1.2.2. Распространение радиоволн

Расстояние, на котором возможно осуществление радиосвязи, зависит от выбранного диапазона, мощности передатчика, чувствительности приемника, типа и размещения антенн, условий распространения.

Типы волн. При упрощенном рассмотрении распространения радиоволн, излучаемых передающей антенной, их можно подразделить на три типа:

 Поверхностные волны (surface waves)

 Ионосферные волны (sky waves)

 Прямые волны (space waves)

Поверхностные волны распространяются вдоль поверхности земли. При этом с ростом частоты увеличивается поглощение энергии волны землей и дальность распространения уменьшается. Поверхностные волны являются доминирующими для радиоволн частотой до 3 МГц. Причем более длинные волны легко огибают препятствия, а также огибают Землю, проходя за линию горизонта.

Ионосферные волны характеризуются наличием и свойствами ионосферы. Ионосфера - это часть атмосферы, находящаяся на высоте от 60 до 80 км и характеризующаяся малой плотностью газа. Под действием солнечной радиации молекулы газа ионизируются, то есть распадаются на ионы и свободные электроны. Ионизированный газ обладает свойством электропроводности и может отражать радиоволны. Ионосфера неоднородна; некоторые ее слои ионизированы наиболее сильно. На Рис.2 показано расположение трех основных слоев ионосферы: D, Е и F. Степень ионизации атмосферы зависит от интенсивности солнечной радиации и изменяется в различное время суток и года. Днем и в летнее время проводимость и толщина ионизированных слоев увеличивается, а ночью и в зимнее время степень ионизации уменьшается. Ионизация также изменяется вместе с солнечной активностью с периодом 11 лет (последний пик активности наблюдался в 1990 году); с ростом числа солнечных пятен активность слоев растет. Слои D и Е ночью исчезают, а слой F днем делится на два слоя: F1 и F2. Более низкие частоты отражаются нижними, менее ионизированными, слоями ионосферы, а более высокие частоты проходят сквозь нижние слой и отражаются более высокими слоями. Частоты выше 30 МГц проходят сквозь все слои ионосферы, не отражаясь. Таким образом, каждый слой в каждое время имеет свою граничную частоту Fc, являющуюся наивысшей частотой, отражающейся в данное время от этого слоя. Частоты выше Fc проходят сквозь слой без отражения.

Внимание!

Для устойчивой связи в диапазоне коротких волн важно правильно выбрать частоту, так называемую "максимальную применимую частоту" (MAXIMUM USABLE FREQUENCY- MUF), которая составляет около 85% от частоты Fс.

Ионосферные волны являются доминирующими при распространении радиоволн в диапазоне от 3 до 27.5 МГц (короткие волны). Дальнее распространение коротких волн, учитывая, что они хорошо отражаются от земли, может происходить путем нескольких последовательных отражений от ионосферы и земли.

Рис. 2 Расположение слоев ионосферы

Прямые волны, или волны, распространяющиеся на расстояние прямой видимости, являются доминирующими на частотах выше 30 МГц. Волны этих частот не отражаются от ионосферы, проходя сквозь нее, а также не огибают земную поверхность и препятствия Распространение средних и промежуточных волн. Средние и промежуточные волны днем распространяются практически за счет поверхностных волн, При этом они испытывают поглощение землей и слоем D ионосферы. Дальность связи составляет 100-150 морских миль. Вечером после захода солнца слой D исчезает и пространственный луч отражается от слоя F и возвращается на землю. За счет этого дальность связи в ночное время может увеличиваться до 300-500 миль.

Распространение коротких волн. Короткие волны сильно поглощаются землей при распространении вдоль земной поверхности. Поэтому дальность действия поверхностных волн составляет не более 100 миль. Дальнее распространение коротких волн связано с ионосферными волнами. Причем днем более низкие частоты коротковолнового диапазона сильно поглощаются слоями D и Е, а ночью, когда ионизация слабее, более высокие частоты слабо отражаются от слоя F, проходя сквозь него. Поэтому для связи днем используют 6олее высокие частоты, а ночью - более низкие. За счет††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††зоной уверенного приема за счет ионосферной волны.

Распространение ультракоротких волн. Ультракороткие волны (УКВ) распространяются на расстояние прямой видимости. Они не огибают препятствия и земную поверхность. Дальность связи определяется высотой антенн на передающей и приемной стороне и вычисляется по формуле:

L (km) = 4.1 x (  H1 +  H2 )

где Н1 и Н2 - высоты передающей и приемной антенн в метрах. Средняя дальность действия составляет 20-30 морских миль. На рисунке 3 показана ориентировочная зависимость дальности распространения радиоволн различных диапазонов от времени суток и сезона.

Рис. 3 Зависимость дальности распространения радиоволн от времени суток и сезона