طيف راديوي

تنظيم النطاقات

مناطق الاتحاد الدولي للاتصالات

إضافةً إلى ذلك، كعُرف متّبع، يقسم الاتحاد الدولي للاتصالات الطيف الراديوي إلى 12 نطاقًا، يبدأ كل منها عند طول موجي يُمثل قوة للعدد عشرة متر، أو ما يقابله تردد قدره هرتز، ويغطي كل نطاق عقدة كاملة من الترددات أو الأطوال الموجية. ويحمل كل من هذه النطاقات اسمًا تقليديًا. فمثلًا، يُشير مصطلح التردد العالي (HF) إلى نطاق الأطوال الموجية من 100 إلى 10 أمتار، بما يعادل نطاق ترددات من 3 إلى 30 ميجاهرتز. وهذا مجرد اصطلاح رمزي ولا علاقة له بالتخصيص؛ حيث يقسم الاتحاد الدولي للاتصالات كل نطاق بدوره إلى نطاقات فرعية تُخصص لخدمات مختلفة. أما فوق 300 جيجاهرتز، فإن امتصاص الغلاف الجوي للأرض للإشعاع الكهرومغناطيسي يصبح شديدًا لدرجة أن الغلاف الجوي يصبح فعليًا معتمًا، حتى يعود للشفافية مرة أخرى عند نطاقات ترددات النافذة البصرية والأشعة تحت الحمراء القريبة.

ومن جهة أخرى، بالنسبة لكل نطاق راديوي، لدى الاتحاد الدولي للاتصالات خطة نطاق (أو خطة تردد) تُحدد كيفية استخدامه ومشاركته، لتجنب التداخل وتحديد البروتوكول للتوافق بين أجهزة الإرسال والاستقبال.

انظر كذلك

النطاق

وفي السياق ذاته، النطاق الراديوي هو نطاق ترددي صغير مُحدد كقناة اتصال. لتجنب التداخل ولضمان الاستخدام الفعال للطيف الراديوي، يتم تخصيص نطاقات منفصلة للخدمات المتشابهة. مثلًا، تُخصص نطاقات ترددية غير متداخلة للبث الإذاعي والاتصالات المتنقلة وأجهزة الملاحة.

تعريف

في هذا الإطار، حدود الترددات في الطيف الراديوي هي مسألة اصطلاحية في الفيزياء وتعتبر إلى حد ما تعسفية. ونظراً لأن الموجات الراديوية تمثل الفئة الأقل تردداً بين الموجات الكهرومغناطيسية، فلا يوجد حد أدنى لتردد الموجات الراديوية. ويعرّف الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) الموجات الراديوية بأنها: «موجات كهرومغناطيسية ذات ترددات أقل اختيارياً من 3000 جـ ه، تنتشر في الفضاء دون دليل صناعي».

من جانب آخر، نظرًا لكون الترددات موردًا محدودًا، فإن الحدود العملية والاعتبارات الفيزيائية الأساسية للطيف الراديوي - أي الترددات المفيدة للاتصالات اللاسلكية - تتحدد بواسطة قيود تكنولوجية لا يمكن تخطيها. وبالرغم من الازدحام المتزايد في الطيف الراديوي، فلا توجد أي طريقة لإضافة نطاق ترددي إضافي خارج النطاق المستعمل في الوقت الحالي. فمن ناحية الترددات المنخفضة، تفرض متطلبات حجم هوائيات الإرسال المتزايدة قيودًا كبيرة، حيث أن الحجم الفعال للهوائي يزداد تناسبيًا مع الطول الموجي أو عكسيًا مع التردد. وتحت تردد 10 ك هز (بطول موجي 30 كم)، تصبح هناك حاجة إلى هوائيات سلكية ضخمة بقطر كيلومترات، مما يجعل استخدام الترددات المنخفضة نادرًا. كما أن انخفاض عرض النطاق الترددي المتاح عند الترددات المنخفضة يحد من معدل نقل البيانات. وتحت 30 ك ه، يصبح تعديل الصوت غير عملي، ولا يُستعمل سوى اتصالات البيانات البطيئة جدًا. أما أدنى تردد تم استخدامه عمليًا فهو قرابة 80 هرتز في أنظمة اتصالات الغواصات (ELF) التي تبنيها بعض القوات البحرية للتواصل مع غواصاتها على أعماق كبيرة، والتي تستعمل هوائيات ثنائي القطب أرضية ضخمة بطول 20-60 كم مع أجهزة إرسال بقدرة ميغاواط، لكنها تنقل البيانات بمعدل بطيء جدًا لا يتجاوز 1 بت في الدقيقة (قرابة 5 دقائق لكل حرف).

ومن ناحية أخرى، من ناحية الترددات العالية، يحده الطيف الراديوي بنطاق الأشعة تحت الحمراء. ويختلف تعريف الحد الفاصل بين الموجات الراديوية والأشعة تحت الحمراء حسب المجالات العلمية المختلفة. يُمكن اعتبار نطاق التيراهرتز (من 300 جـ هز إلى 3 ت هز ) إما موجات صغرى أو أشعة تحت الحمراء. وهو أعلى نطاق يصنفه الاتحاد الدولي للاتصالات ضمن الموجات الراديوية، بينما يعتبره علماء التحليل الطيفي جزءاً من نطاقات الأشعة تحت الحمراء البعيدة والمتوسطة.

وعلى صعيد آخر، تُحدَّد أعلى الترددات المفيدة في الاتصالات اللاسلكية من خلال امتصاص الغلاف الجوي لطاقة الموجات الدقيقة. فعند تجاوز التردد 30 جـ هز (بداية نطاق موجات المليمتر)، تبدأ الغازات الجوية بامتصاص كميات متزايدة من الطاقة، مما يؤدي إلى تناقص قوة الموجات الراديوية بشكل أسّي مع زيادة المسافة عن هوائي الإرسال. عند تردد 30 جـ ه، يقتصر نطاق الاتصال الفعّال على قرابة 1 كم، ويستمر هذا النطاق في التناقص مع ازدياد التردد. أما في نطاق التيراهرتز فوق 300 جـ ه، فإن الموجات الراديوية تتلاشى تماماً خلال بضعة أمتار بسبب امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي من قبل الغلاف الجوي (خاصة بفعل الأوزون وبخار الماء وثاني أكسيد الكربون)، حيث يصبح الغلاف الجوي معتماً تماماً للإشعاعات الكهرومغناطيسية، حتى يعود للشفافية مرة أخرى عند الاقتراب من نطاقات الأشعة تحت الحمراء القريبة ونطاق النافذة البصرية.