ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН РАЗЛИЧНЫХ ДИАПАЗОНОВ, ИХ ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

АННОТАЦИЯ

В статье автор пытается проанализировать особенности радиоволн различных частотных диапазонов и выделить их преимущества и недостатки.

Ключевые слова: радиоволны, волны, распространение.

Ни для кого не секрет, что радиосвязь получила широкое применение в осуществлении коммуникаций, сыграла огромную роль в развитии техники и является неотъемлемой частью нашей жизни. Предлагаю рассмотреть основные принципы распространения радиоволн различных диапазонов, их особенности, преимущества и недостатки.

Характер распространения радиоволн может зависеть от различных факторов, таких как: длина волны, кривизна Земли, состав атмосферы, время суток и года, состояние ионосферы, магнитного поля Земли либо метеорологических условий.

Радиоволны в общем случае можно разделить на два вида:

1) Радиоволны, распространяющиеся над поверхностью Земли и огибающие ее в результате дифракции, носят название поверхностные или земные волны.

2) Радиоволны, распространяющиеся под углом к поверхности Земли, называются пространственными. Они, в свою очередь, подразделяются на ионосферные и тропосферные. Под ионосферными понимаются волны, отраженные или рассеянные ионосферой, а под тропосферными – волны, отраженные или рассеянные неоднородными слоями тропосферы.

Ионосферой называется область атмосферы, располагающаяся на расстоянии приблизительно 50-1000 километров над поверхностью Земли. В этой области плотность воздуха весьма мала, и воздух ионизирован, то есть имеется большое число свободных электронов.

Ионизированный воздух серьёзно влияет на распространение радиоволн. Днем образуется четыре регулярных слоя D, Е, F1 и F2. Наибольшую ионизацию имеет слой F2. С наступлением ночи ионизирующее излучение резко исчезает, и происходит восстановление нейтральных молекул и атомов, что приводит к уменьшению степени ионизации. Ночью полностью исчезают слои D и F1, ионизация слоя Е значительно уменьшается, а слой F2 сохраняет ионизацию с некоторым ослаблением.

Рассмотрим классификацию радиоволн по частотным диапазонам, особенности, преимущества и недостатки волн различных диапазонов:

1) Мириаметровые и километровые волны (СДВ и ДВ диапазоны). Данные радиоволны распространяются на частотах 3-30 кГц (СДВ) и 30-300 кГц (ДВ). Напряженность поля этих волн убывает с расстоянием довольно медленно, так как поглощение их энергии земной или водной поверхностью невелико.

Волны СДВ и ДВ диапазонов обладают рядом преимуществ: способность проникать в толщу воды и распространяться в некоторых видах почвы; способность обеспечивать связь на тысячи километров; дальность связи мало зависит от ионосферных возмущений; постоянство параметров радиолинии обеспечивает стабильный уровень сигнала в точке приема.

Также они имеют следующие недостатки: эффективное излучение достигается использованием громоздких антенных устройств; поскольку размеры реально выполняемых антенн меньше длины волны, то компенсация пониженной их эффективности достигается увеличением мощности передатчиков до сотен и более кВт; достаточно большой уровень промышленных и атмосферных помех; зависимость уровня сигнала в точке приема от времени суток.

Областью применения таких волн может быть связь с подводными объектами, подземная связь, связь в дальней авиации и ВМФ.

2) Гектометровые волны (СВ) распространяются на частотах 300-3000 кГц и заметно поглощаются в ионосфере и почве плохой и средней проводимости. В ночное время летом и в течение большей части суток зимой дальность связи, обеспечиваемая ионосферной волной, достигает тысячи километров. Средневолновые АФУ оказываются достаточно эффективными и имеют приемлемые габариты. Кроме того, волны СВ-диапазона могут похвастаться малой зависимостью от ионосферных возмущений и магнитных бурь. Но нельзя не заметить, что средние волны имеют достаточно большой уровень взаимных и атмосферных помех, а дальность связи на СВ в дневное время летом всегда ограничена, так как она возможна лишь земной волной.

Средневолновые радиостанции чаще всего применяются в арктических районах, как резервные в случаях потери широко используемой коротковолновой радиосвязи из-за ионосферных и магнитных возмущений, а также в дальней авиации и ВМФ.

3) Метровые волны (УКВ) включают в себя ряд участков частотного диапазона, обладающих огромной частотной емкостью. Пространственные волны проходят через ионосферу, не отражаясь от нее. Распространение УКВ происходит прямолинейно, максимальная дальность ограничивается дальностью прямой видимости, и это является их главным недостатком. Но стоит заметить, что условия распространения в основном не зависят от времени суток и годa, солнечной активности, а огромная частотная ёмкость позволяет использовать помехоустойчивые широкополосные сигналы для большого числа одновременно работающих станций.

4) Особое место получили декаметровые волны (KB). Они могут распространяться и как земные (поверхностные), и как ионосферные (пространственные) волны. Их частотный диапазон располагается на частотах 3-30 МГц. Земные волны распространяются на расстояния, не превышающие нескольких десятков километров, так как они испытывают значительное поглощение в земле, увеличивающееся с ростом частоты. Ионосферные волны за счет отражения от ионосферы могут распространяться на большие расстояния. Их основное свойство заключается в том, что они слабо поглощаются нижними областями ионосферы и хорошо отражаются ее верхними областями. Это дает возможность использовать относительно маломощные радиостанции для ведения прямой связи в неограниченно широком диапазоне расстояний. Короткие волны распространяются на дальние расстояния путем многократного отражения от ионосферы и поверхности Земли. Расстояние «скачка» зависит от высоты отражающего слоя, рабочей частоты и диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости. Расстояние скачка меняется в зависимости от времени года, сезона и уровня солнечной активности, отраженный луч может обеспечить связь до 2000-4000 км.

Короткие волны, благодаря своей особой природе и преимуществам перед волнами других диапазонов, способны обеспечить прямую связь практически с любой точкой Земли, используя при этом передатчики не самой высокой мощности. За счёт своих преимуществ короткие волны получили широчайшее использование в гражданских и военных средствах радиосвязи.

Список литературы:

1. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972. – 333 с.