5.10. Особенности распространения радиоволн различных диапазонов Распространение сверхдлинных волн

Частота колебаний для сверхдлинных волн не превышает 30 килогерц. В этом диапазоне любые природные среды хорошо отражают радиоволны, приближаясь по своим свойствам к проводнику. С другой стороны эти волны отражаются от самых нижних слоев ионосферы. Кроме того, расстояние от поверхности Земли до ионосферы сравнимо с длиной волны и анализ структуры поля нужно проводить с точки зрения волновой теории. Электромагнитные волны находятся в приземном сферическом волноводе и могут распространяться на очень большое расстояние. Из-за весьма большой длины волны они проникают под поверхность почвы и воды, что позволяет создавать системы подземной и подводной связи. Наряду с перечисленными свойствами сверхдлинные волны обладают рядом существенных недостатков. Это, во-первых, очень малое значение несущей частоты. Из-за этого сложно получить достаточную полосу модуляции. Во-вторых, для этих волн невозможно изготовить эффективную антенну. Известно, что размеры эффективной антенны должны быть порядка длины волны или больше ее. Сделать это для сверхдлинных волн невозможно. Перечисленные недостатки настолько существенны, что сверхдлинные волны используются крайне редко.

Распространение длинных волн

Частота длинных волн не на много больше, чем у сверхдлинных. Основные закономерности поведения электромагнитных волн сохраняются, но уменьшение длины волны (= 10 – 1км) приводит к проявлению новых тенденций, которые полностью вступают в силу на более коротких волнах. Длина волны, особенно в конце диапазона, много меньше промежутка земная поверхность – ионосфера, и этот промежуток уже нельзя рассматривать как сферически волновод. С достаточной для практики точностью можно пользоваться не волновой теорией, а геометрической оптикой. В точку приема приходят две волны: земная, распространяющаяся по прямой между источником и приемником, и ионосферная, попадающая в точку приема после отражения от ионосферы. Длинные волны при отражении частично поглощаются, и подстилающую поверхность в этом диапазоне чаще всего нужно считать неидеальным металлом. Длина волны сравнима с характерными неровностями поверхности, что приводит к дополнительным потерям за счет дифракции.

Экспериментально определено, что при расчете параметров поля в точке приема для длинных волн по выражениям (5.2) или (5.23) в правой части нужно учитывать дополнительное ослабление:

, (5.45)

где rиподставляются в километрах. Если не учитывать эту поправку, то можно внести большую погрешность в расчет. Например, при расстоянии между приемником и источникомr= 5000км и= 2км,V_ДВ= 0,005.

Основные области применения длинных волн – радиовещание и служебная телефония. Частотный диапазон для длинных волн составляет всего 270кГц. Это обстоятельство сильно ограничивает число радиоканалов, способных одновременно работать в длинноволновом диапазоне.

Распространение средних волн

В этом диапазоне длина волны еще короче и сравнима с неоднородностями в ионосфере. Условия распространения волн различны в дневное и ночное время. Днем существует Dслой, но электронная плотность в нем такова, что средние волны проходят через него и отражаются от следующегоЕслоя. ВDслое волны претерпевают сильное ослабление, из-за чего днем ионосферная волна практически отсутствует. В дневное время средние волны распространяются как земные волны на сравнительно короткое расстояние порядка 1000 километров.

Ночью Dслой исчезает и нет условий для ослабления ионосферной волны. Средние волны распространяются как ионосферные на несколько тысяч километров. Но здесь возникают свои трудности. В ионосфере существуют неоднородности электронной плотности. При широкой диаграмме направленности приемной антенны в точку приема приходит не одна волна, а несколько. Ионосферные слои нестабильны и неоднородны, и координаты точек отражения все время меняются, а значит, изменяются фазы волн, приходящих в точку приема. Эти сигналы складываются. Относительная разность фаз сигналов все время изменяется, следовательно, будет изменяться амплитуда суммарного сигнала. Возникают замирания. Чтобы это явление не влияло на качество принятого сигнала, используют системы автоматизированной регулировки усиления (АРУ). Иногда используют нескольких антенн, разнесенных в пространстве на несколько длин волн. В суммарном сигнале замирание значительно меньше, чем в одиночном.