Распространение радиоволн

Распространение радиоволн.

 

Радиоволна – это электромагнитная волна в диапазоне (10⁴<l<10^-3м),  используемая для беспроволочной передачи сигналов на расстояние.

Каждый участок этого  диапазона применяется там, где  лучше всего могут быть использованы его преимущества. Радиоволны различных диапазонов распространяются на различные расстояния. Распространение радиоволн зависит от свойств атмосферы. Земная поверхность, тропосфера и ионосфера также оказывают сильное влияние на распространение радиоволн.

 

Распространение радиоволн – это процесс передачи электромагнитных колебаний радиодиапазона в пространстве от одного места к другому, в частности от передатчика к приёмнику.

 

 

 Волны  различной частоты ведут себя по-разному. Рассмотрим подробнее особенности распространения длинных, средних, коротких   и  ультракоротких  волн.

 

Особенности распространения  средних волн

К диапазону средних волн (СВ) относят радиоволны λ= 100 - 1000 м (f = 0,3 - 3 МГц). Диапазон СВ используется для радиовещания, радионавигации, радиотелеграфной и радиотелефонной связи; СВ могут распространяться как земными, так и ионосферными волнами.

 

Напряженность электрического поля земных волн определяется для  малых расстояний, а для больших  расстояний - по законам дифракции. СВ испытывают значительное поглощение в полупроводящей поверхности Земли, поэтому дальность распространения земной волны ограничена расстоянием 1000 км. Следует также учитывать, что неровности земной поверхности снижают эффективную проводимость почвы. Приближенно для равнинной местности γэфф = (0,5—0,7)γ, для, холмистой γэфф= (0,15—0,2)γ, для районов вечной мерзлоты γэфф = γ.

 

Рис. 4. Ближние и дальние замирания на средних волнах.

1 - земная волна;

2 - волна, отразившаяся от ионосферы один раз;

3 - волна, отразившаяся  от ионосферы дважды.

На большие расстояния СВ, распространяются только в ночное время путем отражения от слоя Е ионосферы, электронная плотность которого оказывается достаточной для этого. В дневные часы на пути распространения СВ расположен слой D, который чрезвычайно сильно поглощает энергию этих волн. Поэтому при обычно применяемых мощностях передатчиков напряженность электрического поля на больших расстояниях оказывается недостаточной для приема и в дневные часы распространение СВ происходит практически только земной волной. Ионосферные возмущения не влияют на распространение СВ, так как слой Е мало нарушается во время ионосферно-магнитных бурь.

Замирания на средних волнах наблюдаются только в ночные часы, когда на некотором расстоянии от передатчика возможен приход одновременно пространственной и поверхностной  волн в точку В, причем длина пути пространственной волны меняется с изменением электронной плотности ионосферы. Изменение разности фаз этих волн приводит к колебанию напряженности электрического поля во времени, называемому ближним замиранием. На значительное расстояние от передатчика (точка С) могут прийти волны путем одного или двух отражений от ионосферы. Изменение разности фаз этих двух волн также приводит к колебанию напряженности поля, называемому дальним замиранием. Скорость замираний невелика (период замираний составляет 1— 2 мин). Статистические характеристики замираний не исследованы.

Для борьбы с замиранием на передающем конце радиолинии применяются  антенны с диаграммами направленности, прижатыми к земной поверхности. При такой диаграмме направленности зона ближних замираний удаляется  от передатчика, а на больших расстояниях  поле волны, 'пришедшей путем двух отражений, оказывается ослабленным.

22

 

• Концепция распостранения СВ не постоянна, сказываются факторы поглощения энергии землей и отражения ионосферой. Поэтому дальность действия зависит от времени суток и времени года. Возникают периоды времени, когда сигналы принимаются как за счет поверхностных, так и за счет пространственных волн.
• На условия распространения СВ влияет также время года. Это объясняется тем, что, во-первых, поглощение СВ при отражении от ионосферы в зимнее время уменьшается, так как уменьшается ионизация нижних слоев ионосферы, и, во-вторых, в летние месяцы значительно возрастает влияние атмосферных помех.
• Лучше будет пробиваться волна у макушек деревьев, потому задача связистов - искать место для антенн повыше и максимально высоко ставить антенну.

 

Распространение длинных волн.

Длинные волны (l>1000 м)  распространяются:

• На расстояния до 1—2 тысяч км за счёт дифракции на сферической поверхности Земли. Способны обогнуть Земной шар (рис 1). Затем их распространение происходит за счёт направляющего действия сферического волновода, не отражаясь.

Рис. 1

 

Качество связи:

• Стабильность приёма. Качество приёма не зависит от времени суток, года, погодных условий.

Недостатки:

• Из-за сильного поглощения волны при ее распространении над земной поверхностью требуется большая антенна и мощный передатчик.

• Атмосферные разряды (молнии) создают помехи.

 Использование:

• Диапазон используется для радиовещания, для радиотелеграфной связи, радионавигационных служб и для связи с подводными лодками.
• Работает небольшое число радиостанций, передающих сигналы точного времени и метеорологические сводки.

Распространение средних волн

Средние волны (l =100..1000 м) распространяются:

• Как и длинные волны, способны огибать земную поверхность.
• Как и короткие волны, так же могут многократно отражаться от ионосферы.

На больших расстояниях  от передатчика днём приём может  быть плохим, ночью приём улучшается. Сила приёма зависит также от времени  года. Таким образом, днём они распространяются как короткие, а ночью - как длинные.

Качество связи:

• Небольшая дальность связи. Средневолновые станции слышны в пределах тысячи километров. Но наблюдается большой уровень атмосферных и промышленных помех.

Использование:

• Используются для служебной и любительской связи, а также главным образом для вещания.