5. Wpływ środowiska na propagację fal radiowych
W zależności od sposobu rozchodzenia się
fal radiowych, różne czynniki mają wpływ na ich propagację.
Najistotniejszy jest wpływ powierzchni Ziemi, troposfery oraz
jonosfery.
5.1. Wpływ powierzchni Ziemi na propagację fal radiowych
Powierzchnia Ziemi ma wpływ przede
wszystkim na rozchodzenie się fali przyziemnej. Propagacja tej fali
zależy w dużym stopniu od parametrów elektrycznych
powierzchniowych warstw Ziemi oraz pokrycia terenowego. Właściwości
elektryczne składników gleby zależą z kolei od ich struktury,
temperatury i wilgotności, a niekiedy także od częstotliwości fali
radiowej.
Na rozchodzenie się fali przyziemnej wpływ mają
następujące zjawiska:
- Odbicie fal radiowych od powierzchni Ziemi
(szczególnie dla fal krótkich i ultrakrótkich),
- Tłumienie fal wnikających w powierzchniowe warstwy
Ziemi,
- Interferencja fali bezpośredniej i odbitej w miejscu
odbioru,
- Skokowe zmiany natężenia pola
elektromagnetycznego na granicy ośrodków o różnych
parametrach elektrycznych,
- Refrakcja brzegowa (zmiana kierunku
propagacji fal), zachodząca na brzegu Morza,
- Rozproszenie fal wskutek odbić od nierównej
powierzchni Ziemi,
- Dyfrakcja fal na krawędzi przeszkód terenowych.
Praktyczny zasięg fali przyziemnej wynosi:
- do kilku tysięcy kilometrów dla zakresów
VLF i LF,
- do kilkuset kilometrów dla zakresu MF,
- do kilkudziesięciu kilometrów dla zakresu HF.
5.2. Wpływ troposfery na propagację fal radiowych
Troposfera to dolna warstwa atmosfery,
znajdująca się bezpośrednio nad powierzchnią Ziemi i rozciągająca się
do wysokości 10 km w okolicach podbiegunowych, 12 km w szerokościach
pośrednich i 18 km w strefie równikowej. Propagacja fal
radiowych w troposferze jest znacznie uzależniona od warunków
atmosferycznych. Na rozchodzenie się fal mają wpływ następujące
zjawiska:
- Refrakcja fal radiowych (rysunek 4),
polegająca na zmianie kierunku propagacji fal wskutek zmian
przenikalności elektrycznej wraz z wysokością:
- refrakcja ujemna, powodująca odchylenie fal od Ziemi,
- refrakcja zerowa (brak refrakcji),
- refrakcja dodatnia, powodująca odchylenie fal w stronę
Ziemi,
- refrakcja krytyczna, powodująca bieg fal równolegle
do powierzchni Ziemi,
- superrefrakcja, powodująca powrót fal na Ziemię.
- Rozpraszanie fal radiowych, spowodowane
chaotycznymi ruchami mas powietrza w troposferze, umożliwiające
dalekosiężną komunikację na falach ultrakrótkich,
- Tłumienie fal krótszych od 10 cm,
powodowane opadami atmosferycznymi i absorpcją molekularną w
troposferze,
- Tłumienie
fal z zakresu bliskiego falom optycznym, powodowane także
rozpraszaniem na cząsteczkach i tłumieniem w cząsteczkach twardych.
5.3. Wpływ jonosfery na propagację fal radiowych
Jonosfera jest to zjonizowana część
atmosfery, znajdująca się na wysokości powyżej 60 km. Składa się ona
z czterech obszarów o różnych właściwościach
fizycznych: D (40 – 60 km), E (90 - 170 km), F1,
(200 - 300 km) i F2 (300 - 500 km). Obszary D i F1
występują tylko w ciągu dnia, przy czym F1 tylko w porze
letniej. Na rozchodzenie się fal radiowych w jonosferze mają wpływ
następujące zjawiska:
- Załamanie fal, powodujące powrót fal na Ziemię,
- Dyspersja, powodująca różnice w szybkości fal o
różnych częstotliwościach,
- Absorpcja, spowodowana zderzeniami
elektronów z cząsteczkami gazów i jonami, połączona
niejednokrotnie ze zjawiskiem refrakcji.
5.4. Wpływ zakłóceń na propagację fal radiowych
Fale radiowe, rozchodzące się w
przestrzeni, ulegają wpływowi różnego rodzaju zakłóceń
radioelektrycznych, czyli takich, które powodują obniżenie
jakości sygnału użytecznego w łączności radiowej. Ze względu na
lokalizację źródła zakłóceń wyróżnia się:
- Zakłócenia własne, związane ze strukturą
urządzeń nadawczo-odbiorczych,
- Zakłócenia obce, pochodzące z otoczenia:
- zakłócenia interferencyjne,
wywołane wzajemnym zakłócaniem się nadajników
radiowych,
- zakłócenia przemysłowe, spowodowane
przez pola elektromagnetyczne i elektrostatyczne w zakładach
produkcyjnych,
- zakłócenia atmosferyczne, wywołane wyładowaniami
atmosferycznymi:
- zakłócenia lokalne w postaci
silnych trzasków, powtarzających się w nieregularnych
odstępach czasu,
- zakłócenia dalekie w postaci ciągłego szumu o
niskim poziomie.
- zakłócenia kosmiczne, będące
skutkiem promieniowania galaktycznego i słonecznego.