Распространение радиоволн

Распространение радиоволн

Всякая система передачи сигналов состоит из трех основных частей: передающего устройства, приемного устройства и промежуточного звена- соединяющей линии. Для радиосистем промежуточным звеном является среда – пространство, в котором распространяются радиоволны.

При распространении радиоволн по естественным трассам, т.е. в условиях, когда средой служит земная поверхность, атмосфера, космическое пространство, среда является тем звеном радиосистемы, которое практически не поддается управлению. При распространении радиоволн в среде происходят изменение амплитуды поля волны, изменение скорости и направления, распространения, поворот плоскости поляризации и искажение передаваемых сигналов. В связи с этим, про¬ектируя линии радиосвязи, необходимо: рассчитать   мощность пе¬редающего устройства или мощность сигнала на входе приемного устройства (определить энергетические параметры линий); определить оптимальные рабочие волны при    заданных    условиях   распространения; определить истинную скорость и на¬правление прихода сигналов; учесть возможные искажения передава¬емого сигнала и определить меры по их устранению. Для решения этих задач необходимо знать электрические свойства земной поверх¬ности и атмосферы, а также физические процессы, происходящие при распростране¬нии радиоволн. Земная поверхность оказывает сущест¬венное влияние на распространение радио¬волн: в полупроводящей поверхности Земли радиоволны поглощаются; при падении на земную поверхность они отражаются; сфе-рическая форма земной поверхности препятствует прямолинейному распространению радиоволн. Радиоволны, распространяющие¬ся в непосредственной близости от поверх¬ности Земли, называют земными радиоволнами. Особенно существенное» влияние на распространение радиоволн оказывают слои ионизированного газа в верхних частях атмосферы на высоте 100—300 км над поверхностью Земли. Эти слои называют ионосферой. Ионизация воздуха верхних слоев атмосферы вызывается электромагнитным излучением Солнца и потоком заряженных частиц, излучаемых им. Проводящая электрический ток ионосфера отражает радиоволны с длиной волны  > 10 м как обычная металлическая пластина. Но способность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени суток и времен года.
Радиоволны перемещаются относительно нашей планеты за счет того, что происходит многократное отражение. Так же можно говорить об огибании волнами земной поверхности (явление дифракции). Это огибание выражено тем сильнее, чем больше длина волны.

Поэтому радиосвязь на больших расстояниях за счет огибания волнами Земли оказывается возможной лишь при длинах волн, значительно превышающих 100 м (средние и длинные волны). Именно по этой причине радиосвязь, особенно в диапазоне средних длин волн (100—1000 м), гораздо надежнее ночью и в зимнее время.
Короткие волны (диапазон длин волн от 10 до 100 м) распространяются на большие расстояния только за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли.
Длинные радиоволны-диапазон радиоволн с частотой от 30 кГц (длина волны 10 км) до 300 кГц (длина волны 1 км).
Эти волны способны распространяться не только вдоль поверхности земли, но и вдоль поверхности воды. Они практически не достигают ионосферы. Это свойство длинных волн применяют для радиосвязи с кораблями, которые находятся в открытом море.
Средние волны — диапазон радиоволн с частотой от 300 кГц (длина волны 1000 м) до 3 МГц (длина волны 100 м). Средние волны используются главным образом для вещания. А так же они являются колыбелью отечественного радиопиратства. Они могут распространяться земным и ионосферным путём. Средние волны испытывают значительное поглощение в полупроводящей поверхности Земли, дальность распространения земной волны 1 ограничена расстоянием 500—700 км. На большие расстояния радиоволны 2 и 3 распространяются ионосферной (пространственной) волной.
Короткие волны — диапазон радиоволн с частотой от 3 МГц (длина волны 100 м) до 30 МГц (длина волны 10 м). Преимуществом работы на коротких волнах по сравнению с работой на более длинных волнах является то, что в этом диапазоне можно легко создать направленные антенны. Короткие волны могут распространяться как земные, в низкочастотной части диапазона, и как ионосферные. Ионосферной волной короткие волны могут распространяться на многие тысячи километров, причем для этого не требуется передатчиков большой мощности. Поэтому в настоящее время короткие волны используются главным образом для связи и вещания на большие расстояния. Короткие волны распространяются на дальние расстояния путем отражения от ионосферы и поверхности Земли. Такой способ распространения называют скачковым и характеризуется расстоянием скачка, числом скачков, углами выхода и прихода, максимальной применимой частотой (МПЧ) и наименьшей применимой частотой (НПЧ).
Ультракороткие радиоволны - диапазон радиоволн с частотой от 30 МГц (длина волны 10 м) до 300 МГц (длина волны 1 м). УКВ-диапазон используется для стереофонического радиовещания с частотной модуляцией (FM) и телевидения, радиолокации, связи с космическими объектами (т. к. они проходят сквозь ионосферу Земли), а также для любительской радиосвязи. Радиоволны УКВ-диапазона распространяются практически в пределах прямой видимости, а также, не отражаясь от ионосферы, уходят в космическое пространство. Т. е. ионосфера для радиоволн УКВ диапазона прозрачна. Для космической радиосвязи используются спутники связи, сигналы которым посылаются передатчиком с Земли. Спутник принимает сигнал и посылает его другой наземной станции, находящейся на огромном расстоянии от первой. Принятые сигналы усиливаются и посылаются приемникам других станций.
В последнее время сделано много попыток обнаружения других цивилизаций и передачи им сигналов. Однако можно сказать, что наиболее мощным сигналом, переданным во Вселенную, является колоссальный рост интенсивности радиоизлучения вследствие развития на Земле телевидения и сотовой связи. Земля из ненаблюдаемого с других звезд объекта превратилась в яркую радиозвезду, непрерывно излучающую мощный поток радиоволн.
Мы рассмотрели вопрос распространения радио волн на земной поверхности и за ее пределами. И для себя Вы должны сделать вывод о том, что радиоволны имеют достаточно широкий диапазон использования.

Но в зависимости от вида радиоволны, мы можем говорить о разной проникающей способности, о разных частотных диапазонах и о разных способах использования.