Илона Рагель Даугавпилсская средняя школа б 2010 год

Распространение радиоволн - явление переноса энергии электромагнитных колебаний в диапазоне радиочастот.Разные аспекты этого явления изучаются различными техническими дисциплинами, являющимися разделами радиотехники. Наиболее общие вопросы и задачи рассматривает радиофизика. Распространение радиоволн в специальных технических объектах (таких, как кабели, волноводы антенны, рассматривают специалисты по прикладной электродинамике, или специалисты по технике антенн и фидеров. Техническая дисциплина распространение радиоволн рассматривает только те задачи радиоизлучения, которые связаны с распространением радиоволн в естественных средах, то есть влияние на радиоволны поверхности Земли, атмосферы и околоземного пространства, распространение радиоволн в природных водоемах, а также в техногенных ландшафтах. Как техническая дисциплины.

Радиоизлучение -охватывает очень широкий диапазон частот. Физические эффекты и наблюдаемые явления в различных диапазонах радиоволн могут отличаться не только количественно, но и качественно, поэтому направления исследований в этой науке распадаются на отдельные ветви, соответствующие в целом классификации радиоволн по диапазонам. Основные физические эффекты и изучаемые явления:

Особенности распространения средних волн и перекрёстная модуляция. К средним волнам относятся радиоволны длиной от 1000 до 100 м (частоты 0,3 - 3,0МГц). Средние волны используются главным образом для вещания. А так же они являются колыбелью отечественного радио пиратства. Они могут распространяться земным и ионосферным путём. Средние волны испытывают значительное поглощение в полупроводящей поверхности Земли, дальность распространения земной волны 1, (см. рис.1), ограничена расстоянием км. На большие расстояния радиоволны 2 и 3 распространяются ионосферной (пространственной) волной.

В ночное время средние волны распространяются путем отражения от слоя Е ионосферы (см. рис.2), электронная плотность которого оказывается достаточной для этого. В дневные часы на пути распространения волны расположен слой D, чрезвычайно сильно поглощающий средние волны. Поэтому при обычных мощностях передатчиков, напряженность электрического поля недостаточна для приема, и в дневные часы распространение средних волн происходит практически только земной волной на сравнительно небольшие расстояния, порядка 1000 км. В диапазоне средних волн, более длинные волны испытывают меньшее поглощение, и напряженность электрического поля ионосферной волны больше на более длинных волнах. Поглощение увеличивается в летние месяцы и уменьшается в зимние. Ионосферные возмущения не влияют на распространение средних волн, так как слой Е мало нарушается во время ионосферно-магнитных бурь.

Особенности распространения коротких волн и их характеристики К коротким волнам относятся радиоволны длиной от 100 до 10 м (частоты МГц). Преимуществом работы на коротких волнах по сравнению с работой на более длинных волнах является то, что в этом диапазоне можно легко создать направленные антенны. Короткие волны могут распространяться как земные, в низкочастотной части диапазона, и как ионосферные. С повышением частоты сильно возрастает поглощение волн в полупроводящей поверхности Земли. Поэтому при обычных мощностях передатчика земные волны коротковолнового диапазона

распространяются на расстояния, не превышающие нескольких десятков километров. На морской глади, это расстояние значительно увеличивается. Ионосферной волной короткие волны могут распространяться на многие тысячи километров, причем для этого не требуется передатчиков большой мощности. Поэтому в настоящее время короткие волны используются главным образом для связи и вещания на большие расстояния. Короткие волны распространяются на дальние расстояния путем отражения от ионосферы и поверхности Земли. Такой способ распространения называют скачковым см. рис.2 и характеризуется расстоянием скачка, числом скачков, углами выхода и прихода, максимальной применимой частотой (МПЧ) и наименьшей применимой частотой (НПЧ). Если ионосфера однородна в горизонтальном направлении, то и траектория волны симметрична. Обычно излучение происходит в некотором спектре углов, так как ширина диаграммы направленности коротковолновых антенн в вертикальной плоскости составляет 10-15°. Минимальное расстояние скачка, для которого выполняется условие отражения, называют расстоянием зоны молчания (ЗМ). Для отражения волны необходимо, чтобы рабочая частота была не выше значения, максимально применимой частоты (МПЧ), являющаяся верхней границей рабочего диапазона для данного расстояния. Волна 4.

Применение антенн зенитного излучения, как один из приёмов уменьшения зоны молчания, ограничивается понятием максимально применимой частоты с учётом снижения её на 15-20% от МПЧ. Антенны зенитного излучения применяют для вещания в ближней зоне методом односкачкового отражения от ионосферы. Второе условие ограничивает рабочий диапазон снизу: чем ниже рабочая частота (в пределах коротковолнового диапазона), тем сильнее поглощение волны в ионосфере. Наименьшую - применимую частоту (НПЧ) определяют из условия, что при мощности передатчика в 1 к Вт, напряженность электрического поля сигнала должна превышать уровень шумов, а следовательно, поглощение сигнала в слоях ионосферы должно быть не больше допустимого. Электронная плотность ионосферы меняется в течение суток, в течение года, и периода солнечной активности. Значит, изменяются и границы рабочего диапазона, что приводит к необходимости изменения рабочей длины волны в течение суток. Диапазон частот ближе к к Гц, является ночным. Понятно, что для успешного проведения сеанса радиосвязи нужно каждый раз правильно выбирать частоту (длину волны), к тому же это усложняет конструкцию станции, но для настоящего ценителя дальних связей это не является трудностью, это часть хобби. Проведём оценку КВ диапазона по участкам.

Диапазон частот 6-7 м Гц, во многом схож с диапазоном 3 м Гц, и в отличае от него, здесь в дневное время можно связаться до 2000 км, зона молчания (ЗМ) отсутствует и составляет несколько десятков километров. В ночные часы возможна связь на любое расстояние за исключением ЗМ, которая увеличивается до нескольких сот километров. В часы смены времени суток (заход/восход), наиболее удобны для дальних связей. Атмосферные помехи менее выражены, чем в диапазоне 1,5-3 м Гц. В диапазоне частот м Гц в периоды солнечной активности возможны связи в дневное время суток практически с любой точкой земного шара. Летом продолжительность радиосвязи в этом диапазоне частот бывает круглосуточной, за исключением отдельных дней. Зона молчания ночью имеет расстояния в км и по этому возможны только дальние связи. В дневное время они уменьшаются до км. Диапазон частот м Гц пригоден для связи только в светлое время суток. Это самый капризный диапазон. Он обычно открывается на несколько часов, дней или недель особенно при смене сезонов, т.е. осенью и весной. Зона молчания достигает км. Это явление относится к теме МПЧ, здесь угол отраженной волны должен быть малым по отношению к ионосфере, иначе он имеет большое затухание в ионосфере, или простой уход в космические просторы. Малые углы излучения соответствуют большим скачкам и соответственно большим мертвым зонам. В периоды максимума солнечной активности возможна связь и ночью.

Помимо перечисленных моделей, возможны случаи аномального распространения радиоволн. Аномальное распространение может возникнуть при появлении на пути волны спорадического слоя, от которого могут отражаться более короткие волны, вплоть до метровых. Это явление можно наблюдать на практике прохождением дальних теле станций и FM радиостанций. МПЧ радиосигнала в эти часы доходит до м Гц. Распространение в диапазоне FM, за исключением редких случаев аномального распространения радиоволн, обусловлено строго так называемой "прямой видимостью". Распространение радиоволн в пределах прямой видимости говорит само за себя, и обусловлено высотой расположения передающей и приёмной антенн. Понятно, что в условиях городской застройки ни о какой визуальной и прямой видимости говорить нельзя, но радиоволны проходят сквозь городские застройки с некоторым ослаблением. Чем выше частота, тем выше затухание в городских застройках. Диапазон частот МГц так же подвержен некоторым затуханиям в условиях города.

Рис.1. Путь радиоволн. Зона молчания область пространства, в которой невозможен приём радио- или регистрация звуковых волн. Зоны молчания обычно имеют на земной поверхности форму неправильного кольца, которое окружает источник звука. Иногда наблюдается две или даже три зоны молчания, разделённые зонами аномальной слышимости. Внутренний радиус первой зоны молчания обычно равен 2080 км, иногда он достигает 150 км; внешний радиус может достигать км.

Основной причиной, по которой образуются зоны молчания рефракция звука в атмосфере: температура в нижних слоях атмосферы убывает с высотой, звуковые лучи отклоняются вверх и уходят от поверхности Земли. На высоте 4060 км температура снова повышается (до 030 °C), лучи загибаются книзу, огибают сверху зону молчания, возвращаются на земную поверхность, образуя зону аномальной слышимости, вторая и третья зоны аномальной слышимости образуются вследствие одно- и двукратного отражения звуковых лучей от земной поверхности. Искажение формы зоны акустической тени происходит за счёт того, что ветер изменяет направление и форму звуковых лучей. GPRS расшифровывается как General Packet Radio Service (примерно можно перевести как - Услуга пакетной передачи данных по радиоканалу. Технология передачи данных, используемая в сетях GSM. GPRS не использует постоянный радиоканал для установки соединения и передает данные в пакетном режиме (т.е. порциями по мере необходимости). Благодаря этому плата за пользование услугой взимается пропорционально объему переданных и полученных данных, а не за время соединения как это происходит обычно. EDGE - технология мобильной связи, позволяющая поддерживать передачу данных со скоростью до 384 Кбит/сек (для сравнения для GPRS - до 118 Кбит/c). Поддержка EDGE дает возможность использовать новые сервисы, которые основываются на высокоскоростной передаче данных.

3G - протокол работает на скоростях от 384 Кбит/с до 2 Мбит/с. (в Москве нет, в Питере в тестовом режиме и не понятно выйдет из него или нет) Mobilais telefons SDMA 824MHz-849MHz Mobilais telefons GSM 869MHz-894MHz