§ 4. Влияние частоты на распространение радиоволн с различными механизмами

При осуществлении радиосвязи возможно использование всех трех механиз­мов распространения радиоволн. Степень влияния каждого из них зависит от частоты применяемых радиоволн.

4.1. Поверхностные волны

Способность поверхностных радиоволн к огибанию земной поверхности и других крупных препятствий зависит от частоты этих радиоволн. Огибание тем лучше, чем больше длина волны по сравнению с геометрическими размерами поверхности, на которую падают радиоволны. Повышение частоты радиоволн приводит к ухудшению их способности к огибанию.

При повышении частоты увеличиваются также потери энергии в земле, рас­тительности и других поверхностных объектах.

4.2. Ионосферные волны

При распространении радиоволн в ионосфере наибольшее затухание сигнала происходит при низких рабочих частотах. Это объясняется тем, что при колебательном движении заряженных частиц, вызываемом воздействием радиоволн, длина пути этих частиц увеличивается с увеличением длины волны. При этом частота столкновений частиц тоже увеличивается, что приводит к увеличению поглощения энергии радиоволн ионосферой.

Угол преломления радиоволн в ионосфере также зависит от рабочей частоты. Чем ниже частота используемых радиоволн, тем большее преломление испытывает радиолуч при прохождении одних и тех же слоев ионосферы (рис. 3.5.7).

Рис.1.7.7. Отражение радиоволн различных частот от ионосферы

Полное отражение радиоволн от конкретного ионосферного слоя может произойти только в том случае, если рабочая частота не превышает некоторого определенного значения, называемого критической частотой ионосферного слоя (f_кр). Радиоволны, частота которых выше критической, проходят сквозь этот слой без отражения.

4.3. Прямые волны

При распространении радиоволн над земной поверхностью их способность к огибанию Земли зависит от рабочей частоты. Чем выше частота, тем меньше дифракция радиоволн. При полном отсутствии дифракции образуются прямые волны.

Поглощение энергии радиоволн земной поверхностью также увеличивается с повышением рабочей частоты. В связи с тем, что прямые волны образуются только при использовании высоких частот, распространение прямых волн вблизи земной поверхности сопровождается значительными потерями энергии.

Прямые волны используются для космической радиосвязи через искусственные спутники Земли, а также для наземной радиосвязи на короткие расстояния (в основном, при мобильной связи).

При осуществлении радиосвязи между земными и космическими станциями необходимо, чтобы радиоволны проходили сквозь атмосферу без изменения направления. Для предотвращения преломления радиоволн в ионосфере рабочая частота связи должна существенно превышать критическую частоту ио­носферного слоя с наивысшей степенью ионизации.

Практически радиоволны с частотой выше 30 МГц проходят сквозь все слои ионосферы без отражения.

Использование прямых волн для мобильной связи осуществляется также на частотах свыше 30 МГц, т. к. использование этих частот не требует применения гро­моздких антенн.