Для оценки характера распространения радиоволн того или иного диапазона необходимо знать электрические свойства материальных сред, в которых распространяется радиоволна, т.е. знатьи εА земли и атмосферы.
Закон полного тока в дифференциальной форме гласит, что
т.е. изменение во времени потока магнитной индукции обуславливает появление тока проводимости и тока смещения.
Запишем это уравнение с учетом свойств материальной среды:
Земля:
λ < 4 м - диэлектрик
4 м < λ < 400 м – полупроводник
λ > 400 м – проводник
Морская вода:
λ < 3 м - диэлектрик
3 cм < λ < 3 м – полупроводник
λ > 3 м – проводник
Для волны мириаметрового (CВД):
λ = 10 ÷ 100 км f = 3 ÷ 30 кГц
и километрового (ДВ):
λ = 10 ÷ 1 км f = 30 ÷ 300 кГц
диапазонов поверхность земли по своим электрическим параметрам приближается к идеальному проводнику, а ионосфера имеет наибольшую проводимость и наименьшую диэлектрическую проницаемость, т.е. близка к проводнику.
RV диапазонов CДВ и ДВ практически не проникают в землю и ионосферу, отражаясь от их поверхности и могут распространяться по естественным радиотрассам на значительные расстояния без существенной потери энергии поверхностными и пространственными волнами.
Т.к. длина волныСДВ диапазона соизмерима с расстоянием до нижней границы ионосферы, то понятие простой и поверхностной волны теряет смысл.
Процесс распространения RV рассматривается как происходящий в сферическом волноводе:
- внутренняя сторона - земля
- внешняя сторона (ночью - слой Е, днем - слой Д)
Волноводный процесс характеризуется незначительными потерями энергии.
Оптимальные RV – 25 ÷ 30 км
Критические RV (сильное затухание) - 100 км и более.
Присущи явления: - замирания, радиоэха.
Замирания (фединги) в результате интерференции RV, прошедших разные пути и имеющие разные фазы в точке приема.
Если в противофазе в точке приема поверхностная и пространственная волна, то это фединг.
Если в противофазе в точке приема пространственные волны, то это дальний фединг.
Радиоэхо - это повторение сигнала в результате последовательного приема волн, отразившихся от ионосферы разное число раз (ближнее радиоэхо) или пришедших в точку приема без и после огибания земного шара (дальнее радиоэхо).
Земная поверхность имеет устойчивые свойства , а места измерения условий ионизации ионосферы мало влияют на распространение RV СДВ диапазона, то величина энергии радиосигнала мало изменяется в течение суток, года и вэкстремальных условиях.
В диапазоне км волн хорошо выражены и поверхностная и пространственная волны (и днем, и ночью), особенно на волнах λ > 3 км.
Поверхностные волны при излучении имеют угол возвышения не более 3-4 градусов, а пространственные волны излучаются под большими углами к земной поверхности.
Критический угол падения RV км диапазона очень мал (днем на слой Д, а ночью на слой Е). Лучи с углами возвышения, близко к 90 ° отражаются от ионосферы.
Поверхностные волны км диапазона, благодаря хорошей дифракционной способности, могут обеспечить связь на расстояние до 1000 км и более. Однако с расстоянием эти волны сильно затухают. (На 1000 км поверхностная волна по интенсивности меньше пространственной).
На очень большие расстояния связь осуществляется только пространственной км волной. В области равной интенсивности поверхностной и пространственной волн наблюдается ближний фединг. Условия распространения км волн практически не зависят от сезона, уровня солнечной активности, слабо зависят от времени суток (ночью уровень сигнала больше).
Прием в км диапазоне редко ухудшается из-за сильных атмосферных помех (гроза).
При переходе от КМ (ДВ) км к гектометровому диапазону уменьшается проводимость земли и ионосферы. ε земли и приближается к ε атмосферы.
Возрастают потери в земле. Волны глубже проникают в ионосферу. На расстоянии в несколько сот км начинают преобладать пространственные волны, т.к. поверхностные поглощаются землей и затухают.
На расстоянии примерно 50-200 км поверхностные и пространственные волны равны по интенсивности и может проявляться ближний фединг.
Замирания частые и глубокие.
С уменьшением λ глубина замираний возрастает при уменьшении длительности запираний.
Особенно сильные замирания на λ больше 100 м.
Средняя длительность замираний колеблется от нескольких секунд (1 сек) до нескольких десятков секунд.
Условия радиосвязи в гектометровом диапазоне (СВ) зависят от сезона и времени суток, т.к. слой Д исчезает, а слой Е – выше, причем в слое Д большое поглощение.
Дальность связи ночью больше, чем днем.
Зимой условия приема улучшаются за счет уменьшения электронной плотности ионосферы и ослабляются в атмосферных полях. В городах прием сильно зависит от промышленных помех.