Модели распространения радиоволн

Введение
Распространением радиоволн в пространстве называется явление переноса энергии
электромагнитных волн в диапазоне радиочастот. Радиоволны занимают часть спектра частот
электромагнитных волн с длинами от 100 км до 1 мм, которым соответствуют частоты от 3 кГц до
300 ГГц. Подобно световым волнам, на радиоволны влияют явления отражения, преломления,
дифракции, поглощения, поляризации и рассеяния.
Распространение радиоволн зависит от ежедневных изменений водяного пара в тропосфере и
ионизации в верхних слоях атмосферы в связи с близостью к Солнцу.
Модели распространения радиоволн
В свободном пространстве, или вакууме все электромагнитные волны (радио, световые,
рентгеновские и т.д.) подчиняются закону обратных квадратов, согласно которому плотность
потока энергии электромагнитной волны обратно пропорциональна квадрату расстояния от
точечного источника:
(1)
Скорость распространения радиоволн в вакууме примерно равна скорости света и составляет 299
792 458 м / с. В других средах перенос происходит с фазовой скоростью, отличающейся от
скорости света и рассчитывается по формуле:
(2)
где ε_а=〖εε〗_0 - абсолютная диэлектрическая проницаемость среды,
μ_а=〖μμ〗_0- абсолютная магнитная проницаемость среды.
Рассмотрим способы распространения радиоволн 3, с. 65 :
3
В пределах видимости. Этот способ распространения радиоволн возможен при условии
прямой видимости между передающей и приемной антеннами. Наиболее часто применяемым
является метод распространения радиоволн диапазона УКВ и высоких частот. Примером может
быть связь между спутником и наземной антенной. Важным фактором, следует учитывать при
таком способе пересылки, есть явление отражения радиоволн.
Дальность пересылки на расстояние равна расстоянию до горизонта, которая рассчитывается по
формуле:
(3)
где d - расстояние от антенны до горизонта (км), высота антенны (м), поправочный коэффициент,
учитывающий рефракции. Как правило, K = 4/3.
Таким образом, при высоте антенны 100 м, она сможет пересылать сигнал на максимальное
расстояние около 35 км.
Следующая формула позволяет рассчитать максимальную дальность связи между двумя
антеннами при прямой видимости:
(4)
где h1 – высота первой антенны, h2 – высота второй антенны.
2.Второй тип распространения – ионосферное распространение.
Начиная с высоты около 50 км к внешней границе атмосферы располагается ионосфера. Она
существенно влияет на распространение радиоволн. В связи с этим дальнее распространение волн
коротковолнового диапазона представляется возможным лишь в силу отражения от ионосферы
1, с. 98 .
Заключение
Распространение радиоволн – это поведение радиоволн, когда они распространяются или
распространяются из одной точки в другую или в разные части атмосферы. Как форма
электромагнитного излучения, подобно световым волнам, на радиоволны влияют явления отражен
ия, преломления, дифракции, поглощения, поляризации и рассеяния. Понимание влияния
различных условий на распространение радиоволн имеет множество практических применений, от
выбора частот для международных коротковолновых вещателей до проектирования надежных
систем мобильной телефонной связи, радионавигации и эксплуатации радиолокационных систем.