPELAJAR.COM

Ультракоро́ткие во́лны (УКВ) — традиционное в СССР название диапазона радиоволн, объединяющего метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны (или диапазоны очень высоких частот — ОВЧ, ультравысоких частот — УВЧ, сверхвысоких частот — СВЧ и крайне высоких частот — КВЧ)^[1]. То есть это все радиоволны, длина которых менее 10 м, — такая классификация сложилась в учебной и технической литературе, издаваемой в СССР и России^[2].

Телевизионные антенны типа «волновой канал» метрового и дециметрового диапазонов

Согласно ГОСТ 24375-80 (справочное приложение 1) ультракороткие волны — это «радиоволны диапазонов дециметровых, сантиметровых, миллиметровых и децимиллиметровых волн»^[3]. То есть ГОСТ распространяет термин УКВ и на диапазон гипервысоких частот (ГВЧ, 300—3000 ГГц), но диапазон метровых волн в документе не указан (возможно, по ошибке). Согласно ГОСТ термин УКВ допускается использовать «для тех служб радиосвязи, которым распределены определённые полосы радиочастот, границы которых не совпадают со стандартными границами диапазонов радиочастот»^[3].

В советской и российской истории радиовещания аббревиатура УКВ (диапазон УКВ, приёмник УКВ, радиостанция УКВ) использовалась в обиходе применительно к диапазону ЧМ-вещания в полосе частот 65,9—74 МГц.

Особенности применения

Из определений следует, что ультракороткие волны могут иметь длину от 10 м до 0,1 мм — это соответствует частотам от 30 МГц до 3000 ГГц. В отличие от более длинных волн распространение УКВ происходит в основном в пределах прямой видимости. Существенная особенность УКВ (исключая низкочастотную часть диапазона метровых волн) — это отсутствие регулярного зеркального отражения от ионосферы Земли. Вместе с тем значительное влияние на распространение УКВ оказывает тропосфера. В тропосфере происходит рефракция луча радиоволны, а также возникают другие механизмы, способствующие распространению УКВ в дециметровом диапазоне на расстояния, превышающие расстояние прямой видимости, — эти особенности используются в тропосферной радиосвязи^[1].

УКВ широко применяются в системах радиосвязи (мобильной, любительской и профессиональной), радиовещания и телевидения. Большинство таких систем работает в пределах зон прямой видимости. Увеличение дальности связи между стационарными объектами достигается применением радиорелейных линий. УКВ используются также в системах радиолокации, ближней радионавигации, в спутниковой и космической радиосвязи. Радиоволны УКВ-диапазона применяются в радиоастрономии, в медицине для определения температуры биологических объектов (радиотермография), при изучении структуры и состава вещества (радиоспектроскопия)^[1].

Радиоволны диапазона УКВ, не отражаясь от ионосферы, уходят в космос. Однако, поскольку в пределах прямой видимости может быть небесное тело (Луна или ближайшие планеты), эти волны могут отразиться от него и вернуться на Землю. В 1962 году дважды был проведён эксперимент: с передающей антенны Евпаторийского центра дальней космической связи на волне 39 см в сторону Венеры азбукой Морзе было отправлено послание «Мир», «Ленин», «СССР». Чуть более чем через 4 минуты отражённый от соседней к нам планеты радиосигнал вернулся на Землю^[4]^[5].

История изучения и освоения

Изучение и освоение радиоволн УКВ-диапазона в СССР связано с именем Б. А. Введенского. В начале 1920-х годов он начал заниматься метровыми волнами (термин УКВ возник позднее — в 1930-х годах) в радиолаборатории Главного военно-инженерного управления (ГВИУ) под руководством А. Л. Минца, начальником лаборатории был М. В. Шулейкин. В конце 1921 года Веденский задался целью получить наиболее короткие волны, используя имевшиеся на тот момент в лаборатории приёмные электронные (тогда они назывались катодные) лампы — на них он построил маломощный генератор^[6] волн с длиной 3,8 м^[7]. Летом 1922 года в присутствии должностных лиц из ГВИУ состоялась официальная демонстрация примитивной установки, созданной совместно с А. И. Данилевским, — генератор с тональной модуляцией питания и приёмник с кристаллическим детектором и низкочастотным усилителем. Была получена приемлемая слышимость на расстоянии несколько десятков метров^[6].

В ближайшие после этого годы метровыми волнами занимались в Москве С. Я. Турлыгин и М. И. Пономарев, а в Ленинграде — Н. А. Петров. Будущее УКВ-диапазона было неопределённым, так как было уже известно, что метровые волны ионосферой (слоем Хевисайда) не направляются и поэтому для дальней связи не годятся. Прежде других заинтересовались УКВ-диапазоном как средством гарантированно ближней радиосвязи представители военного и военно-морского ведомств. Долго ещё считалось, что УКВ проникают только до горизонта — в ходу был даже американский термин «квазиоптические волны», чтобы подчеркнуть их ограниченность распространения, но термин не устоялся^[6].

С 1925 года Веденский, работая в Государственном экспериментальном электротехническом институте (с 1927 года Всероссийский электротехнический институт, ВЭИ), занимался опытами обнаружения предметов и людей, пересекающих на открытом месте направление от передатчика к приёмнику^[6]. В этой работе участвовали Ю. П. Симанов, А. В. Астафьев и А. Г. Аренберг, проводились также опыты связи на УКВ с аэростатами и самолётами^[7]. В результате обнаружилось неожиданное явление — быстрое убывание поля УКВ с расстоянием — которое в 1928 году было исследовано более детально и привело к установлению закономерности, часто именуемой «квадратичной формулой»^[6].

В 1929 году во дворе института был организован первый опыт вещания на УКВ. При содействии заведовавшего тогда отделом связи ВЭИ А. Д. Фортушенко была построена вещательная станция на УКВ, впоследствии переведённая в новое здание ВЭИ^[6] и даже зарегистрированная (в 1931 году^[8]) как РВ-61 — станция имела мощность 0,5 кВт и работала на волне 5,85 м^[9]. ВЭИ изготовил также небольшую партию УКВ-приёмников^[6], но практическому внедрению вещания мешали трудности производства УКВ-передатчиков и отсутствие радиоприёмников. В то время освоение метровых волн для развития вещания ещё не было актуальным — только во второй половине 1950-х годов начался заметный рост числа таких радиостанций^[8]. Первая в СССР вещательная станция УКВ с частотной модуляцией была введена в эксплуатацию в 1946 году в Москве и имела мощность 1 кВт на частоте 46,5 МГц^[10].

В организованной в ВЭИ лаборатории УКВ продолжались работы по укорочению длины волны — в них участвовали Ю. Н. Шеин, А. Р. Вольперт, В. А. Кузовкин, Е. Н. Майзельс, М. Т. Грехова. Независимо от разработок А. А. Слуцкина (в Харькове) и зарубежных, М. Л. Слиозберг и В. М. Бовшеверов разработали свои собственные разрезные магнетроны. С этими приборами на длине волны 0,6 м в экспедиции 1933 года на Чёрном море была получена загоризонтная дальность распространения — свыше 100 км — после чего началось изучение влияния тропосферы^[6].