Распространение длинных и коротких волн [2].
Отразившись от ионосферы, короткие волны возвращаются к Земле, оставив под
собой сотни километров «мертвой зоны». Пропутешествовав к ионосфере и обратно,
волна не «успокаивается», а отражается от поверхности Земли и вновь
устремляется к ионосфере, где опять отражается и т. д. Так, многократно
отражаясь, радиоволна может несколько раз обогнуть земной шар.
Установлено, что высота отражения зависит в первую очередь от длины волны. Чем
короче волна, тем на большей высоте происходит ее отражение и, следовательно,
больше «мертвая зона». Эта зависимость верна лишь для коротковолновой части
спектра (примерно до 25–30 МГц). Для более коротких волн ионосфера прозрачна.
Волны пронизывают ее насквозь и уходят в космическое пространство.
Из рисунка видно, что отражение зависит не только от частоты, но и от
времени суток. Это связано с тем, что ионосфера ионизируется солнечным
излучением и с наступлением темноты постепенно теряет свою отражательную
способность. Степень ионизации также зависит от солнечной активности, которая
меняется в течение года и из года в год по семилетнему циклу.
Отражательные слои ионосферы и распространение коротких волн
в зависимости от частоты и времени суток [1].
Распространение коротких и ультракоротких волн [2].
Радиоволны УКВ диапазона по свойствам в
большей степени напоминают световые лучи. Они практически не отражаются от ионосферы,
очень незначительно огибают земную поверхность и распространяются в пределах
прямой видимости. Поэтому дальность действия ультракоротких волн невелика. Но в
этом есть определенное преимущество для
радиосвязи. Поскольку в диапазоне УКВ
волны распространяются в пределах прямой видимости, то можно располагать
радиостанции на расстоянии 150–200 км друг от друга без взаимного влияния. А
это позволяет многократно использовать одну и ту же частоту соседним станциям.
Свойства радиоволн диапазонов ДЦВ и 800 МГц еще более близки к световым лучам и
потому обладают еще одним интересным и важным свойством. Вспомним, как устроен
фонарик. Свет от лампочки, расположенной в фокусе рефлектора, собирается в
узкий пучок лучей, который можно
послать в любом направлении. Примерно то же самое можно проделать и с
высокочастотными радиоволнами. Можно их собирать зеркалами-антеннами и посылать
узкими пучками. Для низкочастотных волн такую антенну построить невозможно, так
как слишком велики были бы ее размеры (диаметр зеркала должен быть намного
больше, чем длина волны). Возможность направленного излучения волн позволяет
повысить эффективность системы связи.
Связано это с тем, что узкий луч обеспечивает меньшее рассеивание энергии в
побочных направлениях, что позволяет применять менее мощные передатчики для
достижения заданной дальности связи. Направленное излучение создает меньше
помех другим системам связи, находящихся не в створе луча.
При приеме радиоволн также могут использоваться достоинства направленного
излучения. Например, многие знакомы с параболическими спутниковыми антеннами,
фокусирующими излучение спутникового передатчика в точку, где установлен
приемный датчик. Применение направленных приемных антенн в радиоастрономии
позволило сделать множество фундаментальных научных открытий. Возможность
фокусирования высокочастотных радиоволн обеспечила их широкое применение в
радиолокации, радиорелейной связи, спутниковом вещании, беспроводной передаче
данных и т.п.
Параболические направленные антенны [1].
Необходимо отметить, что с уменьшением длины волны возрастает их затухание
и поглощение в атмосфере. В частности на распространение волн короче 1 см начинают влиять такие явления как туман, дождь, облака, которые могут стать серьезной помехой,
сильно ограничивающей дальность связи.
Мы выяснили, что волны радиодиапазона обладают различными свойствами
распространения, и каждый участок этого диапазона применяется там, где лучше
всего могут быть использованы его преимущества.
2. Диапазон
С учётом особенностей распространения,
генерации и (отчасти) излучения весь диапазон радиоволн принято делить на
ряд меньших диапазонов: сверхдлинные волны, длинные волны, средние волны,
короткие волны, метровые волны, дециметровые волны, сантиметровые волны,
миллиметровые волны и субмиллиметровые волны (табл. 1). Деление радиочастот на
диапазоны в радиосвязи установлено международным регламентом радиосвязи (табл.
2). Все это официальные, четко отграниченные участки спектра.
В то же время термин "диапазон" в зависимости от контекста может
применяться для обозначения какого-то произвольного участка
радиоволн/радиочастот (например - "любительский диапазон", "диапазон
подвижной связи", "диапазон low band", "диапазон 2,4
ГГц" и т.п.)
Табл. 1. — Деление всего диапазона радиоволн на меньшие диапазоны.
Название поддиапазона
Длина волны, м
Частота колебаний, гц
Сверхдлинные волны
более 104 м
менее 3x104
Длинные волны
104—103 м
3x104—3x105
Средние волны
103—102 м
3x105—3x106
Короткие волны
102—10 м
3x106—3x107
Метровые волны
10—1 м
3x107—3x108
Дециметровые волны
1—0,1 м
3x108—3x1010
Сантиметровые волны
0,1—0,01 м
3x1010—3x1011
Миллиметровые волны
0,01—0,001
3x1011—6x1012
Субмиллиметровые волны
10+3—5x10+5
- - - - - - - - - - - - - -
Табл. 2.1. — Диапазон радиочастот
Наименование диапазона
Границы диапазонов
основной термин
параллельный термин
1-й
диапазон частот
2-й диапазон частот
3-й диапазон частот
4-й диапазон частот
5-й диапазон частот
6-й диапазон частот
7-й диапазон частот
8-й диапазон частот
9-й диапазон частот
10-й диапазон частот
11-й диапазон частот
12-й диапазон частот
Крайне
низкие КНЧ
Сверхнизкие СНЧ
Инфранизкие ИНЧ
Очень низкие ОНЧ
Низкие частоты НЧ
Средние частоты СЧ
Высокие частоты ВЧ
Очень высокие ОВЧ
Ультравысокие УВЧ
Сверхвысокие СВЧ
Крайне высокие КВЧ
Гипервысокие ГВЧ
3—30 гц
30—300 гц
0,3—3 кгц
3—30 кгц
30—300 кгц
0,3—3 Мгц
3—30 Мгц
30—300 Мгц
0,3—3 Ггц
3—30 Ггц
30—300 Ггц
0,3—3 Тгц
Табл. 2.2. — Диапазон радиоволн
Наименование диапазона
Границы диапазонов
основной термин
параллельный термин
1-й
диапазон частот
2-й диапазон частот
3-й диапазон частот
4-й диапазон частот
5-й диапазон частот
6-й диапазон частот
7-й диапазон частот
8-й диапазон частот
9-й диапазон частот
10-й диапазон частот
11-й диапазон частот
12-й диапазон частот
Декамегаметровые
Мегаметровые
Гектокилометровые
Мириаметровые
Километровые
Гектометровые
Декаметровые
Метровые
Дециметровые
Сантиметровые
Миллиметровые
Децимиллиметровые
100—10 мм
10—1 мм
1000—100 км
100—10 км
10—1 км
1—0,1 км
100—10 м
10—1 м
1—0,1 м
10—1 см
10—1 мм
1—0,1 мм
2.1. Динамический
диапазон
Динамический диапазон радиоприемного устройства - это отношение максимально
допустимого уровня принимаемого сигнала (нормируется уровнем нелинейных
искажений) к минимально возможному уровню принимаемого сигнала (определяется
чувствительностью устройства) выраженное в децибелах. Другими словами - это
разность между максимальным и минимальным значениями уровней сигналов, при
которых еще не наблюдается искажений. Причиной этих искажений является
нелинейность усилительного тракта рассматриваемого устройства. Чем шире ДД, тем
более сильные сигналы способно принимать устройство без искажений. Динамический
диапазон шире у дорогих приемников, хотя сравнивать их по этому параметру
практически невозможно, т.к. он очень редко указывается в характеристиках.
2.2. Распределение спектра
Радиоволны (радиочастоты), используемые в радиотехнике, занимают область, или более научно – спектр от 10 000 м (30 кГц) до 0.1 мм (3 000 ГГц). Это только часть обширного спектра электромагнитных волн. За радиоволнами (по убывающей длине) следуют тепловые или инфракрасные лучи. После них идет узкий участок волн видимого света, далее – спектр ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма лучей – все это электромагнитные колебания одной природы, отличающиеся только длиной волны и, следовательно, частотой. Хотя весь спектр разбит на области, границы между ними намечены условно. Области следуют непрерывно одна за другой, переходят одна в другую, а в некоторых случаях перекрываются. Международными соглашениями весь спектр радиоволн, применяемых в радиосвязи, разбит на диапазоны:
