Распространение радиоволн

Электромагнитные волны (радиоволны) создаются передающей антенной из электрических сигналов и предназначены для переноса энергии (информации) на большие расстояния. В точке приема радиоволны преобразуются с помощью приемной антенны в электрические сигналы.

Если антенна излучает энергию во все направления равномерно то напряженность: E≈5,5 √P/r электрического поля на расстоянии (r) зависит от мощности излучения (P) и расстояния.

Если антенна излучает энергию в заданном направлении то: E≈5,5 √DP/r где: D-коэффициент направленного действия показывает во сколько раз мощность измерения в заданном направлении больше средней мощности при ненаправленном излучении .

Приведенные формулы справедливы лишь для идеальной среды, у которой проводимость ровна 0; ε=1 и μ=1,таковой средой является космическое пространство. Реальное околоземное пространство отличается от идеального из-за наличия ионосферы, кроме того земная поверхность обладает проводимостью. Земля имеет шарообразную форму,(R=6400 км, длина экватора 40 тыс. км.). Поэтому при значительных расстояниях между точками приема и передачи нет прямой видимости между ними, радио волны как и всякие другие волны распространяются прямолинейно.

В тоже время радиоволны, как и другие волны, имеют способность преломляться, отражаться, и огибать препятствие, а также поглощаться средой, у которой проводимость больше нуля.

Передача Прием

При L=250 км , h=1 км

Радиосвязь может осуществляться как поверхностными волнами (над землей), так и пространственными, отражающимися от ионосферы.

Ионосфера – это область околоземного пространства, в которой происходит ионизация молекул газов (т. е. расчленение на ионы и свободные электроны), под действием солнечных и космических лучей.

Излучаят вертикально вверх радио импульсы и зная скорость распространения радиоволн и время через которое они возвратятся определили, что в дневное время суток существует 4 отражающих слоя: D; E; F1; F2 (формула определения высоты слоя h=V∆t/2=1,5 10^{8 .} ∆t ), а в ночное время существует только 2 слоя E и F2. Геофизические измерения показали, что в этих слоях существуют максимумы ионизации. Наличие слоев отражения можно объяснить неоднородностью газового состава земной атмосферы, а следовательно неодинаковым ионизирующим действиям солнечных лучей. Наибольшая ионизация наблюдается в слое F2.

Исчезновение слоев D и F1 в ночное время объясняется исчезновением ионизирующих солнечных лучей. Степень ионизации зависит так же и от времени года и периодов солнечной активности.

Способность ионосферы отображать радиоволны, объясняется тем что при переходе волн через слои с разной степенью ионизации происходит преломление волн, причем тем больше преломление, чем выше перепад степени ионизации и чем ниже частота радиоволн. То есть длинные волны преломляются сильнее чем короткие, а УКВ не преломляются вообще.

Отражение происходит из-за многократного преломления в неоднородностях слоев ионосферы. ДВ сильно преломляется, поэтому отражается от слабо ионизированного нижнего слоя Д, а КВ хуже преломляется, поэтому отражается от более высоких F слоев. УКВ вообще не отражается. Волны в ионосфере не только преломляются, но и поглощаются, и тем сильнее, чем больше плотность газа (т. е. в низких слоях атмосферы). Поглощение зависит и от частоты радиосигнала. Максимум поглощения наблюдается в СВ диапазоне, для более коротких (и более длинных) поглощение уменьшается (УКВ практически не затухают). Следует отметить, что эффективность отражения зависит так же и от угла излучения.