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超高周波( VHF ) は、 30～300メガヘルツ(MHz) の無線周波数電磁波(電波)の範囲に対するITU の指定です[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。対応する波長は 10 メートルから 1 メートルです。VHF のすぐ下の周波数は高周波(HF)と呼ばれ、その次の高い周波数は超高周波(UHF) として知られています。
VHF 電波は主に見通し線で伝搬するため、丘や山によって遮られますが、屈折により視界の地平線を少し超えて約 160 km (100 マイル) まで伝搬することができます 。VHF 帯の電波の一般的な用途としては、デジタル オーディオ放送(DAB) およびFM ラジオ放送、テレビ放送、双方向陸上移動無線システム(緊急、ビジネス、個人用、軍事用)、無線モデムを使用した数十キロメートルまでの長距離データ通信、アマチュア無線、海上通信などがあります。航空交通管制通信および航空航法システム ( VORやILSなど) は、巡航高度の航空機から100 キロメートル (62 マイル) 以上の距離で機能します。
アメリカ大陸をはじめとする世界の多くの地域では、アナログテレビの伝送にVHF帯Iが使用されていました。世界的な地上デジタルテレビへの移行に伴い、ほとんどの国では放送局に対し、アナログではなくデジタル方式を用いてVHF帯でテレビ放送を行うことを義務付けています。
VHF帯の電波は主に見通し線と地表反射経路で伝搬します。HF帯とは異なり、低周波数帯では電離層からの反射はわずかしかありません（電離層反射伝搬）。[ 4 ]地上波 のように地球の輪郭に沿って伝搬しないため、丘や山によって遮られますが、大気によってわずかに屈折（曲げられる）されるため、視界の地平線を少し超えて約160 km（100マイル）まで伝搬することができます。建物の壁を透過して屋内で受信できますが、都市部では建物からの反射によってマルチパス伝搬が発生し、テレビの受信に干渉することがあります。大気による電波雑音や電気機器からの干渉（RFI）は、低周波数帯よりもこの周波数帯や高周波数帯では問題になりません。 VHF帯は、効率的な送信アンテナが車両や携帯機器に搭載できるほど小型化できる最初の周波数帯であるため、トランシーバーなどの双方向陸上移動無線システムや、航空機（航空無線）および船舶（船舶無線）との双方向無線通信に使用されています。条件が整えば、VHF波は対流圏の温度勾配による屈折を利用して、長距離を伝搬することがあります。
VHFの送信範囲は、送信出力、受信機の感度、および地平線までの距離によって決まります。これは、VHF信号が通常、ほぼ見通し線に沿って伝搬するためです。電波は大気によって地球に向かってわずかに屈折するため、電波の地平線までの距離は、地平線までの幾何学的な見通し線よりもわずかに長くなります。
地球上の視線方向の地平線距離を概算する方法は次のとおりです。
これらの近似値は、地球の半径に比べて低い高さにあるアンテナに対してのみ有効です。山岳地帯では、地形が電波に対して十分に透明ではない可能性があるため、必ずしも正確とは限りません。
工学的通信システムでは、提案された送信局の想定されるカバー範囲を評価するために、より複雑な計算が必要となる。[ 7 ]
VHFは、波長が十分に短く、効率的な送信アンテナを車両や携帯機器に搭載できるほど短くできる最初の帯域です。VHF周波数の1/4波長ホイップアンテナは 、長さが25cmから2.5メートル（10インチから8フィート）です。そのため、VHFとUHFの波長は、車両、航空機、携帯型トランシーバー、トランシーバーの双方向無線機に使用されます。携帯無線機は通常、ホイップアンテナまたはラバーダックアンテナを使用しますが、基地局は通常、より大型のグラスファイバーホイップアンテナまたは垂直ダイポールのコリニアアレイを使用します。
指向性アンテナとしては、八木アンテナが高利得または「ビーム」アンテナとして最も広く使用されています。テレビ受信では、八木アンテナのほか、帯域幅が広いため対数周期アンテナも使用されます。ヘリカルアンテナとターンスタイルアンテナは、円偏波を利用するため、衛星通信に使用されます。さらに高い利得を得るために、複数の八木アンテナまたはヘリカルアンテナをまとめてアレイアンテナにすることができます。ダイポールアンテナの垂直コリニアアレイは、アンテナの電力の大部分が水平方向に放射される高利得無指向性アンテナを作成するために使用できます。テレビ局やFM放送局は、バットウィングアンテナなどの特殊なダイポールアンテナのコリニアアレイを使用しています。
VHF帯の特定のサブ帯域は、世界中で同じ用途で使用されています。各国における使用例を以下に示します。
オーストラリアのVHFテレビ帯域は当初、チャンネル1～10が割り当てられ、シドニーとメルボルン の初期サービスにはチャンネル2、7、9が割り当てられ、その後、ブリスベン、アデレード、パースにも同じチャンネルが割り当てられました。その他の州都や地方では、利用可能な周波数を組み合わせて使用しました。ホバートとダーウィンの初期商業サービスには、それぞれチャンネル7または9ではなく、チャンネル6と8が割り当てられました。
1960年代初頭には、10の VHFチャンネルではテレビサービスの拡大を支えるには不十分であることが明らかになった。そこで、0、5A、11の3つの周波数が追加され、この問題は解決された。ロータリーダイヤル式のチューナーを使用する旧型のテレビは、これらの新しいチャンネルを受信するために調整が必要だった。当時のテレビのほとんどはこれらの放送を受信できる機能を備えていなかったため、所有者が費用を負担して改造し、これらの周波数帯を受信できるようにした。そうでなければ、所有者は新しいテレビを購入するしかなかった。
テレビ局のいくつかは、 FMラジオ帯域内であったものの、まだその目的では使用されていなかったVHFチャンネル3、4、5に割り当てられました。注目すべき例としては、チャンネル5のNBN-3ニューカッスル、WIN-4ウロンゴン、ABCニューカッスルなどがあります。1970年代と80年代には 一部のチャンネル5局が5Aに移行しましたが、1990年代に入ると、オーストラリア放送局はこれらの局をUHF帯域に移行させ、本来のFMラジオの目的のために貴重なVHF帯域を解放するプロセスを開始しました。さらに、1985年までに連邦政府は、新しいテレビ局はUHF帯域で放送されることを決定しました。
その後、VHFチャンネル9Aと12の2つが新たに利用可能になり、主にデジタルサービス（例えば、首都圏のABC など）に使用されていますが、地方の一部の新しいアナログサービスにも使用されています。チャンネル9Aはシドニー、メルボルン、ブリスベン、アデレード、パース市内または近郊のテレビサービスには使用されていないため、これらの都市のデジタルラジオはDAB周波数ブロック9A、9B、9Cで放送されています。
VHF無線は、UHF周波数と比較して長距離通信が可能であることから、船舶無線にも使用されています[ 8 ] 。
VHF-UHF周波数の割り当て例：[ 9 ]
2013年まで、ニュージーランドの主要な地上波テレビ局4局は、VHF帯（バンドIとバンドIII）を使用してニュージーランドの家庭に放送を行っていました。VHF帯は4局が非常に狭い周波数帯域を共有していたため過負荷状態となり、一部の小さな町では1つ以上のチャンネルが視聴できなくなるほど混雑していたため、有料放送局や地方の地上波テレビ局など、その他の放送局はUHF帯での放送を余儀なくされていました。
しかし、2013年末にニュージーランドがデジタルテレビ放送に移行したため、すべてのテレビ局はVHF帯での放送を停止し、すべての放送局はUHFまたは衛星（UHFが利用できない場合）でFreeviewサービスを利用して放送する必要が生じた。[ 10 ]
詳細については、オーストラリア・ニュージーランドのテレビ周波数表を参照してください。
イギリスのテレビ放送は当初、VHF帯IとVHF帯IIIを使用していた。VHFのテレビ放送は白黒で、405ライン方式だった（ただし、 1950年代後半から1960年代初頭にかけて、405ライン方式に対応したNTSC、PAL、SECAMの3つのカラー方式すべてを用いた実験が行われた）。
イギリスのカラーテレビ放送は、1960年代後半からUHF （チャンネル21～69）で開始されました。それ以降、テレビ放送はVHFとUHFの両方で行われるようになりました（VHFは625ラインのカラー信号からモノクロにダウンコンバージョンされたものです）。ただし、 BBC2は例外で、常にUHFのみで放送されていました。イギリスの最後のVHFテレビ送信機は1985年1月3日に閉鎖されました。現在、イギリスではVHFバンドIIIがデジタル音声放送に、VHFバンドIIがFMラジオに使用されています。これは世界のほとんどの地域と同様です。
米国とカナダのユーザー間の周波数割り当ては、カナダ人口の大部分が米国国境からVHF無線範囲内にあるため、綿密に調整されています。特定の離散周波数は電波天文学用に予約されています。VHF帯の一般的なサービスは次のとおりです。
ケーブルテレビは、空中伝送ではないものの、VHFと重なる周波数帯域を使用している。[ 13 ]
米国のFCCは、1938年には早くも19 チャンネルのチャンネルリストにテレビ放送を割り当てました。これはさらに3回変更されました。1940年にはチャンネル 19が削除され、いくつかのチャンネルの周波数が変更され、1946年にはテレビが18 チャンネルから13チャンネルになり、再び周波数が変更され、最後に1948年にはチャンネル1 が削除されました（アナログチャンネル2～13はケーブルテレビでもそのまま残っています）。[ 14 ]後にチャンネル14～19がUHF帯に登場しましたが、チャンネル1は「仮想チャンネル」としてのみ使用され続けています。
87.5 ～ 87.9MHzは、世界のほとんどの地域でFM放送 に使用されている無線帯域です。しかし、北米では、この帯域幅はVHFテレビチャンネル6（82 ～ 88MHz ）に割り当てられています。テレビチャンネル6のアナログ音声は87.75MHz（87.74MHzまで調整可能）で放送されています。フランケンステーションと呼ばれるいくつかの放送局、特にPulse 87フランチャイズに加わった放送局は、テレビ放送免許を使用しているにもかかわらず、この周波数でラジオ局として運営されていました。そのため、この周波数帯域にチューニングするように設計された自動車などに搭載されているFMラジオ受信機は、北米ではローカルテレビチャンネル6のアナログ放送の音声を受信することができました。この慣習は2009年のデジタルテレビへの移行に伴いほぼ終焉を迎えましたが、一部はまだ存在しています。
87.9 MHzのFM放送チャンネルは 通常、FM音声放送には使用禁止となっており、 通常の88.1 ～ 107.9 MHzサブバンド内で他に周波数がないクラスD局のために確保されています。これまでのところ、87.9 MHz での運用資格を得たのは、カリフォルニア州マウンテンビューの出力10ワットのKSFHと、ネバダ州サンバレーの出力34ワットの中継局K200AAの2局のみです。
米国やカナダなど一部の国では、マイクロ放送や補助入力端子のないラジオにCDやデジタルメディアプレーヤーからの出力を送信するなどの目的で、FM放送帯域で限定的な低出力の免許不要運用が認められているが、他の国では違法となっている。この慣行は2006年12月8日に英国で合法化された。[ 15 ]
