Классификация радиоволн
Название |
Диапазон длин волн |
Диапазон частот |
Нерекомендуемый термин |
Мириаметровые |
100...10 км |
3...30 кГц |
Сверхдлинные |
Километровые |
10...1 км |
30...300 кГц |
Длинные (ДВ) |
Гектометровые |
1000...100м |
300...3000 кГц |
Средние (СВ) |
Декаметровые |
100...10 м |
3...30 МГц |
Короткие (КВ) |
Метровые |
10...1 м |
30...300 МГц |
Ультракороткие (УКВ) |
Дециметровые |
100...10 см |
300...3000 МГц |
|
Сантиметровые |
10...1 см |
3...30 ГГц |
|
Миллиметровые |
10...1мм |
30...300 ГГц |
|
Децимиллиметровые |
1...0,1 мм |
300...3000 ГГц |
Субмиллиметровые |
Световые |
< 0,1 мм |
> 3000 ГГц |
|
Основные законы распространения радиоволн следуют из системы уравнений Максвелла:
rot
=
+
;
(1.5)
rot
=
; (1.6)
div = /; (1.7)
div
= 0; (1.8)
=
;
=
;
=
.
(1.9)
Здесь и – электрический и магнитный векторы; и – векторы электрической и магнитной индукции; , , – электрическая и магнитная проницаемости среды и ее удельная проводимость; – объемная плотность заряда; – плотность тока проводимости.
Следствия.
Из уравнений (1.5) и (1.6) следует, что характер распространения электромагнитных волн зависит от длины волны. Эффективность излучения электромагнитной энергии в пространство увеличивается с ростом скорости изменения электрической и магнитной индукции (т.е. с повышением частоты или уменьшением длины волны).
Из уравнений (1.7) и (1.9) следует, что характер распространения определяется параметрами среды ( и ).
Из уравнения (1.7) следует, что характер распространения электромагнитных волн зависит от наличия свободных электрических зарядов.
Из уравнения (1.8) следует замкнутость линий магнитного поля (магнитных зарядов в природе нет).
В соответствии с изложенным различают следующие основные случаи распространения радиоволн:
1. Прямолинейное распространение (x,y,z,t) = const и (x,y,z,t) = const.
2. Рефракция (огибание препятствий, размер которых много больше длины волны) = f(x,y,z,t); = f(x,y,z,t).
3. Преломление и отражение 1 2, 1 2.
4. Полное внутреннее отражение.
5. Дифракция (огибание препятствий соизмеримых по размерам с длиной волны).
6. Затухание (уменьшение энергии электромагнитной волны из-за явлений рассеяния, поглощения, конвекции).
На распространение радиоволн оказывает влияние состояние ионосферы, состоящей из нескольких слоев (наиболее важные из которых D, E, F1, F2) на высотах от 50 до 300 км.
Распространение мириаметровых и километровых (сверхдлинных) волн иллюстрирует рис. 1.5. Особенность – возможность проникать под воду.
Распространение гектометровых (средних) волн иллюстрирует рис. 1.6. Наблюдается рефрация – огибание препятствий соизмеримых по размерам с длиной волны.
Поверхностная и пространственная волны, встречаясь в точке приема, вызывают глубокие замирания. Качество радиосвязи зависит от времени суток, времени года, солнечной активности и т.п. факторов.
Распространение декаметровых (коротких) волн иллюстрирует рис. 1.7. Возможна интерференция двух пространственных волн. Наблюдаются замирания. Радиосвязь возможна на большие расстояния при малой мощности радиопередатчика.
Распространение метровых (ультракоротких) волн иллюстрирует рис. 1.8. Ионосфера не является препятствием для УКВ. Возможна связь с ИСЗ, использование их в качестве активных ретрансляторов. Поверхностная волна распространяется в пределах прямой видимости на расстояние
R = 4,12(
),
(1.10)
где R в км, h1 , h2 – высота передающей и приемной антенн в метрах. Работа радиорелейных линий и систем сотовой связи на УКВ не зависит от метеоусловий.
