Диапазоны электромагнитных волн для радиовещания

Радиоволна по своей физической природе является обычной электромагнитной волной, которая имеет длину более 0,1 мм и распространяется в пространстве со скоростью около 300000 км/с. Электромагнитное поле содержит две составляющие: электрического поля с мерой интенсивности — напряженностью Е и магнитного поля с мерой интенсивности — напряженностью Н. Всякое изменение составляющих поля во времени сопровождается изменением положения фронта волны в пространстве, окружающем излучатель (передающую антенну). Фронтом волны является поверхность, окружающая источник колебания, все точки которой имеют одинаковые фазы колебаний. На рис. 3.5 условно представлена картина распространения электромагнитного поля вдоль оси . Векторы напряженностей Е и Н перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению рассмотрения волны x. Расстояние, которое электромагнитное поле проходит за один период колебания Т, называют длиной волны; , где — частота колебания. Излучение радиоволн является по существу процессом образования электромагнитных волн в окружающем излучатель (антенну) пространстве. С удалением от излучателя поверхность фронта волны возрастает, поэтому количество энергии, отнесенное к единице площади поверхности волны (плотность ее энергии), падает. Поскольку площадь поверхности сферической волны пропорциональна квадрату радиуса сферы, то плотность энергии волны падает пропорционально квадрату расстояния.

Рис. 3.5. Условная картина распространения электромагнитного поля: Е — напряжённость электрического поля; Н — напряжённость магнитного поля; — длина волны.

Рис. З.6. Характер распространения поверхностных и пространственных радиоволн: — радиопередающая антенна; — радиоприёмная антенна; 1 — поверхностная волна; 2 — пространственная волна, уходящая в пространство (не достигающая земли); 3 — пространственная волна, возвращающаяся на землю после отражения от ионизированного слоя в ионосфере; 4 — пространственная волна с многократными отражениями от ионизированного слоя и поверхности земли

На распространение радиоволн влияют свойства поверхности Земли и свойства ионосферы в направлении распространения волны. Электропроводность почвы, вдоль которой распространяется или от которой отражается волна, влияет на потери ее энергии: чем меньше электропроводности, тем больше величина потерь. Поэтому у хорошо проводящих поверхностей (например, большие водные поверхности) уровни принимаемых сигналов, как правило, выше. Неровность земной поверхности создает препятствия в распространении радиоволн, если их размеры сравнимы с длиной волны или превышают ее. При этом может происходить дифракция радиоволн — явление огибания волной препятствия, например, горы, здания и т. д. Иногда дифракция порождает появление областей с малой напряженностью в «тени» препятствий, что ухудшает качество приема или вообще делает его невозможным (появление так называемых «мертвых зон» при радиоприеме). Важную роль при распространении радиоволн играет ионосфера — слой разреженного ионизированного газа, содержащегося в верхних слоях земной атмосферы и способного по-разному в зависимости от условий ионизации (ее интенсивность изменяется в зависимости от времени суток, времени года и цикла солнечной активности) отражать радиоволны. Относительно регулярные характеристики ионизированного газа отмечаются на высотах 100—130 и 300—400 км от земной поверхности.

К месту приема радиоволна приходит как поверхностная и как пространственная (рис. 3.6). Поверхностная волна распространяется вдоль поверхности Земли. На условия ее распространения влияют состояние поверхности и длина волны колебания. Пространственная волна распространяется наклонно к поверхности Земли. Она может уходить в пространство и не достигать Земли или возвращаться на Землю после отражения от ионосферы. Возможны и многократные отражения волны. В этом случае на условия ее распространения влияет проводимость почвы в местах отражения.

Классификация радиочастот, соответствующих условным диапазонам волн (принята Международным союзом электросвязи — МСЭ и Международной электротехнической комиссией - МЭК), приведена во вступительном очерке. В настоящее время для целей радиовещания используют следующие диапазоны радиоволн: длинные волны (ДВ), средние (СВ), короткие (КВ), ультракороткие (УКВ); их поддиапазоны, частоты и длины волн приведены в таблице 3.1. Радиовещание на ДВ, СВ и КВ осуществляется с АМ, радиовещание на УКВ — с ЧМ.

Таблица 3.1 Диапазоны и поддиапазоны радиоволн, используемые для целей радиовещания

1 — допускается 2 поддиапазона, например: 520,5—1300 кГц и 1300—1600,5 кГц; 2 — 9,5—9,775 МГц; 3— 11,7—11,975 МГц; 4 — диапазон отсутствует; 5— 15,1 — 15,45 МГц; 6— 17,7—17,9 МГц; 7-21,45—21,75 МГц.