Распространение длинных волн

К диапазону ДВ (километровые волны) относят радиоволны длиной 1000...10000 м (частоты 300...30 кГц). Длинные волны вследствие отсутствия поглощения Землей, которая практически является для них проводником, и большого дифракционного поля распространяется земной волной на сравнительно большие расстояния (при использовании профессионального приема). Однако уже на расстояниях 1000...2000 км поле ионосферной волны значительно превышает поле земной волны.

Как отмечалось выше, в диапазоне ДВ приближение геометрической оптики не выполняется. Современные теории распространения ДВ базируются на распространении этих волн в сферическом волноводе, нижней стенкой которого является поверхность Земли, а верхней — днем слой , ночью слой . Сложность физических процессов при распространении радиоволн в таком волноводе обусловлена следующими причинами: сферичностью Земли и ионосферы; размытостью и конечной проводимостью нижней границы ионосферы, ее анизотропными свойствами за счет влияния магнитного поля Земли; конечной проводимостью и сложным рельефом земной поверхности.

Волноводная теория показывает, что, как и в идеальном волноводе, поле в точке приема представляет результат интерференции множества волн, претерпевших -кратное отражение от стенок волновода. Каждая -составляющая, называемая парциальной волной, распространяется по наклонной по отношению к оси волновода траектории. Каждой парциальной волне соответствует свой угол падения на стенки волновода. От этого угла зависит коэффициент отражения от стенок, т.е. закон затухания волны.

Быстрое затухание волн с высокими номерами приводит к тому, что с увеличением расстояния все меньшее число мод оказывается существенным при формировании поля в точке приема. Структура поля в точке приема зависит от времени суток. Ночью в формировании поля участвует большее число волн, чем днем, поскольку в темное время суток исчезает слой и затухание всех волн уменьшается.

Необходимо отметить еще одну особенность распределения поля с расстоянием, характерную для диапазона длинных волн. Измерения показывают, что на расстоянии около 20 000 км от излучателя (точка антипода, находящаяся на противоположной стороне земного шара) напряженность поля возрастает (рисунок ?). В антиподе амплитуда поля превышает ее значения в середине трассы в 6...7 раз. Теория волноводного распространения подтверждает существование эффекта антипода в сферическом волноводе. Чисто качественно его можно объяснить как результат «стекания» в эту область волн, приходящих с разных направлений, т.е. волны, огибающие Землю, у антипода складываются в фазе.

Область применения этих волн определяется особенностями их распространения. Относительно малое затухание поля в тракте распространения и устойчивость по отношению к ионосферным возмущениям делают рациональным использованием волн для связи на дальние расстояния, простирающиеся до антипода. Однако малая частотная емкость этого диапазона (всего 29,7 кГц) позволяет применять только телеграфные системы с малыми скоростями телеграфирования (например, работа ключом).