Особенности распространения радиоволн в атмосфере кратко

Обновлено: 04.07.2024

Радиоволны, излучаемые различными передатчиками, распространяются в окружающем передающую антенну пространстве прямолинейно и независимо от других электромагнитных колебаний. Но это правило справедливо только для случая распространения волны в идеальном диэлектрике и при отсутствии каких-либо препятствий.

На распространение радиоволн в околоземном пространстве существенное влияние оказывает земная поверхность и свойства земной атмосферы. Земная поверхность не является плоской и не обладает идеальной проводимостью. Различные неровности на поверхности земли (горы, строения) рассеивают и поглощают электромагнитные колебания, причём степень воздействия зависит от длины волны.

Земная атмосфера также неоднородна и свойства её сильно зависят от высоты над поверхностью Земли. Земная атмосфера простирается до высоты свыше тысячи километров, не имея резкой верхней границы. Слой атмосферы, расположенный непосредственно у поверхности Земли называется тропосферой. Свойства и состояние тропосферы характеризуется тремя параметрами: давлением воздуха, его температурой и влажностью. С изменением давления, влажности и температуры изменяется и показатель преломления слоёв тропосферы. Нормально этот показатель медленно уменьшается при подъёме. На высотах от 60 км и выше газы, входящие в состав атмосферы, под действием ультрафиолетовых и рентгеновских лучей солнечного спектра ионизируются. Поэтому слои атмосферы, лежащие на высотах от 60 км до 400 км над поверхностью Земли, называется ионосферой. Степень ионизации на разных высотах различна и неоднородна.

Наиболее низкая ионизированная область – слой D – располагается на высотах от 60 км до 90 км. Рис. 2. Он образуется в дневные часы под действием солнечных лучей, а в ночные часы исчезает.

Следующая ионизированная область – слой Е – имеет максимум на высоте 120 км. Концентрация электронов в слое Е сильно зависит как от времени суток, так и от времени года. В летнее время концентрация

Рис.2. Строение ионосферы Земли.

электронов выше, чем зимой. На высотах 80 – 100 км наблюдаются сильные неоднородности ионизации.

Верхняя область ионосферы (от 180 до 400 км) называется слоем F. В дневные часы летних месяцев эта область распадается на два слоя F1 (180 – 240 км) и F2 (300 – 400 км). В остальное время суток и года остаётся только слой F2.

Закономерный ход электронной концентрации в слоях ионосферы нарушается в результате вспышек солнечной активности. Наиболее сильны такие изменения в слоях D и Е.

Реальный слой ионосферы имеет неравномерную концентрацию электронов. Эта концентрация с высотой постепенно возрастает, достигает максимума и затем постепенно уменьшается. Можно представить приближенно, что каждый слой ионосферы (например, слой F), в свою очередь, имеет слоистую структуру. В результате такой структуры ионосферы, радиоволны преломляются и при определённых условиях могут возвращаться вновь на Землю. Радиоволны, возвращающиеся к Земле после отражения в ионосфере, называют пространственными волнами. Рис. 3.

Рис. 3. Влияние ионосферы на распространение радиоволн.

Радиоволны, распространяющиеся в непосредственной близости к земной поверхности и частично огибающие выпуклость земного шара благодаря дифракции, называются поверхностными (земными) волнами.

Разделение радиоволн на длинные, короткие и ультракороткие в значительной степени определяется особенностями их распространения. К сверхдлинным волнам относятся волны длиннее 10000м, а к длинным – от 10000 до 1000м.

Выгодным свойством длинноволновой связи и радиовещания на длинных волнах является сравнительное постоянство напряженности поля в пункте приема в течение суток, года и 11-летнего периода солнечной активности.

Основным недостатком длинноволнового диапазона следует считать его малую частотную вместимость (общее число килогерц). Характерны также большие размеры антенных сооружений, соизмеримые с длиной волны. Кроме того, на длинных волнах очень сильны помехи радиоприему, создаваемые разрядами атмосферного электричества и имеющие сравнительно большие амплитуды длинноволновых составляющих колебаний.

По сравнению с длинными волнами средние волны проникают в ионизированный слой до своего отражения гораздо глубже. Они сильно поглощаются в дневном слое Е, а также в слое D, сквозь который проходят дважды. Ночью, отражаясь от слоя Е только при наклонном падении ( т.е. проникая в него не столь глубоко) и не встречая на пути распространения слой D, средние волны претерпевают гораздо меньшие потери.

Всем сказанным объясняется следующая особенность средних волн: в дневные часы они являются только поверхностными (земными), а ночью на более значительных удалениях от передатчика можно принимать и пространственные (ионосферные) волны.

Ввиду того, что участие ионосферы в распространении средних волн носит перемежающийся характер, это распространение имеет ряд особенностей. Первой из этих особенностей следует считать замирания (периодические уменьшения) силы приема. Если днем в пункт приема доходили земные (и только земные волны), то ночью туда же могут попадать и волны, отраженные ионосферой. Тогда электромагнитное поле в пункте приема становится результатом интерференции земных и ионосферных волн, т.е. усиливаются или ослабляются.

Второй особенностью распространения средних волн нужно считать колебания силыприёма в течение суток. На близких расстояниях, где основным оказывается поле земных волн, сила приёма практически не меняется в течение суток. На средних расстояниях, куда земные волны доходят с ослаблением, днём слышимость может быть слабой, а ночью, когда главенствующим окажется поле пространственных волн, слышимость возрастает, сопровождаясь замираниями. На больших же расстояниях, куда земные волны практически не доходят, слышимость может появляться лишь в ночное время за счёт ионосферных волн.

Условия связи на средних волнах изменяются и в течение года из-за того, что в летние месяцы возрастает уровень атмосферных помех. Влияние же 11-летнего периода солнечной активности и воздействие ионосферных возмущений на средних волнах незначительно.

Короткими называют волны от 100 до 10 м(частоты от 3*10 6 до 30*10 6 Гц). Эти волны, как и средние, могут распространяться и поверхностными, и пространственными лучами.

Поглощение энергии радиоволн в земной поверхности возрастает с увеличением частоты, а потому короткие волны распространяются вдоль земли на сравнительно небольшие расстояния. При мощностях излучения в десятки и даже сотни ватт - лишь на десятки километров, особенно если речь идёт о волнах верхней половины коротковолнового диапазона (50-10 м).

На коротких волнах основным способом передачи сигналов является однократное или даже многократное отражение от ионосферы. Таким способом осуществляются экономичные дальние связи и дальнее радиовещание. В нормальных условиях распространения пространственных коротких волн отражающим служит слой F₂ а лежащие ниже него слои Е и D оказываются поглощающими, т. е. вредными.

Днём для дальних связей применяются наиболее короткие волны этого диапазона (примерно от 10 до 25 м); они при малом угле возвышения способны отразиться от слоя F₂. Конечно, более длинные волны и подавно стали бы отражаться, но при высокой концентрации электронов в слоях Е и D потери в этих слоях днем были бы слишком большими и потребовалось бы невыгодное увеличение мощности передатчика. Ночью для дальних связей используется нижняя часть коротковолнового диапазона (приблизительно от 35 до 100 м), так как при уменьшенной концентрации электронов в слое F₂ более короткие волны прошли бы сквозь ионосферу даже при малом угле возвышения. Потери в расположенных ниже слоях не столь опасны, ибо слой D ночью исчезает, а ионизация слоя Е сильно уменьшается.

Волны, занимающие участок между дневными и ночными (приблизительно от 25 до 35 м), успешно применяются для связи в часы полуосвещённости. Следует, конечно, помнить, что точное разграничение этих трёх участков коротковолнового диапазона невозможно, так как их границы зависят от сезона и от фазы 11-летнего периода солнечной активности.

При приёме пространственных коротких волн наблюдаются беспорядочно возникающие изменения напряжённости электрического поля, с которыми связаны замирания и возрастания силы приёма. Замирания здесь бывают глубже и следуют друг за другом чаще, чем на средних волнах.

На коротких волнах замирания обычно являются результатом интерференции нескольких лучей, отражённых от ионосферы.

Основные пути борьбы с вредным действием замираний - автоматическая регулировка усиления и приём на разнесённые антенны (а иногда и на антенны с взаимно перпендикулярной поляризацией).

На коротких волнах при удалении приёмника от передатчика часто наблюдается сначала уменьшение слышимости вплоть до полного её прекращения, а затем при большем удалении восстанавливается нормальный приём сигналов. Следовательно, между двумя зонами слышимости существует зона молчания.

Диапазон, ограниченный частотами 30 Мгц ( = 10 м) и 30000 Мгц ( см), называется диапазоном ультракоротких волн, (УКВ). В свою очередь, этот диапазон делится на волны метровые (К от 10 ж до 1 ж), дециметровые (К от 1 ж, до 10 см) и сантиметровые ( от 10 см до 1 см). Волны короче 1см называются миллиметровыми и субмиллиметровыми волнами.

Связь и радиовещание на ультракоротких волнах имеют очень важные преимущества по сравнению с длинноволновой и коротковолновой связью и радиовещанием. Передачи телевидения вообще возможны лишь на УКВ.

Первое преимущество — возможность передачи значительно более широкого спектра частот сигнала (например, много радиотелефонных каналов или же телевизионный канал)

Второе преимущество ультракоротких волн — высокая направленность действия их антенн в сторону корреспондента.

Ещё одним достоинством связи на УКВ, обеспечиваемым в полной мере при наличии прямой (геометрической) видимости между антеннами корреспондирующих станций, следует считать её устойчивость, т. е. постоянство уровня сигнала в приёмнике вне зависимости от часов суток, времени года и других внешних причин.

Требование прямой видимости между антеннами УКВ радиостанций, которое в течение десятилетий ограничивало применение этого диапазона, вытекает из прямолинейности распространения основного потока энергии этих волн.

Лишь в пятидесятых годах 20-го столетия стала возможна непосредственная дальняя связь на УКВ. Такая связь обеспечивается, во-первых, рассеянием УКВ на неоднородностях тропосферы, во-вторых, рассеянием на неоднородностях ионосферы и отражением от ионизированных следов метеоров и, в-третьих, ретрансляцией через искусственные спутники Земли.

Вторая возможность дальней (и притом регулярной, сравнительно устойчивой) связи на УКВ создаётся рассеянием их энергии в местных (локальных) неоднородностях тропосферы. Такие неоднородности постоянно создаются и распадаются благодаря вихревым движениям воздуха. Они могут иметь либо плоскую, либо шарообразную форму. Лучи ультракоротких волн, проходя сквозь тропосферные неоднородности, испытывают частичное отражение рассеянного характера. Рассеянные лучи преимущественно направлены вперёд, и некоторая их часть достигает Земли в точках, отстоящих от пункта излучения на расстояниях, исчисляемых сотнями километров.

Третья возможность дальней связи на ультракоротких волнах - связь за счёт рассеяния волн в ионосфере. В нижних слоях ионосферы, особенно в слое D, есть неоднородности электронной концентрации. Эти неоднородности также рассеивают часть энергии проходящих сквозь них радиоволн, как их рассеивали неоднородности тропосферы. Однако связь при помощи рассеянного отражения от неоднородностей в ионосфере имеет специфические свойства.

Рис.4. Схема связи с отражением от метеорного следа.

Плотность ионизации метеорного следа достаточна для того, чтобы отражение метровых волн носило характер скорее зеркального, нежели рассеянного. При благоприятных сочетаниях направления метеорного следа и направления трассы связи поток энергии отражённых волн имеет гораздо большую плотность, нежели поток рассеянных волн. Этим и объясняется повышенный уровень сигнала при метеорном отражении.

Геометрическое построение показывает, что метеорная связь возможна приблизительно от 700 до 2000 км, как и ионосферная. Наибольший эффект в пункте приёма дают метеоры, перпендикулярные плоскости распространения радиоволн между пунктами передачи и приёма. Что касается диапазона волн, то выгодны частоты 30-60 МГц (волны от 10 до 5м), так как для отражения более коротких волн значительная часть следов оказывается недостаточной.

Антенны.

Передающая антенна представляет собой устройство для преобразования энергии тока высокой частоты в энергию электромагнитных волн, излучаемых в заданных направлениях.

Для приёмных антенн коэффициент направленности D определяется как отношение мощности, извлекаемой антенной из волн, которые проходят в направлении максимума приёма, к мощности, извлекаемой, при той же напряжённости поля сигнала, ненаправленной (изотропной) приёмной антенной:

Конструктивно приёмные антенны проще, чем передающие, так как напряжения и токи в них незначительны.

На длинных волнах, т. е. на волнах длиннее 1000 м (7

Средневековье: основные этапы и закономерности развития: Эпоху Античности в Европе сменяет Средневековье. С чем связано.

Роль химии в жизни человека: Химия как компонент культуры наполняет содержанием ряд фундаментальных представлений о.

Ограждение места работ сигналами на перегонах и станциях: Приступать к работам разрешается только после того, когда.

Тест Тулуз-Пьерон (корректурная проба): получение информации о более общих характеристиках работоспособности, таких как.

Радиоволнами принято называть электромагнитные колебания, распространяющиеся в свободном пространстве со скоростью около 300 тысяч км/с. Длина радиоволн составляет не менее 0.5мм (частота не более 6×10 12 Гц).

Электромагнитные волны представляют собой комбинацию колебаний электрического Е и магнитного Н полей (рис.1).

Векторы напряженностей электрического Е и магнитного Н полей перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны Х ,т.е.

Направление вектора Х определяется правилом буравчика с правой нарезкой: направление вектора Х совпадает с поступательным движением буравчика, если его вращать в направлении от Е к Н.

В зависимости от направления вектора Е радиоволны делятся на вертикально и горизонтально поляризованные радиоволны (рис.2).

Рис.2. Виды поляризации радиоволн

Картина распространения вертикально поляризованной радиоволны вдоль оси X условно представлена на рис.1.

Радиоволны классифицируют также в зависимости от длины волны. Расстояние, которое волна проходит за время одного периода колебаний называется длиной волны

где: с – скорость света; Т – период, а f – частота электромагнитных колебаний.

В соответствии с величиной длины волны принята следующая классификация радиоволн и соответствующих им частот, как это показано на рис.3.

Рис. 3. Классификация радиоволн в зависимости от длины волны

Радиоволны каждого из диапазонов имеют свои особенности распространения, обусловленные строением атмосферы (рис. 4) и влиянием поверхности земли.

Нижний слой атмосферы, непосредственно прилегающий к поверхности Земли и простирающийся на высоту до 10-15 км, называют тропосферой. В тропосфере формируются облака, выпадают осадки, возникают ветры и воздушные течения. Состояние воздуха в тропосфере характеризуется такими параметрами, как давление, температура и влажность.

С увеличением высоты над поверхностью Земли плотность воздуха уменьшается, понижается влажность и температура, но иногда могут происходить обратные явления, что сказывается на распространении ультракоротких волн. Проводимость воздуха очень мала, поэтому в тропосфере радиоволны длиннее 0,3 м практически не поглощаются. За тропосферой располагается слой, называемый стратосферой, простирающийся на высоту до 60 км. В этом слое воздух находится в еще более разреженном состоянии, однако проводимость его невелика и не оказывает влияния на распространение радиоволн.

На расстоянии от Земли 60 км и больше (400-600 км) простирается ионосфера. Под действием ультрафиолетовых и космических лучей, солнца и звезд, потоков космических частиц, излучаемых космическими телами, происходит ионизация газов. При этом ионосфера становится токопроводящей. Проводимость ионизированной среды определяется количеством электронов, находящихся в 1 см 3 газа, т.е. электронной плотностью. Плотность электронов с заходом солнца убывает.

Степень ионизации на высоте непостоянна, однако на определенных высотах наблюдается максимум ионизации. Это объясняется неоднородностью слоистой структуры ионосферы, по-разному влияют на распространение радиоволн различной длины.

В ионосфере различают четыре слоя: Д, Е, F₁ и F₂ ,которые в зависимости от солнечной активности располагаются соответственно на высотах 60-90; 90-150; 160-200; 220-320 км. Самый нижний слой Д существует только в дневные часы и является основной поглощающей областью для коротких и средних волн и отражающей – для длинных волн. Слой Е обладает большим постоянством свойств: он отражает средние волны (а также длинные волны в ночное время) и в некоторых случаях короткие волны. Слой F днем в летние месяцы состоит в свою очередь, из двух слоев: слоя F₁, имеющего общие свойства со слоем Е, и F₂, являющегося основным отражающим слоем для коротких волн. В остальное время наблюдаются только отражающие свойства слоя F₂. Этот слой используется для обеспечения дальней радиосвязи. Его высота и концентрация электронов в нем изменяются в течение суток и зависят от времени года.

Распространение радиоволн в атмосфере сопровождается следующими явлениями:

1. Дифракция радиоволн – явление огибания радиоволнами препятствий на пути распространения. Дифракция тем меньше, чем меньше длина волны.

2. Изменение (искривление) направления распространения радиоволн в неоднородной среде за счет преломления (рефракции) и отражения радиоволн от неоднородностей.

При интерференции двух волн интерференционные максимумы находятся в тех точках, в которых колебания, соответствующие обеим волнам, совершаются с разностью фаз, равной 0 или кратной 2π. Интерференционные минимумы находятся в точках, в которых разность фаз колебаний равна нечетному числу π.

4. Рассеяние и затухание радиоволн в атмосфере.

Рассеяние энергии. С увеличением расстояния от излучателя (антенны) плотность потока энергии в определяемой точке пространства уменьшается. Для выявления этой зависимости допустим, что вся мощность, которую излучает антенна, распространяется во все стороны равномерно, не испытывая поглощения. Если предположить существование вокруг антенны некоторой сферической поверхности, мощность, проходящая через единицу поверхности сферы, в центре которой находится излучатель, определится величиной модуля вектора Умова-Пойнтинга:

где: П – плотность потока энергии, Вт/м 2 ;

Р_∑ - мощность, излучаемая антенной, Вт;

r – расстояние от излучателя до точки приема, м.

Таким образом, величина плотности потока энергии радиоволны с увеличением расстояния от антенны убывает пропорционально квадрату расстояния.

При распространении радиоволн их энергия для рассматриваемой точки местности непрерывно уменьшается не только из-за явления рассеяния. Часть энергии радиоволн теряется при образовании токов проводимости в почве и в различных металлических предметах, так как под действием изменяющегося электрического и магнитного полей в проводниках появляется электрический ток вихревого характера, энергия которого частично превращается в тепло. Явление преобразования энергии радиоволн в другие виды энергии получило название поглощение энергии. В результате происходит затухание радиоволн.

Данные свойства обусловливают распространение радиоволн вдоль Земной поверхности или путем многократных отражений от Земли и от ионосферы (рис.4). В связи с этим различают поверхностные и пространственные радиоволны.

Свойства радиоволн в общем случае проявляются по разному в зависимости от длины волны

Длинные волны обладают явно выраженной дифракции вокруг поверхности Земли и больших препятствий, хорошо отражаются от ионосферы и Земли. Для них малы потери энергии в атмосфере и земной поверхности. Поэтому длинные волны распространяются на достаточно большие расстояния в виде поверхностных (до тысячи км) и пространственных (тысячи км) волн, как это показано на рис.5.

Рис.4. Виды радиоволн

Средние волны обладают дифракцией и способны преломляться в ионосфере и отражаться от Земли. Поэтому они также распространяются в виде поверхностных и пространственных волн (рис.6).

Рис.5. Распространение длинных волн

Рис.6. Распространение средних волн

Однако, у них дифракция выражена слабее и больше затухание в в земной поверхности. Поэтому дальность устойчивой радиосвязи на средних волнах несколько меньше чем длинных.

Для коротких волн характерно преломление в ионосфере и отражение от Земли. Так как короткие волны имеют незначительную дифракцию, то они распространяются в основном в виде пространственных волн (рис.7). Дальность связи составляет тысячи км даже при невысокой мощности передатчика. Однако, практическое использование коротких волн затруднено, что обусловлено следующими явлениями:

Рис.7. Распространение коротких волн

1. Наличие так называемого замирания (фединга), нарушающего устойчивость радиосвязи. Это обусловлено с тем, что поле в точке приема является результатом интерференции разных волн. Фазы этих волн могут быть разными или случайно изменяться при изменении состояния атмосферы. Поэтому возможно уменьшение уровня и даже пропадание сигнала в точке приема.

Рис.2. Виды поляризации радиоволн

Картина распространения вертикально поляризованной радиоволны вдоль оси X условно представлена на рис.1.

где: с – скорость света; Т – период, а f – частота электромагнитных колебаний.

Рис. 3. Классификация радиоволн в зависимости от длины волны

Распространение радиоволн в атмосфере сопровождается следующими явлениями:

4. Рассеяние и затухание радиоволн в атмосфере.

где: П – плотность потока энергии, Вт/м 2 ;

Р_∑ - мощность, излучаемая антенной, Вт;

r – расстояние от излучателя до точки приема, м.

Свойства радиоволн в общем случае проявляются по разному в зависимости от длины волны

Рис.4. Виды радиоволн

Рис.5. Распространение длинных волн

Рис.6. Распространение средних волн

Рис.7. Распространение коротких волн

Радиоволна – это электромагнитная волна, частота которой может достигать 3 терагерц, распространяющаяся в пространстве без искусственного волновода.

Радиоволнами, в широком смысле, являются всевозможные волновые процессы электромагнитного поля в линиях передачи, аппаратуре и природных условиях. В вакууме они распространяются со скоростью света. К естественным источникам радиоволн относятся астрономические объекты и вспышки молний. Искусственно созданные радиоволны используются для подвижной и стационарной радиосвязи, радиолокации, радионавигации, спутниковой связи, радиовещания, организации беспроводной компьютерной сети и т.п. Радиоволны могут классифицироваться следующим образом:

Согласно ГОСТ 24375-80 радиоволны делятся на крайне низкие, сверхнизкие, инфранизкие, очень низкие, низкие, средние, высокие, очень высокие, ультравысокие, сверхвысокие, крайне высокие и гипервысокие.
По способу распространения радиоволны делятся на прямые, поверхностные, направляемые, пространственные (ионосферные) и тропосферные. Прямые радиоволны распространяются в свободном пространстве от одного объекта к другому. Для данного вида волн влиянием атмосферы, Земли и посторонних предметов можно пренебречь. Поверхностные (земные) волны распространяются вдоль сферической поверхности Земли. К тропосферным волнам относятся радиволны ультравысокочастотные и волны очень высокой частоты, которые распространяются благодаря рассеянию на неоднородностях атмосферы на расстояние не более 1000 километров. Направляемы радиоволны распространяются в направляющих системах - радиоволноводы.

Влияние атмосферы на распространение радиоволн

Атмосфера – это газовая оболочка, которая окружает Землю и состоит из трех слоев: тропосферы (0-15 километров), стратосферы (от 15 до 60 километров) и ионосферы (от 60 до 20 000 километров).

Готовые работы на аналогичную тему

На распространение радиоволн в слоях атмосферы оказывают влияние такие явления как:

Усиливающая или ослабляющая интерференция волн, которые приходят в принимающему объекту.
Отражение от построек и растений на поверхности Земли.
Поглощение радиоволн метеорологическими осадками и газами.
Отражение радиоволн от ионосферы.
Отражение от поверхности Земли.
Искривление волн тропосфере.
Огибание волнами поверхности Земли.

Схема влияния атмосферных явлений на распространение радиоволн изображена на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема влияния атмосферных явлений на распространение радиоволн. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: ПРД - передатчик; ПРМ - приемник; а - огибание Земли (дифракция); б - рефракция (искривление радиоволн); в - отражение от ионосферы; г - отражение от Земли ; д - прямое прохождение.

Ионосферой оказывается существенное влияние на распространение радиоволн. Некоторая часть радиоволн проходит через нее, а другая отражается, при этом отражение может происходить от разных слоев, в зависимости от длины волны. В процессе распространения поверхностных радиоволн их энергия частично поглощается Землей. При этом объем поглощения энергии волн зависит от их длины. Поверхностные волны в процессе распространения огибают поверхность планеты и встречают на пути препятствия - дифракция.

Распространение радиоволн в тропосфере зависят от ее состояния и процессов, происходящих в ней. Состояние тропосферы определяется давлением, температурой и влажностью. Здесь сосредоточены около 75 % всей массы атмосферы и почти вся ее влага. В ней происходят такие процессы, как формирование погоды (образование снега дождя, облачности и т.п.) и перемешивание воздушных масс. В тропосфере происходит рефракция (искривление направления распространения радиоволн), поглощение, рассеяние неоднородностями рассеяние и поглощения гидрометеорами (капли дождя, туман, частицы снега и т.п.).

Рефракция радиоволн в тропосфере связана с изменением диэлектрической проницаемости в ней - изменение коэффициента преломления волны. Она делится на положительную и отрицательную. Положительная рефракция возникает при условии, что удельная влажность воздуха не изменяется с высотой, а температура снижается пропорционально увеличению высоты. Если метеорологические условия в тропосфере сложились таким образом, что коэффициент преломления радиоволны возрастает с высотой, то такая рефракция называется отрицательной или пониженной, которая может возникать, например, в результате переноса масс холодного воздуха с берега на более теплое море или при снегопаде. Для науки особый интерес представляют сверхрефракция и критическая рефракция. При критической рефракции дальность работы современных радиосредств значительно выше, чем при нормальной, а возникает она в том случае, если влажность убывает с высотой также, как и при нормальной, температура меняется медленнее. Сверхрефракция может наблюдаться, когда температура снижается медленнее, а влажность значительно быстрее, чем при нормальной рефракции. В данном случае дальность действия радиосредств может существенно возрасти, потому что распространение волн происходит вдоль тропосферного волновода.

РАСПРОСТРАНЕ́НИЕ РАДИОВО́ЛН, процессы передачи электромагнитных волн радиодиапазона в пространстве от одного места к другому, в частности от передатчика к приёмнику. В естеств. условиях Р. р. происходит в разл. средах – в атмосфере, космич. плазме, в приповерхностном слое Земли. Р. р. существенно зависит от длины волны, освещённости земной атмосферы Солнцем, от трассы распространения (вертикальная, наклонная и др.) и от ряда др. факторов.

Радиоволна

Длина волны(λ) — это расстояние между соседними гребнями волны.
Амплитуда(а) — максимальное отклонения от среднего значения при колебательном движении.
Период(T) — время одного полного колебательного движения
Частота(v) — количество полных периодов в секунду

Существует формула, позволяющая определять длину волны по частоте:

Где: длина волны(м) равна отношению скорости света(км/ч) к частоте (кГц)

Длинные волны(ДВ) v = 150—450 кГц (λ = 2000—670 м).

Этот тип радиоволны обладает свойством огибать препятствия, используется для связи на большие расстояния. Также обладает слабой проникающей способностью, так что если у вас нет выносной антенны, вам вряд ли удастся поймать какую-либо радиостанцию.

Средние волны (СВ) v = 500—1600 кГц (λ = 600—190 м).

Эти радиоволны хорошо отражаются от ионосферы, находящейся на расстоянии 100-450 км над поверхностью земли.Особенность этих волн в том, что в дневное время они поглощаются ионосферой и эффекта отражения не происходит. Этот эффект используется практически, для связи, обычно на несколько сотен километров в ночное время.

Короткие волны (КВ) v= 3—30 МГц (λ = 100—10 м).

Подобно средним волнам, хорошо отражаются от ионосферы, но в отличии от них, не зависимо от времени суток. Могут распространяться на большие расстояния(несколько тысяч км) за счет пере отражений от ионосферы и поверхности земли, такое распространение называют скачковым. Передатчиков большой мощности для этого не требуется.

Ультракороткие Волны(УКВ) v = 30 МГц — 300 МГц (λ = 10—1 м).

Эти волны могут огибать препятствия размером в несколько метров, а также имеют хорошую проникающую способность. За счет таких свойств, этот диапазон широко используется для радио трансляций. Недостатком является их сравнительно быстрое затухание при встрече с препятствиями.
Существует формула, которая позволяет рассчитать дальность связи в УКВ диапазоне:

Так к примеру при радиотрансляции с останкинской телебашни высотой 500 м на приемную антенну высотой 10 м, дальность связи при условии прямой видимости составит около 100 км.

Высокие частоты (ВЧ-сантиметровый диапазон) v = 300 МГц — 3 ГГц (λ = 1—0,1 м).
Не огибают препятствия и имеют хорошую проникающую способность. Используются в сетях сотовой связи и wi-fi сетях.
Еще одной интересной особенностью волн этого диапазона, является то, что молекулы воды, способны максимально поглощать их энергию и преобразовывать ее в тепловую. Этот эффект используется в микроволновых печах.
Как видите, wi-fi оборудование и микроволновые печи работают в одном диапазоне и могут воздействовать на воду, поэтому, спать в обнимку с wi-fi роутером, длительное время не стоит.

Крайне высокие частоты (КВЧ-миллиметровый диапазон) v = 3 ГГц — 30 ГГц (λ = 0,1—0,01 м).
Отражаются практически всеми препятствиями, свободно проникают через ионосферу. За счет своих свойств используются в космической связи.

AM — FM

Зачастую, приемные устройства имеют положения переключателей am-fm, что же это такое:

AM — амплитудная модуляция

Это изменение амплитуды несущей частоты под действием кодирующего колебания, к примеру голоса из микрофона.
АМ — первый вид модуляции придуманный человеком. Из недостатков, как и любой аналоговый вид модуляции, имеет низкую помехоустойчивость.

FM — частотная модуляция

Это изменение несущей частоты под воздействие кодирующего колебания.
Хотя, это тоже аналоговый вид модуляции, но он имеет более высокую помехоустойчивость чем АМ и поэтому широко применяется в звуковом сопровождении ТВ трансляций и УКВ вещании.

На самом деле у описанных видом модуляции есть подвиды, но их описание не входит в материал данной статьи.

Еще термины

Дифракция — явление, возникающее при встрече радиоволны с препятствиями, в результате чего, волна может менять амплитуду, фазу и направление.
Данное явление объясняет связь на КВ и СВ через ионосферу, когда волна отражается от различных неоднородностей и заряженных частиц и тем самым, меняет направление распространения.
Этим же явлением объясняется способность радиоволн распространяться без прямой видимости, огибая земную поверхность. Для этого длина волны должна быть соразмерна препятствию.

Читайте также: