Распространение сверхдлинных, длинных и средних волн

Радиоволны в зависимости от угла возвышения лучей над земной поверхностью разделяются на поверхностные и пространственные. Поверхностные волны при излучении имеют угол возвышения, не превышающий 3-4°, а пространственные излучаются под большими углами к земной поверхности.

На сверхдлинных (λ = 10⁴÷10⁵ м) и длинных (λ = 10³÷10⁴ м) волнах Земля и ионосфера обладают настолько высокой проводимостью, что волны резко отражаются от нижнего слоя ионосферы (D – днем и Е – ночью) и от Земли, распространяясь между ними, как в гигантском волноводе. Дифракция в данном случае выражена весьма ярко, и это способствует тому, что сверхдлинные и длинные волны проникают за любые укрытия и возвышенности, встречающиеся на поверхности Земли.

Поскольку в рассматриваемом диапазоне волны почти не углубляются в почву и ионосферу, то и затухание в них мало. Именно это обстоятельство, а не дифракция, позволяет осуществить радиосвязь сверхдлинными и длинными волнами с любым пунктом Земли. Однако для этого требуются передатчики очень большой мощности и огромных размеров антенны. Если λ > 20 км, то поглощение энергии в морской воде и почве не исключает возможности связи с подводными лодками, погруженными на небольшую глубину, и подземными пунктами.

Электрические свойства почвы, а также слоев D и Е сравнительно стабильны. Это определяет устойчивый характер распространения сверхдлинных и длинных волн, но так как потери энергии при отражении от слоя Е ночью меньше, чем при отражении от D днем (проводимость слоя D больше), дальний прием в данном диапазоне лучше ночью, чем днем.

При переходе от длинноволнового диапазона к средневолновому (λ = 100÷1 000 м) заметно уменьшается проводимость Земли и ионосферы. Относительная диэлектрическая проницаемость ионосферы увеличивается, приближаясь к единице. Поэтому пространственные лучи не только ночью, но и днем проникают в слой Е.

В результате двукратного прохождения волн через слой D их энергия теряется в такой в мере, что днем связь пространственными лучами полностью исключается. Ночью же, когда слоя D нет, дальность связи на средних волнах становится большой именно за счет пространственных лучей.

Условия приема поверхностных лучей на средних волнах, как и на длинных, почти не изменяются во времени, но на больших расстояниях роль поверхностных волн значительно снижается за счет возросших потерь в почве.

В радиусе 50-200 км от передающей антенны поверхностные и пространственные лучи средних волн имеют примерно равную интенсивность. В этой области радиосвязь оказывается особенно неустойчивой из-за ближнего замирания (фединга). Сущность фединга заключается в том, что в пункте приема поверхностные и пространственные волны интерферируют с переменным сдвигом по фазе ∆φ, обусловленным изменяющейся разностью хода (пройденного пути) ∆r указанных волн. Эта разность меняется со свойствами ионосферы непрерывно и беспорядочно за счет длины пути пройденного пространственной волной. Угол ∆φ равен ·∆r, и достаточно измениться длине пространственного луча на ∆r = ,чтобы синфазные поверхностная и пространственная волны стали противофазными (∆φ = · = π). Очевидно, чем меньше длина волны, тем больше угол ∆φ при том же значении ∆r. Наиболее ощутимы ближние фединги в коротковолновой части средневолнового диапазона.

Поскольку для сверхдлинных и длинных волн Земля обладает высокой проводимостью, эти волны имеют вертикальную поляризацию, т.е. силовые линии электрического поля перпендикулярны, а магнитного – параллельны земной поверхности. При переходе к средним волнам в электрическом поле за счет уменьшения проводимости Земли появляется небольшая по величине горизонтальная составляющая. Практически горизонтальная составляющая поля ощутима только при плохой проводимости почвы и в наиболее коротковолновой части средневолнового диапазона.