Максимально применимая частота, критический угол
Поскольку
электронная концентрация изменяется
скачками от слоя к слою, то при фиксированном
угле падения будут существовать и
соответствующие значения максимальных
частот, при которых волна еще отражается
от соответствующего слоя. Эти частоты
называются максимально применимыми
частотами (МПЧ). Величины МПЧ зависят
от концентрации электронов в слое и
угла падения
.
Для соответствующих слоев их обозначают
с указанием
-МПЧ,
-МПЧ,
-МПЧ,
-МПЧ.
Для волн с частотой
условие отражения не выполняется и они
проходят сквозь ионосферный слой.
При определенной электронной концентрации радиоволна данной частоты отразится только в том случае, если угол падения равен или превышает величину, определяемую по формуле полного отражения. Чем больше электронная плотность , тем при меньших значениях угла , возможно отражение. Минимальный угол , при котором в данных условиях еще возможно отражение, называют критическим углом:
Отражение от ионосферы радиоволн при разных углах падения
Частота, для которой критический угол равен нулю, называют критической частотой.
Очевидно, что критическая частота — это максимальная частота радиоволны, которая вертикально падает на ионосферу и отражается от нее. Критическая частота зависит от электронной концентрации и увеличивается с ростом ее электронной плотности.
Поглощение радиоволн в ионосфере
Распространение радиоволны в ионосфере сопровождается потерей части ее энергии, которая преимущественно переходит в тепловую. Следствием этих потерь является затухание, т.е. уменьшение амплитуды поля волны.
Применительно к диапазонам СДВ, ДВ и частично СВ среда является хорошим проводником и коэффициент затухания возрастает с ростом глубины проникновения волны в ионосферу.
В
диапазонах КВ и УКВ среда с малыми
потерями, следовательно, коэффициент
затухания
,
уменьшаясь с ростом частоты, имеет
наибольшее и решающее значение в нижних
слоях ионосферы.
Таким образом, в диапазонах СДВ и ДВ с увеличением частоты возрастает коэффициент затухания и длина пути, проходимого волной в слое, сокращается. Радиоволны этих диапазонов отражаются, как правило, от нижнего слоя ионосферы, а ослабление уменьшается с уменьшением частоты. В средневолновом и коротковолновом диапазонах с ростом частоты коэффициент затухания уменьшается, а длина пути в слое возрастает, что и является определяющим для величины полного поглощения в слое.
При отражении от верхних слоев ионосферы, что характерно для СВ- и КВ-диапазонов, волна дважды пересекает нижележащие слои. Поскольку поглощение в нижних слоях значительно больше, чем в верхних, то определяющим является поглощение именно в нижних слоях, существенно уменьшающееся с ростом частоты.
Поглощение радиоволн нижними слоями при распространении радиоволн через ионосферу ограничивает используемый диапазон частот снизу некоторой минимальной частотой, называемой наименьшей применимой частотой (НПЧ), при которой для данного вида работы еще обеспечивается наименьший необходимый уровень сигнала.