Již více než 100 let umožňují vysokofrekvenční (HF) rádiové vlny lidem komunikovat na obrovské vzdálenosti. Od prvních Marconiho experimentů s HF na konci 1800. století a na počátku 1900. století až do 1950. let XNUMX. století byl HF primárním komunikačním prostředkem pro mnoho průmyslových odvětví, jako je námořní doprava, dálkové letectví a armáda. Když se začaly objevovat další možnosti, konkrétně satelitní komunikace, HF začalo upadat v nemilost.
Navzdory úpadku HF je dnes stále široce používán a možná představuje comeback. Jak technologický pokrok pokračuje, mnoho výzev spojených s HF se řeší a stává se méně znepokojeným. S ohledem na to se podívejme hlouběji na HF, kdo jej používá a proč je stále důležitý.
Co je HF?
HF představuje rádiové vlny v rozsahu od 3 MHz do 30 MHz. HF je zvláštní tím, že rádiové vlny v tomto frekvenčním rozsahu se mohou odrážet (lámat) od vrstvy zemské atmosféry známé jako ionosféra. Ionosféra sahá od 50 do 600 mil nad zemským povrchem. Tato vrstva obsahuje vysoké koncentrace volných elektronů a iontů, které lámou některé rádiové vlny a posílají je zpět na zemský povrch.
V mnoha případech tato vlastnost HF znamená, že komunikace s HF není omezena na přímou viditelnost jako jiné metody. Dvě vysokofrekvenční rádia mohou spolu komunikovat přes terénní prvky, jako jsou pohoří, kde jiné metody nemohou bez určitého typu relé. Tato metoda odrazu zpět je známá jako šíření nebeské vlny. Je dostatečně výkonný, aby komunikoval mezikontinentálně. Běžně známým příkladem tohoto typu vln je krátkovlnné rádio.
Pokles HF byl způsoben několika omezeními spojenými s fyzikálními vlastnostmi používání ionosféry k vysílání rádiových vln za horizont. Přehled některých z těchto omezení pomůže ilustrovat, proč v průběhu času nahradily HF jiné komunikační metody.
Protože HF využívá ionosféru, je ovlivněna sluncem. Denní doba ovlivňuje vysílání a příjem vysokofrekvenčních rádiových vln. Vf vlny nižší úrovně obvykle fungují nejlépe v noci, zatímco vlny vyšší úrovně fungují nejlépe během dne. Vliv má také cyklus slunečních skvrn. Čím více ionizujícího záření je emitováno sluncem, tím větší je hustota ionosféry, a tudíž výraznější ohybové účinky vysokofrekvenčních vln.
Mezi další faktory, které mohou ovlivnit HF vlny, patří roční období, polární polární záře a další sluneční aktivita. Takže i když HF představoval způsob komunikace, který změnil hru, nebyl bez omezení. Výše uvedené vnější faktory mohou způsobit rušení vysokofrekvenčních přenosů. Pokles HF neznamenal, že již není potřeba. Ve skutečnosti mnoho organizací stále silně spoléhá na HF pro některé ze svých nejkritičtějších misí.
Kdo používá HF?
Snad nejvýznamnější využití vysokofrekvenční komunikace je v rámci obranného sektoru. Armády po celém světě mají mnoho aktiv, která využívají HF. Zatímco satelitní komunikace ( SATCOM ) zůstává primární metodou taktické komunikace, HF je stále nezbytnou součástí udržování velení a řízení na moderním bojišti. Obě metody mohou přenášet hlas a data, ačkoli HF odesílá data mnohem pomaleji.
Redundance byla vždy základním kamenem vojenské komunikace od počátku válčení. Redundance a interoperabilita jsou nyní ještě důležitější ve společném a mnohonárodním prostředí typickém pro moderní konflikty. Vojáci si jsou dobře vědomi toho, jak snadno může protivník rušit velmi vysokou frekvenci (VHF), ultra vysokou frekvenci (UHF) a přerušit SATCOM. HF je účinnou alternativou az tohoto důvodu je armádami po celém světě stále široce používána.
Zatímco většina donucovacích orgánů a záchranářů pracuje na systémech VHF a UHF, mnoho organizací stále používá HF. Atraktivita HF pro tyto agentury je, stejně jako pro armádu, jejich schopnost pracovat v zakázaných oblastech. Kybernetické hrozby nebo přírodní katastrofy mohou zničit SATCOM. VHF a UHF mají omezení v prostředích, kde je přímá viditelnost výzvou. Schopnost HF obejít tyto výzvy znamená, že s největší pravděpodobností bude vždy nástrojem v arzenálu prvního zasahujícího.
Mezi mnoho uživatelů vysokofrekvenčních komunikačních systémů patří také rádioví nadšenci po celém světě. Tato aplikace HF, známá také jako radioamatér, je primárně určena pro nekomerční použití. HF umožňuje operátorům komunikovat s ostatními amatérskými rádiovými nadšenci po celém světě relativně snadno. Na rozdíl od jiných frekvencí umožňuje HF uživatelům naladit se bez omezujících kanálů.
Vlastnosti HF rádiových vln činí technologii užitečnou pro tyto organizace a skupiny a další. I když další formy komunikace rostly v popularitě, tyto entity nadále vidí hodnotu, i když pro nic víc než redundanci, kterou nabízejí HF rádiové systémy.
Proč je HF stále skvělou volbou?
HF má jednoznačně hodnotu pro mnoho vládních i nevládních skupin. Podívejme se blíže na výhody HF a na to, proč se možná vrací ze svého desetiletí trvajícího úpadku. Existuje mnoho významných inovací a technologických pokroků, které v posledních několika letech zlepšily HF. V kombinaci s redundancí se snaží poskytnout vysokofrekvenčním komunikačním systémům místo u řídícího a řídicího stolu v dohledné budoucnosti.
Vzhledem k tomu, že SATCOM je nyní preferovanou metodou komunikace mimo dosah, zdá se být vhodné zabývat se tím, kde je HF lepší volbou. I když je třeba poznamenat, že SATCOM zaujal místo HF z dobrého důvodu, stále má svá omezení. Některé z těchto problémů jsou způsobeny fyzikou systému, zatímco jiné jsou řízeny ekonomičtěji.
Satelity jsou drahé. Infrastruktura potřebná k údržbě a provozu komunikačních satelitů je také nákladná a může zabírat značný prostor. Kromě vlád nebo velmi dobře financovaných subjektů si jen málokdo může dovolit náklady na infrastrukturu SATCOM. Navíc pro menší skupiny, jako jsou orgány činné v trestním řízení, používání SATCOM znamená spoléhat se na třetí strany, že mají přístup ke komunikačním sítím.
HF řešení jsou nákladově efektivní a soběstačná. Jediným skutečným nákladem, pokud jde o HF systémy, jsou samotná rádia. Neexistují žádné servisní plány, smlouvy, drahá infrastruktura nebo jiné nákladově neúměrné komponenty. Dvě rádiové jednotky mohou doplnit komunikační architekturu a umožnit přenos hlasu a dat.
Z fyzikálního hlediska mají SATCOM někdy potíže s efektivním provozem v určitých oblastech, což ztěžuje vysílání a příjem signálů. Prostředí jako kaňony a husté džungle jsou příklady míst, kde SATCOM nemusí být ideálním komunikačním řešením. V mnoha z těchto situací může HF fungovat bez problémů.
Kromě výhod, které má HF ve srovnání s omezeními SATCOM, inovace posledních let zlepšují HF rádia. Tato vylepšení zase dělají HF ještě cennějším. Nové vysokofrekvenční integrované obvody specifické pro aplikace (RF ASIC), rychlé analogově-digitální převodníky, digitální signálové procesory a automatické řízení zisku, abychom jmenovali alespoň některé, významně zlepšují vysokofrekvenční komunikační zařízení. To vše znamená, že HF rádio se stává ještě výkonnějším způsobem komunikace.
I přes vrozená omezení HF zde tato technologie zůstane. Vojáci po celém světě a záchranáři si uvědomují redundanci a taktické výhody vysokofrekvenčních rádiových systémů. Zatímco dny, kdy byly HF primárním prostředkem komunikace mimo dosah, jsou možná za námi, vysokofrekvenční vysílačky jsou stále nezbytnou součástí komunikačních systémů a časem se pravděpodobně stanou významnějšími.
Autor
David Daly
David Daly je oceněný fotograf/spisovatel a licencovaný (FAA) komerční pilot sUAS. David, absolvent Námořní akademie Spojených států, je bývalý důstojník námořní pěchoty s titulem BS v oceánografii a získal titul MBA na University of Redlands. Je generálním ředitelem Vigilante Drones a COO Altitude University.
