Перегляд вихідного коду сторінки Поширення радіохвиль

'''Поширенням радіохвиль''' у просторі — поведінка [[Радіохвилі|радіохвиль]], коли вони подорожують або поширюються від однієї точки до іншої у [[Вакуум|вакуумі]] або в різні частини [[Атмосфера планети|атмосфери]].<ref name="Westman-1968">{{Cite book
|title=Reference Data for Radio Engineers
|year=1968
|editor-last=Westman
|editor-first=H.P.
|publisher=Howard W. Sams and Co.
|edition=Fifth
|isbn=0-672-20678-1
|lccn=43-14665
}}</ref>{{rp|page=26‑1}} Подібно [[Світло|світловим хвилям]], на радіохвилі впливають явища [[Відбиття (фізика)|відбиття]], [[заломлення]], [[Дифракція|дифракції]], [[Поглинання електромагнітного випромінювання|поглинання]], [[Поляризація хвиль|поляризації]] та [[Розсіювання частинок і хвиль|розсіювання]].<ref>Demetrius T Paris and F. Kenneth Hurd, ''Basic Electromagnetic Theory'', McGraw Hill, New York 1969 ISBN 0-07-048470-8, Chapter 8 {{ref-en}}</ref> Розуміння впливу змінних умов на розповсюдження радіохвиль має багато практичних застосувань, від вибору частот для [[Аматорський радіозв'язок|аматорського радіозв’язку]], міжнародних [[Короткі хвилі|короткохвильових]] [[Телерадіомовлення|мовників]] до проектування надійних [[Мобільний телефон|мобільних телефонних]] систем, [[Радіонавігація|радіонавігації]] та роботи [[Радар|радарних]] систем.

На практиці, для радіопередачі використовуються кілька різних типів розповсюдження. [[Поширення в прямій видимості]] означає радіохвилі, які поширюються по прямій лінії від передавальної до приймальної антени. Передача по лінії прямої видимості використовується для радіопередач на середні відстані, як-от [[Мобільний телефон|мобільні телефони]], [[Радіотелефон|радіотелефони]], [[Переносна радіостанція|рації]], [[Бездротова мережа|бездротові мережі]], [[FM-радіо]], [[Телевізійна мережа|телевізійне мовлення]], [[радар]] і [[Супутник зв'язку|супутниковий зв’язок]] (наприклад, [[супутникове телебачення]]). Передача в прямій видимості на поверхні Землі обмежена відстанню до візуального горизонту, яка залежить від висоти передавальної та приймальної антен. Це єдиний можливий метод розповсюдження на [[Мікрохвильове випромінювання|мікрохвильових]] частотах і вище.{{Efn|At microwave frequencies, moisture in the atmosphere ([[rain fade]]) can degrade transmission.}}

На нижчих частотах у діапазонах [[Середні хвилі|середніх]], [[Довгі хвилі|довгих]] і [[Наддовгі радіохвилі|наддовгих]] хвиль, [[дифракція]] дозволяє радіохвилям огинати пагорби та інші перешкоди і поширюватися за горизонт, слідуючи контуру Землі. Це називаються [[Поверхневі хвилі|поверхневими]] або ''наземними хвилями''. АМ-мовлення та аматорські радіостанції використовують наземні хвилі для покриття зони їхнього мовлення. Коли частота стає нижчою, [[Загасання|затухання]] з відстанню зменшується, тому наземні хвилі від [[Наддовгі радіохвилі|наддовгих]] (VLF) до [[Надзвичайно низька частота|надзвичайно довгих]] (ELF) можна використовувати для зв’язку по всьому світу. Хвилі від VLF до ELF можуть проникати на значні відстані через воду та землю, і ці частоти використовуються для комунікацій із підземними забудовами та військового [[Зв'язок з підводними човнами|зв’язку із підводними човнами]].

На [[Середні хвилі|середніх]] і [[Короткі хвилі|коротких]] частотах радіохвилі можуть заломлюватися від [[Іоносфера|іоносфери]].{{Efn|The [[ionosphere]] is a layer of [[charged particle]]s ([[ion]]s) high in the atmosphere.}} Це означає, що середні та короткі радіохвилі, що передаються під кутом у небо, можуть заломлюватися назад на Землю на великих відстанях за горизонтом – навіть на трансконтинентальних відстанях. Дане явище використовується [[Аматорський радіозв'язок|радіоаматорами]] для зв'язку з операторами в дальніх країнах і короткохвильовими мовниками для трансляції на міжнародному рівні.{{Efn|Skywave communication is variable: It depends on conditions in the [[ionosphere]]. Long distance shortwave transmission is most reliable at night and during the winter. Since the advent of [[communication satellite]]s in the 1960s, many long range communication needs that previously used skywaves now use satellites and [[submarine communications cable|submerged cables]], to avoid dependence on the erratic performance of skywave communications.}}

Крім того, існує кілька менш поширених механізмів розповсюдження радіохвиль, таких як ''тропосферне розсіювання'', ''тропосферний канал'' (дуктування) на частотах VHF і [[Near Vertical Incidence Skywave|хвилі з ближнім вертикальним падінням]] (NVIS), які використовуються, коли необхідний ВЧ-зв’язок у межах кількох сотень кілометрів.

== Поширення радіохвиль у вільному просторі ==
У вільному просторі, або [[вакуум]]і всі [[Електромагнітна хвиля|електромагнітні хвилі]] (радіо, світлові, рентгенівські тощо) підпорядковуються [[Закон обернених квадратів|закону обернених квадратів]], згідно якого щільність [[Вектор Пойнтінга|потоку енергії]] електромагнітної хвилі обернено пропорційна квадрату відстані від точкового джерела:
:<math>\rho_0 \sim \frac {1} {r^2}</math><br />

Швидкість розповсюдження радіохвиль у вакуумі приблизно дорівнює [[Швидкість світла|швидкості світла]] і становить 299 792 458 [[Метр за секунду|м/с]]. У інших середовищах перенесення відбувається з фазовою швидкістю, що відрізняється від швидкості світла і розраховується за формулою:
:<math> \nu = \frac{1}{\sqrt{\varepsilon_a\ \mu_a}} </math>,
де <math>\varepsilon_a = \varepsilon {\varepsilon_0}</math> — [[абсолютна діелектрична проникність]] середовища, <math>\mu_a = \mu \mu_0</math> — абсолютна [[магнітна проникність]] середовища.

== Способи поширення радіохвиль ==
=== У межах видимості ===
Цей спосіб поширення радіохвиль можливий за умови прямої видимості між передавальною і приймальною [[антена]]ми. Найзастосовнішим є метод поширення радіохвиль діапазону [[Ультракороткі хвилі|УКХ]] і вищих частот. Прикладом може бути зв'язок між [[супутник]]ом і наземною антеною. Важливим чинником, що слід враховувати за такого способу пересилання, є явище [[Відбиття (фізика)|відбиття]] радіохвиль.

Дальність пересилання на разі дорівнює відстані до [[горизонт]]у, яка розраховується за такою формулою:<ref name="mc">{{книга|автор=Amjad Umar |заголовок=Mobile Computing And Wireless Communications: Applications, Networks, Platforms, Architectures and Security |посилання=https://books.google.com.ua/books?id=27cSWnW86oEC&pg=SA5-PA32&lpg=SA5-PA32#v=onepage&q&f=false |видавництво=nge solutions, inc |рік=2004 |том= |сторінок=712 |сторінки= |isbn=9780975918203}}</ref>
: <math>d \approx 3.57\sqrt{Kh},</math>
де <math>d</math> — відстань від антени до горизонту (км), <math>h</math> — висота антени (м), <math>K</math> — поправочний коефіцієнт, що враховує [[Рефракція (фізика)|рефракцію]]. Як правило, K = 4/3.

Таким чином, при висоті антени 100 м, вона зможе пересилати сигнал на максимальну відстань близько 35 км.<ref name="mc"/>

Наступна формула дозволяє розрахувати максимальну дальність зв'язку між двома антенами за умови прямої видимості:
: <math>d \approx 3.57 (\sqrt{Kh_1} + \sqrt{Kh_2} ),</math>
де <math>h_1</math> — висота першої антени, <math>h_2</math> — висота другої антени.

=== Іоносферне поширення ===
[[Файл:Ionospheric reflectionDay and Night.PNG|thumb|300px|Відбивання радіохвиль від шарів іоносфери вдень і вночі.]]
Іоносферне поширення радіохвиль можливе в результаті їх відбиття і [[заломлення]] в [[Іоносфера|іоносфері]].

[[Іоносфера]] — область у верхніх шарах атмосфери, що характеризується великим скупченням вільних [[іон]]ів і [[електрон]]ів. Саме наявність в іоносфері вільних електронів надає можливість радіозв'язку. Іоносфера має властивості відбиття, заломлення і послаблення радіосигналів. Найважливішою областю в іоносфері є [[Шар F іоносфери|F-шар]]. Завдяки відбиттю радіохвиль від цього шару іоносфери можлива пересилання радіосигналів [[Короткі хвилі|короткохвильового діапазону]] на величезні відстані (кілька тисяч кілометрів). Несні властивості F-шару іоносфери були виявлені у 1926 році англійським фізиком [[Едвард Віктор Епплтон|Едвардом Епплтоном]], тому цей шар також носить назву «шар Епплтона». У найбільш густих областях F шару густина може сягати трильйона електронів на кубічний метр.<ref>{{cite web |url=http://users.picknowl.com.au/~wavetel/propagation |назва=Ionospheric Propagation explained |мовою=англ |автор= |вебсайт= |дата-доступу=2 травня 2015 |archive-date=2015-03-28 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150328204711/http://users.picknowl.com.au/~wavetel/propagation }}</ref>

Прогнозування методів іоносферного проходження сигналів становить значний інтерес для [[Аматорський радіозв'язок|радіоаматорів]]. Поширення радіохвиль у реальному часі може бути оцінене шляхом прослуховування сигналів спеціальних радіомаяків (англ. {{iw|Radio propagation beacon}}).

Іонізація іоносфери зумовлена, головним чином, випромінюванням від [[Сонце|Сонця]], і її рівень змінюється з часом. Він залежить від часу доби, пори року, [[Космічна погода|космічної погоди]] і від багатьох інших зовнішніх впливів.<ref>{{cite web |url=http://www.radio-electronics.com/info/propagation/ionospheric/hf-propagation-basics.php |назва=HF Ionospheric Radio Signal Propagation |автор=Ian Poole |мовою= англ |дата= |вебсайт=Radio-Electronics.com |дата-доступу=2 травня 2015}}</ref>

== Примітки ==
{{примітки}}
== Коментарі ==
{{notelist}}

{{Radio-stub}}
{{НезавершенаАлгоритмОВТ}}

[[Категорія:Поширення радіохвиль]]