1.2.6. Распространение гектометровых, километровых и мириаметровых волн

Для отражения гектометровых и более длинных волн от ионосферы требуется меньшая электронная концентрация, чем для отражения декаметровых волн. Гектометровые волны отражаются от слоя Е. При этом днем они очень сильно поглощаются слоем D и даже при больших мощностях передатчиков (сотни киловатт) дневной уровень поля на этих волнах оказывается ниже уровня помех. Прием ионосферной волны на гектометровых (средних) волнах возможен только ночью. Земная волна в этом диапазоне распространяется на большие расстояния, чем на коротких волнах, что позволяет обеспечить радиовещание на расстояниях около 300...400 км при мощности радиопередатчика около 100 кВт и при использовании передающих антенн высотой 100...200 м. Ночью помимо земной волны появляется ионосферная волна. Вследствие интерференции этих волн возникают замирания. Период замираний составляет несколько минут. Сравнительно большой период замираний на гектометровых волнах объясняется тем, что при большей длине волны требуется более сильное изменение высоты отражения в ионосфере для существенного изменения фазы ионосферной волны. Замирания могут иметь селективный характер. Для борьбы с замираниями применяют специальные антифединговые передающие антенны (замирания иногда называют федингом). Антифединговая антенна в отличие от элементарного вибратора имеет диаграмму направленности (ДН) в вертикальной плоскости, сильно прижатую к Земле (рис. 1.12). Поэтому ионосферная волна принимает значительный уровень только на больших расстояниях от передатчика за пределами зоны, обслуживаемой земной волной, замирания в этой зоне устраняются. Ночью, когда исчезает слой D, гектометровые волны могут быть приняты на больших расстояниях от радиопередатчика за счет ионосферного распространения. При этом многолучевость приводит к замираниям сигнала.

Рис. 1.12. Диаграммы направленности вертикального вибратора (штриховая линия) и антифединговой антенны (сплошная линия)

Особенностью распространения ионосферных волн в гектометровом диапазоне являются нелинейные эффекты, возникающие в ионосфере. Нелинейность ионосферы проявляется в том, что ее параметры - диэлектрическая проницаемость и удельная проводимость - зависят от амплитуды распространяющейся в ионосфере волны. Практически необходимо учитывать нелинейный эффект, заключающийся в перекрестной модуляции радиоволн. Перекрестная амплитудная модуляция возникает в том случае, когда две амплитудно-модулированные волны различных станций отражаются от одной области ионосферы. При этом более мощное поле изменяет поглощение в ионосфере в такт с амплитудной модуляцией: при большей амплитуде поглощение возрастает, при меньшей - падает. Это изменяет поглощение другой волны в ионосфере, что приводит к ее дополнительной модуляции, от которой в приемном устройстве избавиться невозможно. Возможность возникновения перекрестной модуляции необходимо учитывать при размещении радиостанций гектометровых волн и при выборе их мощности.

Гектометровые волны применяют для связи на небольшие расстояния с помощью земной волны.

Километровые (длинные) и мириаметровые (сверхдлинные) волны отражаются от самой нижней границы ионосферы - днем от слоя D и ночью от слоя E, не проникая в ее глубину. Потери энергии этих радиоволн в ионосфере незначительны. Земная волна в диапазоне длинных и сверхдлинных волн также распространяется со сравнительно небольшим поглощением. Благодаря этому километровые и мириаметровые волны распространяются в сферическом волноводе, образованном поверхностью Земли и нижней границей ионосферы. Для этого волновода критической является длина волны около 100 км. Более длинные волны в пространстве между Землей и ионосферой распространяться не могут. Поскольку длинные и сверхдлинные волны отражаются от нижней границы ионосферы, их распространение мало подвержено ионосферным возмущениям. Это позволяет использовать волны этих диапазонов для аварийной связи в полярных районах. Вследствие узости частотного диапазона на длинных и сверхдлинных волнах удается передавать небольшие потоки информации. Километровые и мириаметровые волны сравнительно глубоко проникают в морскую воду. Поэтому их используют для связи с подводными лодками, находящимися в погруженном состоянии. Километровые и мириаметровые волны применяют для передачи сигналов точных частот, времени и радионавигации. Для звукового вещания применяют радиоволны длиной до 2 км, особенности распространения которых мало отличаются от особенностей распространения гектометровых волн.