Влияние земной атмосферы на распространение радиоволн

Атмосфера - газообразная оболочка Земли, простирающаяся до высоты примерно 200000 км. По влиянию на распространение радиоволн в атмосфере выделяют три области:

· тропосферу (7…18 км);

· стратосферу (до 50…60км);

· ионосферу (60…350 км).

По способу распространения в атмосфере радиоволны делятся на поверхностные (земные), распространяющиеся вдоль поверхности Земли, и пространственные, идущие от антенны в пространство с последующим отражением от верхних слоев ионосферы.

В процессе распространения поверхностных волн их энергия частично поглощается Землей. Поглощение энергии тем больше, чем меньше длина волны. Поверхностные волны при распространении огибают земную поверхность и встречающиеся на пути препятствия. Это явление носит название дифракции.

При прохождении через слои атмосферы, имеющие различные диэлектрические постоянные, радиоволны преломляются подобно лучу света при переходе из одной среды в другую. В результате этого траектория волны искривляется. Отклонение радиоволн от прямолинейного направления называется рефракцией.

Радиоволны диапазонов ДВ, ГКМВ и ДКМВ могут быть поверхностными и пространственными, т. е. отраженными от слоев ионосферы.

Наиболее существенное влияние на распространение радиоволн (РРВ) оказывает ионосфера, состоящая из слоев D, E, F, имеющих различную степень ионизации (рис.2.3...2.4.).

Слой D. Высота 60 - 80 км. Существует только в дневные часы. Критическая частота слоя D (т. е. самая большая частота радиоволны, которая при вертикальном падении на ионизированный слой последним отражается) около 0,7 Мгц (λ = 450 м ). Волны длиной менее 450 м слоем D не отражаются. В целом роль слоя D в распространении радиоволн по сравнению с другими невелика.

Слой Е является наиболее устойчивым по отношению к суточным и годовым изменениям. Он существует зимой и летом в любое время суток. Высота почти постоянна. Нижняя граница на высоте 110 - 120 км. Критическая частота слоя около полудня достигает 4,5 МГц(λ = 70 м). С наступлением темноты критическая частота снижается до 0,88 - 0,90 МГц(λ = 350 м).

Слой F1. Существует только летом и днем. Высота нижней границы около 200 - 250 км. Критическая частота 5,5 Мгц (λ = 50 м).

Слой F2. Подвержен сильным дневным и годовым изменениям. Зимой в дневное время расположен на высоте 220 - 240 км. В ночное время высота возрастает до 300 - 350 км. Критическая частота слоя колеблется от 3 МГц(λ = 100 м ) ночью до 13 Мгц(λ = 23 м ) в дневные часы зимних месяцев. Летом суточные изменения в слое F2 умереннее.

Классификация диапазонов радиоволн Таблица 2.1.

А Особенности распространения длинных радиоволн

К длинным относят радиоволны с длиной волны 1-10 км. Радиоволны этого диапазона распространяются поверхностным и пространственным лучами (рис.2.3).

Поверхностный луч хорошо огибает сферическую поверхность Земли и различные препятствия на ней, благодаря ярко выраженной дифракции радиоволн. Поглощение энергии поверхностного луча незначительно, поэтому он распространяется на большие расстояния.

Рис.2.3. Особенности распространения длинных и средних радиоволн

Пространственный луч отражается от слоя D (высота слоя 60 - 80 км) в дневное время и от слоя Е (высота слоя 110 -120 км) в ночное и может быть использован для радиосвязи. Ночью за счет отражения от слоя Е дальность связи возрастает. Из-за многократного отражения пространственного луча от Земли и ионосферы дальность распространения может быть достаточно большой. Однако, вследствие большого поглощения в ионосфере, требуется значительная мощность излучения. В диапазоне ДВ на качество принимаемых сигналов существенным образом влияют атмосферные и промышленные помехи.

Диапазон используется для целей дальней радионавигации и радиовещания.