2.6. Особливості поширення радіохвиль різних

частотних діапазонів

2.6.1. Особливості поширення міріаметрових та кілометрових радіохвиль

Здатність електромагнітних хвиль огинати перешкоди зростає із збільшенням довжини хвилі . Тому радіохвилі огинають земну поверхню, тобто дифрагують на ній. Оскільки на радіочастотах густини струмів провідності для всіх видів ґрунту значно перевершують густини струмів зміщення, поверхневі (земні) хвилі у ґрунті загасають незначно. Тому поверхневі хвилі можуть поширюватися на відстані до 3000 км від радіопередавача, тобто на відстані, що значно більші, ніж відстані прямої видимості для реальних антен. Поверхневі радіохвилі поширюються у приземному шарі, в якому ефект тропосферної рефракції з’являється тим сильніше, чим менша довжина хвилі .

Радіохвилі, які поширюються у бік іоносфери, добре відбиваються вдень від шару D, а вночі – від шару E. Електронної густини цих шарів достатньо для того, щоб на частотах від 3 кГц до 300 кГц іоносфера придбала властивості провідника. Тому просторова (іоносферна) хвиля появляється на земній поверхні в точках, що відстоять від радіопередавача на відстані, що перевершує 300 - 400 км. На відстанях 700 -1000 км амплітуди поверхневої й просторової радіохвиль спільномірні. При цьому спостерігається ефект інтерференції – чергування мінімальних і максимальних значень амплітуди результуючого поля.

На відстанях, які перевершують 3000 км, присутня тільки просторова хвиля. Ця радіохвиля може поширюватися на віддалі до 20000 км через багаторазове послідовне відбиття від нижніх шарів іоносфери і земної поверхні, що створює своєрідний сферичний хвилевід. У цьому хвилеводі найкраще поширюються радіохвилі, для яких  = 25 - 30 км.

Позитивними якостями радіохвиль міріаметрового піддіапазону є такі:

- відносна стабільність напруженості електричного поля, тобто відсутність завмирань сигналу при його прослухуванні;

- малі загасання радіохвиль як в товщі суходолу, так і в товщі води;

- поширення на відносно великі відстані.

До недоліків хвиль цих піддіапазонів відносять:

- малу частотну ємність;

- неможливість передавання високоякісних мовних сигналів, які потребують відносно широкої смуги частот;

- громіздкість антенних пристроїв і неможливість забезпечення їхніх гостроспрямованих випромінювань;

- необхідність застосування передавачів великої потужності;

- значний рівень атмосферних завад.

Радіохвилі міріаметрового і кілометрового піддіапазонів застосовують для здійснення телеграфного зв‘язку на великих відстанях, зв‘язку з підземними та підводними об‘єктами, для передавання сигналів часу та метеозведень, у фазових системах радіонавігації, спостереження за грозовою діяльністю в атмосфері Землі.

2.6.2. Особливості поширення гектометрових хвиль

У діапазоні гектометрових хвиль ґрунт за своїми властивостями наближається до напівпровідного середовища і радіохвилі в ньому значно ослаблюються. У тропосфері хвилі піддаються ефекту дифракції. Тому поверхнева хвиля частково огинає Землю, трохи загасає в її ґрунті і поширюється на відстань до 500 - 700 км.

В іоносферному шарі D, який існує тільки вдень, відбувається сильне поглинання енергії радіохвиль гектометрового піддіапазона. Тому у денний час просторова хвиля відсутня і радіозв‘язок здійснюється тільки через поширення поверхневої хвилі. У нічні часи шар D відсутній, а шар E для гектометрових хвиль має властивості провідника. Від нього радіохвилі відбиваються вбік земної поверхні. Таким чином, уночі крім поверхневої створюється й просторова радіохвиля, яку можна зареєструвати на відстанях в декілька тисяч кілометрів від радіопередавача.

Напруженість електричного поля просторової хвилі розраховують за графіками МККР, побудованими на підставі формул, що враховують явища дифракції радіохвиль у зоні тіні. У тих точках земної поверхні, в які одночасно надходять поверхневі та просторові хвилі, виникає їхня інтерференція. Максимальна відстань, на яку поширюється просторова хвиля, залежить від електронної густини шару Е. Тому різниця фаз інтерферуючих поверхневої та просторової радіохвиль змінюється випадковим чином, що призводить до завмирань результуючого поля.

У піддіапазоні гектометрових хвиль може виникнути ефект перехресної модуляції, відсутній в усіх інших піддіапазонах. Суттєвість цього ефекту така. Під впливом потужної амплітудно-модульованої радіохвилі в локальному об‘ємі шару Е концентрація електронів змінюється за законом обвідної цієї хвилі. Тому, якщо крізь цей об’єм одночасно проходить менш потужна хвиля іншої частоти, то здійснюється її додаткова модуляція за законом модуляції сигналу потужної станції. При цьому глибина модуляції може сягати 5 – 8 %. Внаслідок розглянутого ефекту сигнал гектометрового радіопередавача при поширенні може бути додатково промодульованим потужним грозовим розрядом. Радіоприймач цю заваду не відокремлює від корисної інформації і вона обробляється в ньому як корисний сигнал.

До переваг гектометрових хвиль можна віднести:

- добре огинання нерівностей рельєфу земної поверхні;

- наявність тропосферної рефракції, що призводить до збільшення відстані поширення радіохвиль.

До недоліків відноситься:

- мала частотна ємність піддіапазона;

- відносно великі габарити антенних пристроїв радіопередавачів;

- наявність завмирань, середня тривалість яких може сягати декілька секунд;

- залежність характеристик просторової хвилі від нелінійних властивостей іоносфери, що призводять до ефекту перехресної модуляції.

Хвилі гектометрового піддіапазону використовують для радіомовлення, радіонавігації, радіозв‘язку.