Классификация диапазонов радиоволн

Длинные волны (ДВ) распространяются в воздухе с малыми потерями на дальности до 3–5 тыс. км, однако, из-за больших размеров антенн и высокой мощности передатчиков, они применяются для односторонней связи «берег–судно» (сигналы точного времени, навигационное обеспечение).

Средние волны (СВ) распространяются как поверхностным лучом, который претерпевает значительные поглощения в земле, так и пространственным, который существует только ночью, а днем поглощается слоем D ионосферы. Поэтому дальность связи в этом диапазоне в ночные часы больше дальности связи днем. Устойчивая связь в любое время суток обеспечивается поверхностной волной и составляет несколько сотен километров. В ночные часы, из-за интерференции земной и поверхностной волн, на больших расстояниях возникают замирания (фединг). Диапазон средних волн используется в радиовещании, системе МПС в целях безопасности (500 кГц — частота радиотелеграфных сигналов бедствия SOS, 2182 кГц — Международная частота бедствия в режиме радиотелефонии) для передачи навигационных сообщений.

Короткие волны (КВ) распространяются также в виде поверхностных и ионосферных лучей. Энергия поверхностного луча быстро затухает из-за больших потерь в земле, поэтому он обычно достигает не более нескольких десятков километров. Пространственный луч поглощается в слоях D и Е и отражается от слоя F. Таких отражений от слоя F может быть от одного до трех, что зависит от дальности коротковолновой связи. Для уменьшения потерь пространственного луча необходимо выбирать максимально возможные РЧ, не превышающие критической частоты.

Критическая частота для слоя зависит от концентрации зарядов, поэтому в дневные часы (при максимальной концентрации слоя F) используют радиоволны длиной 10–25 м, в ночные — 35 м и более. Для КВ характерна зависимость условий распространения от времени суток, года, географического расположения линий связи (например, затухание радиоволн при распространении в направлении запад–восток выше, чем в направлении север–юг). Существенное влияние на условия распространения КВ также оказывают различные возмущения в ионосфере — магнитные бури и др. Из-за многолучевости распространения, КВ сигнал в точке приема интерферирует и за счет различия фаз при сложении могут возникать его сильные замирания — случайные изменения уровня полезного сигнала в точке приема. Другой особенностью КВ является наличие зоны молчания — области, заключенной между радиусом действия поверхностной волны и расстоянием, на котором появляется ионосферная волна. Таким образом, КВ связь отличается неустойчивостью, дальность связи во многом зависит от правильности выбора РЧ, конкретное значение которой сложно предугадать заранее. Достоинством КВ является возможность связи с любой точкой земного шара с использованием передатчиков небольшой мощности (до сотен ватт).

Ультракороткие волны (УКВ) распространяются только поверхностным лучом. Пространственный луч пронизывает ионосферу и не отражается от нее даже при максимальной концентрации зарядов. Поверхностная волна практически не имеет дифракции, т. е. дальность связи (Д_СВ) определяется пределами прямой видимости и зависит от высоты установки антенн h₁ и h₂:

Д_СВ = 3,6(√h₁+ √h₂),(4.1)

где: Д_СВ измеряется в км;

h₁ и h₂ — высота установки, соответственно, передающей и приемной антенн, м.

Основными преимуществами УКВ являются:

– обеспечение устойчивой связи при малых мощностях передатчиков (единицы ватт), не зависящей от состояния ионосферы;

– отсутствие атмосферных помех;

– возможность одновременной работы большого числа радиостанций.

Областью применения УКВ является связь на небольшие расстояния (прибрежное плавание, рейдовая и внутрипортовая связь). В этом же диапазоне РЧ работают телевизионные НРЭС и системы сотовой связи. Район А1 ГМССБ также является районом действия УКВ-связи.

Кроме увеличения высоты установки передающей и приемной антенн, дальность УКВ-связи повышают при помощи использования радиорелейных линий — на расстоянии прямой видимости устанавливают ряд вышек, на которых смонтированы ретрансляционные приемо-передатчики. Для связи с подвижными объектами (судами) в качестве ретрансляторов используются искусственные спутники Земли — системы типа INMARSAT, ИРИДИУМ.

При выборе величины РЧ-радиоволн в СВЧ-диапазоне следует учитывать, что с превышением определенной величины РЧ начинает заметно повышаться коэффициент затухания радиоволны в атмосфере (К_ЗТА), что накладывает ограничения на выбор величины РЧ. Исследования К_ЗТА показали, что в определенных диапазонах РЧ существуют провалы его величины, названные окнами прозрачности атмосферы.