1.3. Особливості розповсюдження радіохвиль метрового - міліметрового діапазонів

Загальні властивості радіохвиль. Розповсюдження радіохвиль у вільному просторі

залежить від властивостей поверхні Землі і властивостей атмосфери. Умови

розповсюдження радіохвиль вздовж поверхні Землі значною мірою залежать від рельєфу

місцевості, електричних параметрів земної поверхні і довжини хвилі. Радіохвилям, як і

іншим хвилям, властива дифракція, тобто явище огинання хвилями перешкод.

Найсильніше дифракція проявляється у випадку, коли геометричні розміри перешкоди

співрозмірні з довжиною хвилі. Радіохвилі, що розповсюджуються біля поверхні Землі, і

частково дифраговані за рахунок огинання опуклостей земної кулі, називаються земними,

або поверхневими радіохвилями.

Атмосферу Землі не можна вважати однорідним середовищем. Тиск, щільність,

вологість, діелектрична проникність та інші параметри в різних об'ємах повітряного шару

мають різні значення. З цих причин швидкості розповсюдження в різних об'ємах

неоднакові і залежать від довжини хвилі. Траєкторія радіохвиль в атмосфері

викривляється. Явище викривлення або заломлення радіохвиль при розповсюдженні їх в

неоднорідному середовищі отримало назву рефракції.

Радіохвилі, що розповсюджуються на великій висоті в атмосфері і ті, що повертаються

на Землю внаслідок викривлення траєкторії, розсіяння або віддзеркалення від

атмосферних неоднорідностей, називаються просторовими, або іоносферними. У точку

прийому може приходити як просторова, так і земна хвиля від одного і того ж джерела.

Якщо фази коливань цих хвиль співпадають, то амплітуда сумарного поля зростає, і

навпаки – при зсуві фази хвиль на 180° сумарне поле ослаблюється і може стати рівним

нулю. Вказане явище називається інтерференцією.

Вплив Землі і атмосфери на розповсюдження радіохвиль. Атмосферою називається

газоподібна оболонка Землі, що простягається на висоту більше 1000 км. З точки зору

розповсюдження радіохвиль атмосферу Землі розділяють на три області, що володіють

певними відбиваючими і поглинаючими властивостями: тропосферу (що простягається

від поверхні Землі до висоти 10...15 км); стратосферу (обмежену знизу тропосферою, а

зверху заввишки приблизно 60...80 км) та іоносферу (що знаходиться за межами

стратосфери і аж до висот 15...20 тис. км), що представляє собою іонізований повітряний

шар малої щільність над стратосферою і переходить потім в радіаційні пояси Землі.

Під впливом променів Сонця, космічних променів та інших чинників повітря

іонізується, тобто частина атомів газів, що входять до складу повітря, розпадається на

вільні електрони і позитивні іони. Іонізоване повітря має сильний вплив на

розповсюдження радіохвиль. Як відомо, повітря не викликає ослаблення радіохвиль

майже у всіх діапазонах частот і, здавалося б, тому земна хвиля повинна

розповсюджуватися без поглинання. Проте це вірно лише в тому випадку, коли земна

хвиля проходить високо над поверхнею Землі. Якщо ж радіохвилі проходять поблизу

поверхні Землі, то частина енергії хвилі відхиляється в землю. Відбувається це тому, що

швидкість розповсюдження радіохвиль в землі менше, ніж в повітрі, і при русі їх вздовж

поверхні Землі нижній край хвилі відстає від верхнього, фронт хвилі нахиляється і крім

руху уздовж поверхні Землі відбувається її розповсюдження зверху вниз.

Якщо б поверхневий шар Землі був ідеально провідним, радіохвилі відбивалися б від

нього без втрат, тобто поверхневий шар Землі в цьому випадку був би екраном, що

перешкоджає проходженню хвиль вглиб ґрунту. В реальних умовах поверхневий шар

Землі не є ні ідеальним провідником, ні ідеальним ізолятором. Радіохвилі, що потрапили в

цей шар, збуджують в ньому змінні електричні струми, які частину своєї енергії

витрачають на нагрівання ґрунту. Величина втрат енергії в поверхневому шарі Землі

сильно залежить від частоти радіохвиль і опору ґрунту електричному струму. У ґрунті із

збільшенням частоти радіохвиль величина, що відображається ЕРС зростає і відповідно

збільшуються струми поверхневого шару Землі, які створюють електромагнітне поле