低頻

低頻（LF, Low frequency）是指頻帶由30 KHz到300 KHz的無線電電波。

LF多用作衛星導航系統（差分全球定位系統）、國際廣播以及AM廣播等，另外亦可用作電波時計（授時）。

一些無線電頻率識別（ RFID技術 ）標籤使用低頻。 這些標籤通常被稱為 LFID's或LowFID's（低頻率識別Low Frequency Identification）。

低頻發射天線的高功率發射機需要大量的空間，在美國和歐洲引起爭議，擔心暴露於高功率無線電波對健康可能會受影響。

基本介紹

• 中文名：低頻
• 外文名：Low frequency
• 簡稱：LF
• 定義：頻帶由30KHz到300KHz無線電電波

定義

低頻（低頻率）或LF是ITU指定為無線電頻率在30的範圍內（RF）千赫（kHz）的-300千赫。它的波長範圍從十公里到一公里，也被稱為公里波段或千米波。

LF無線電波呈現低信號衰減，使其適合長距離通信。在歐洲以及北非和亞洲地區，LF頻譜的一部分被用於AM廣播作為“長波”頻段。在西半球，其主要用途是飛機信標，導航（LORAN），信息和天氣系統。這個頻段還播放了一些時間信號廣播。

傳播

大氣無線電噪聲隨著頻率的降低而增加。在低頻段和低頻段，它遠高於接收器電路中的熱噪底。因此，比波長小得多的低效天線就足夠接收了

由於波長較長，低頻無線電波可以像山脈一樣繞過障礙物，沿著地球的輪廓在地平線之外衍射。這種傳播模式稱為地波，是LF波段的主要模式。地面波必須垂直極化（電場是垂直的，而磁場是水平的），所以單極天線用於傳輸。信號強度在地面吸收的距離隨著距離的衰減比在較高的頻率下要低。低頻地波可以從發射天線接收到2000公里（1,200英里）。

低頻波也可以通過從電離層反射（實際機制是折射之一）偶爾長距離傳播，儘管這種稱為天波或“跳躍”傳播的方法不如在較高頻率那樣常見。反射發生在電離層E層或F層。天波信號可以在距離發射天線超過300公里（190英里）的距離處被探測到。

圖1

用途

標準時間信號

在歐洲和日本，自從20世紀80年代後期以來，許多低成本的消費設備都包含帶LF接收器的無線電時鐘。由於這些頻率僅通過地波傳播，因此時間信號的精度不受發射機，電離層和接收機之間傳播路徑變化的影響。在美國，這種設備只有在1997年和1999年WWVB的輸出功率增加之後才能成為大眾市場的可行設備。

圖2 一個LF 無線電時鐘

軍事

低於50 kHz的無線電信號能夠穿透海洋深度到大約200米，波長越長越深。英國人，德國人，印度人，俄國人，瑞典人，美國人和其他可能的海軍在這些頻率上與潛艇進行通信。

此外，皇家海軍攜帶彈道飛彈核潛艇根據會議常規據稱是為了監控BBC廣播4台附近的英國水域198千赫傳輸。有傳言說，他們要解決傳輸突然停頓的問題，尤其是早間新聞節目今天，作為英國受到攻擊的一個指標，之後他們的密封命令才會生效。

在美國，地面波應急網路（GWEN）在150-175千赫茲之間運行，直到1999年被衛星通信系統取代。格倫是一個陸基軍事無線電通信系統，即使在核能的情況下也能存活並繼續運行攻擊。

實驗和業餘

2007年世界無線電通信大會（WRC-07）使該頻段成為全球業餘無線電分配。國際2.1 kHz的分配，2200米波段（135.7 kHz至137.8千赫），是提供給業餘無線電運營商在歐洲幾個國家，紐西蘭，加拿大和法國的海外依賴性。

從符拉迪沃斯托克到紐西蘭，雙向接觸的世界紀錄距離超過1萬公里。以及常規的摩爾斯電碼許多運營商使用非常慢計算機控制的摩爾斯電碼（QRSS）或專用數字通信模式。

英國從1996年4月開始分配了一個2.8千赫茲的頻段，從1996年4月開始，向英國的業餘愛好者申請了一份變更通知，以無干擾的方式使用該頻段，最大輸出功率為1瓦的ERP。2003年6月30日，經過多次延期，取消了歐洲協調的136 kHz頻段。2001年11月21日至22日，美國的W1TAG以72.401 kHz接收了英國G3AQC非常緩慢的摩爾斯電碼，在大西洋南端3275英里（5,271公里）處接收到。

在美國，FCC第15部分規定允許在160至190 kHz的頻率範圍內進行未經許可的傳輸。長波廣播愛好者將其稱為“LowFER”樂隊，實驗者及其發射者稱為“LowFERs”。在160 kHz和190 kHz之間的頻率範圍也被稱為1750米頻帶。要求包括：

• 最終射頻級的總輸入功率（不包括燈絲或加熱器功率）不得超過1瓦。
• 傳輸線，天線和地線（如使用）的總長度不得超過15米。
• 低於160 kHz或高於190 kHz的所有發射應衰減至未調製載波電平以下至少20 dB。
• 作為這些要求的替代，可以使用2400 / F（kHz）微伏/米（在300米的距離處測量）的場強（如47CFR15.209中所述）。
• 在任何情況下，操作不得對許可服務造成有害干擾。

這個樂隊的許多實驗者是業餘無線電操作員。

氣象信息廣播

在SYNOP代碼上傳輸RTTY海洋氣象信息的常規服務是德國氣象局（Deutscher Wetterdienst或DWD）DWD使用標準的ITA-2字母表，工作在147.3 kHz的DDH47，傳輸速度為50波特，FSK調製，頻率為85赫茲。

所述LORAN-C無線電導航系統上操作100千赫。在沒有長波廣播服務的世界部分地區，用於航空導航的無方向信標在190-300 kHz（甚至超過MW波段）運行。在歐洲，亞洲和非洲，NDB分配從283.5 kHz開始。

過去，Decca導航系統在70 kHz和129 kHz之間運行。最後的Decca連鎖店於2000年關閉。

差分GPS遙測發射機在283.5和325 kHz之間工作。

商用的“Datatrak”無線電導航系統按照國家不同的頻率工作，頻率在120到148 kHz之間。

電台廣播

AM廣播在歐洲和亞洲部分地區的148.5和283.5 kHz頻率之間的長波頻段被授權使用。

其他應用程式

一些射頻識別（RFID）標籤利用LF。這些標籤通常被稱為LFID或LowFID（低頻識別）。LF RFID標籤是近場設備。

天線

由於在這個頻帶中使用的地面波需要垂直極化，因此垂直天線用於傳輸，通常是桅桿散熱器，或者與地面絕緣並且在底部饋電，或者偶爾通過拉線饋電。天線高度是一個問題時，使用T型天線和倒L型天線。幾乎所有的LF天線都是短路的，短於輻射波長的四分之一，所以它們的低輻射電阻使得它們效率低，需要非常低的電阻接地和導體來避免耗散發射機功率。這些電短天線需要載入高電感線圈帶來共鳴。傘形天線和L型和T型天線等許多類型的天線都採用電容頂部載入（“頂帽”），其形式為在垂直散熱器頂部連線的水平導線網路。的電容提高了天線的效率，而不增加它的高度或它的支撐結構。

圖3 採用鐵氧體環形天線的 低成本LF 時間信號 晶體接收機

天線的高度根據使用情況而不同。對於一些無方向性信標（NDB），高度可以低至10米，而對於更強大的導航發射機（如DECCA），則使用高度約為100米的桅桿。T型天線的高度在50到200米之間，桅桿天線通常高於150米。

LORAN-C的天線桿高度對於輻射功率低於500千瓦的發射機來說大約為190米，而對於大於1000千瓦的發射機則大約為400米。LORAN-C天線的主要類型與地絕緣。

LF（長波）廣播電台使用高度超過150米的天線桿或T型天線。桅桿天線可以是地面饋電絕緣桅桿或上饋接地桅桿。籠式天線也可以在接地天線上使用。

對於廣播電台，通常需要定向天線。它們由多個桅桿組成，這些桅桿通常具有相同的高度。一些長波天線由多個天線排列成圓形，中心有天線或不具有天線。這樣的天線將發射的功率集中到地面，並給出大的無衰減接收區域。這種類型的天線很少使用，因為它們非常昂貴並且需要很大的空間，並且因為在長波上發生的衰落比在中波範圍中更少發生。瑞典的Orlunda發射機使用了這種天線。

為了接收，使用長導線天線，或者由於其小尺寸而更多地使用鐵氧體環形天線。業餘無線電操作員已經使用短鞭狀有源天線實現了良好的低頻接收。

用於高功率發射機的LF發射天線需要大量的空間，並且由於擔心與人類接觸無線電波相關的可能的健康危害，在歐洲和美國引起爭議。