5.10. Классификация радиоволн по способам распространения

Радиоволнами, в соответствии с Международным Регламентом радиосвязи, установленным Международным Союзом Электросвязи (МСЭ), условно называются электромагнитные волны в диапазоне частот от 3 кГц до 300 ГГц (1 ГГц = 10⁹ Гц). В переводе на длины волн нижняя граница соответствует длине волны 100 км, а верхняя – 1 мм. Отметим, что в настоящее время в волоконно-оптических линиях связи МСЭ используются электро­магнитные волны с оптическими частотами вплоть до 10¹⁶Гц (0,03 мкм = 300 Å, 1Å = 10^-10м).

Радиоволны находят в современной науке и технике обширные, важные и многообразные применения. Прежде всего – использование радиоволн для передачи разного рода информации (телеграфия, телефония, фототелеграфия, телевидение). Затем – обнаружение различных объектов (радиолокация), управление на расстоянии устройствами (телеуправление) и др.

Радиоволны принято классифицировать по способу распространения и по диапазонному принципу. По способу распространения радиоволны делятся на: прямые; земные (поверхностные); тропосферные и ионосферные волны.

Радиоволны, распространяющиеся в однородной изотропной среде без потерь по прямолинейным траекториям и испытывающие убывание напряженности поля с расстоянием как 1/r за счет естественного сферического рассеивания, называются прямыми волнами.

Прямые волны используются, например, в радиолиниях космической, спутниковой, радиорелейной связи. На рис. 5.9 приведена схема радиорелейной линии связи, которая содержит оконечные станции А и В и две промежуточных станции А₁ и А₂. Расстояние между станциями, высоты подвеса антенн и их ДН подбираются таким образом, чтобы поверхность Земли не оказывала влияния на распространение радиоволн. Сигнал от станции А принимается приемной антенной станции А₁, усиливается, передается на станцию А₂, а затем на станцию В. На рис. 5.9. пунктир­ной линией показаны траектории лучей, которые могут быть не прямолинейными за счет рефрак­ции волн в тропосфере.

Волны, распространяю­щиеся в непосредственной бли­зости от сферической поверх­ности полупроводящей Земли, огибающей ее за счет явления дифракции и испытывающие поглощение в Земле, называютсяземными волнами.

Земные волны в основном используются на низких и очень низких частотах в низкоскоростных глобальных системах передачи информации и глобальных системах радионавигации.

Радиоволны, распространяющиеся на значительные расстояния за счет искривления траектории волны в тропосфере (рефракция волн), а также за счет рассеивания на неоднородностях тропосферы, получили название тропосферных волн.

Явление рефракции нестабильно и потому практически не используется для создания стационарных линий радиосвязи. Рефракция учитывается при оценке помех и взаимного влияния одних линий радиосвязи на другие. На практике применяются линии дальней тропосферной радиосвязи (линия ДТР), которые используют радиоволны, рассеянные на неоднородностях тропосферы. Такие системы позволяют осущест­вить радиосвязь до 2000 км. Линия ДТР состоит из двух подвижных приемопередающих станций, кото­рые располагаются в точках А и В (см. рис. 5.10) и которые имеют узкую ДН. Главные лепестки антенн ориентированы на определенную область тропосферы (точка С на рис. 5.10) и такую, которая обеспечивает эффективное рассеяние в направле­нии приемной станции.

Радиоволны, распространяющиеся на большие расстояния и огибающие земной шар в результате однократных либо многократных отражений от ионосферы, называются ионосферными волнами. Волны, рассеянные на неоднородностях ионосферы называют также ионосферными, но чаще рассеянными волнами.

Ионосферные волны широко используются в так называемых линиях коротковолновой связи. Линии коротковолновой связи позволяют осуществить радиосвязь практически на любое расстояние за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли. На рис. 5.11 приведены схема односкачковой (одно отражение от ионосферы) линии коротковолновой связи, с помощью которой можно обеспечить связь на расстояние до 4000 км. На этом рисунке линия из пункта А в пункт В показывает траекторию радиоволны.