Διάδοση των ραδιοκυμάτων

[Δημητρης]

Τα ραδιοκύματα είναι ένα είδος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας παρόμοιο με το ορατό φως και τα ηχητικά κύματα.

Διαφέρει από άλλα υλικά κύματα όσον αφορά στη μορφή, στο πώς παράγονται και ανιχνεύονται και στον τρόπο που διαδίδονται στο διάστημα (με μια ταχύτητα περίπου 300.000 km/s, όπως είναι η ταχύτητα του φωτός).

Τα ραδιοκύματα μπορούν να ανακλαστούν, να περιθλαθούν και να διαθλασθούν.

 

Τρόποι διάδοσης

Τα ραδιοκύματα, ανάλογα με τη συχνότητα, διαδίδονται με διαφορετικούς τρόπους:

* διάδοση από το επίγειο κύμα: τα ραδιοκύματα διαδίδονται επάνω στην επιφάνεια της γης, που επιτρέπει τις επικοινωνίες πέρα από τον ορίζοντα.

Αυτός ο τρόπος εμφανίζεται συχνότερα για τις μεταδόσεις στα LF και τα MF (δηλ μακρά και μεσαία κύματα).

* διάδοση από το ουράνιο κύμα: τα ραδιοκύματα διαθλούνται από την ιονόσφαιρα πίσω στη γη, επιτρέποντας την υπεραστική επικοινωνία.

Οι εκπομπές στα HF (δηλ. βραχέα) διαδίδονται κατ αυτόν τον τρόπο.

 

* διάδοση με οπτική επαφή: τα ραδιοκύματα διαδίδονται σε ευθεία γραμμή από τη συσκευή εκπομπής προς το δέκτη και οι κεραίες από τις δύο πλευρές είναι ορατές μεταξύ τους.

Οι μεταδόσεις στις VHF και τις UHF, που χρησιμοποιούνται στην τηλεόραση και τη ραδιοφωνία FM, διαδίδονται με οπτική επαφή.

 

Γήινη ατμόσφαιρα

Προκειμένου να γίνει κατανοητό πώς γίνεται η λήψη και η διάδοση, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τη σύνθεση της γήινης ατμόσφαιρας και των παραγόντων που έχουν επιπτώσεις σε αυτήν. Η ατμόσφαιρα διαιρείται σε τρία βασικά στρώματα.

Το εσωτερικό στρώμα είναι η τροπόσφαιρα, εκτεινόμενη μέχρι ένα ύψος 11 χλμ.

Η επίδραση στη διάδοση γίνεται λόγω των σταγόνων βροχής, του χιονιού, hailstorm, κ.λπ.... Το μέσο στρώμα είναι η στρατόσφαιρα,που επεκτείνεται μέχρι ένα ύψος 50 χλμ, και έχει τα αμελητέα αποτελέσματα στη διάδοση.

Το ανώτερο στρώμα είναι η ιονόσφαιρα, εκτεινόμενη μέχρι ένα ύψος 400 χλμ. Αυτό το στρώμα, που αφορά τα βραχέα κύματα είναι το σημαντικότερο.

 

Τροπόσφαιρα

Η τροπόσφαιρα είναι όπου εμφανίζεται κάθε είδος των καιρικών φαινομένων. Ο ιονισμός είναι σχεδόν ανύπαρκτος σε αυτό το στρώμα.

Συνήθως η τροπόσφαιρα χαρακτηρίζεται από τη σταθερή παραλλαγή της θερμοκρασίας και της πίεσης.

Επίσης η πυκνότητά της μειώνεται καθώς το ύψος αυξάνεται.

 

Η διάθλαση των ραδιο κυμάτων στην τροπόσφαιρα γίνεται σύμφωνα με διάφορες μετεωρολογικές μεταβλητές.

Λόγω της ανώμαλης θέρμανσης της επιφάνειας ο αέρας βρίσκεται σε σταθερή μετακίνηση, που προκαλεί τις αναταραχές,

οι οποίες με την αύξηση του ύψους γίνονται λιγότερο έντονες. Αυτές οι αναταραχές έχουν λίγη επίδραση στις συχνότητες κάτω από 30 MHz (δηλαδή κάτω από τη ζώνη HF), επειδή το μήκος κύματος είναι αρκετά μεγάλο όσον αφορά την έκταση της αναταραχής.

Όταν ένα κύμα περνά μέσω της τροπόσφαιρας και αντιμετωπίζει μια αναταραχή, μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας του διαβιβασθέντος κύματος είναι διασπείρεται.

 

Τα χαρακτηριστικά της διάδοσης στην τροπόσφαιρα ποικίλλουν μέσα σε ορισμένες καιρικές συνθήκες,

αν και μπορούν να μείνουν αμετάβλητα για πολύ. Στα υψηλότερα ύψη εμφανίζονται συνεχώς αντιστροφές θερμοκρασίας, για διάφορους λόγους (π.χ. μια μάζα του καυτού αέρα που περνά πέρα από μια μάζα του κρύου αέρα, η γρήγορη ψύξη της επίγειας επιφάνειας κατά τη διάρκεια του βραδιού,η θέρμανση του αέρα επάνω από τα σύννεφα λόγω της αντανάκλασης των ηλιακών ακτίνων στην ανώτερη επιφάνειά του).

Αυτές οι αντιστροφές θερμοκρασίας προκαλούν τις ριζικές διαθλάσεις, στο διαβιβασθέν κύμα που διαθλάται συνεχώς στα ανώτερα και χαμηλότερα όρια της αντιστροφής.

Ένας "τροποσφαιρικός αγωγός" δημιουργείται όταν τα κύματα διατηρούνται ανάμεσα στις ιδιαίτερες αποστάσεις, έως ότου ομαλοποιηθεί η αντιστροφή των θερμών και των ψυχρών μαζών.

Αν και η μετάδοση από τους τροποσφαιρικούς αγωγούς είναι ιδιαίτερα επιθυμητή, δεν χρησιμοποιείται συχνά λόγω του απροσδόκητου περιστατικού αυτών των αγωγών.

 

Στρατόσφαιρα

Η στρατόσφαιρα, που βρίσκεται μεταξύ της τροπόσφαιρας και της ιονόσφαιρας, παρουσιάζει σταθερή θερμοκρασία (ως εκ τούτου αποκαλούμενη επίσης ισοθερμική περιοχή).

Εκτός αυτού, δεν υποβάλλεται σε αντιστροφές θερμοκρασίας, ούτε μπορεί να προκαλέσει σημαντικές διαθλάσεις.

Για λόγους διάδοσης αυτό το στρώμα θεωρείται πρακτικά αδρανές.

 

Ιονόσφαιρα

Η ιονόσφαιρα είναι ένα ανομοιογενές στρώμα, που διαιρείται σε τρία υποστρώματα, ή περιοχές, τα οποία ποικίλλουν κατά τη διάρκεια μιας ημέρας.

Αυτή η παραλλαγή εμφανίζεται επειδή αυτό το στρώμα, λόγω της χαμηλής πυκνότητας αερίων του παρουσιάζει μια μεγάλη ποσότητα ιόντων (άτομα ή μόρια που υπέστησαν την απώλεια ή την αύξηση των ηλεκτρονίων), λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας.

Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, και όχι τα ιόντα, είναι αυτά που επηρεάζουν πραγματικά στη διάδοση.

Δεδομένου ότι ο ιονισμός προκαλείται από την ηλιακή ακτινοβολία, η ιονόσφαιρα ποικίλλει κατά τη διάρκεια μιας ημέρας.

Ο ιονισμός είναι χαμηλότερος τη νύχτα. Λόγω έλλειψης της ηλιακής ακτινοβολίας, τα ιονισμένα μόρια επανασυνδέονται.

Η ιονόσφαιρα διαιρείται στα ακόλουθα στρώματα, σύμφωνα με το ύψος της: D, E, F.

 

Το στρώμα D επεκτείνεται από 50 χλμ μέχρι 90 χλμ, και υπάρχει μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Τη νύχτα αυτό το στρώμα εξαφανίζεται λόγω του γρήγορης ιοντικής επανασύνδεσης.

Το στρώμα D διαθλά μόνο τα χαμηλής συχνότητας ραδιοκύματα εντούτοις,προκαλεί επίσης διαταραχή στα κύματα, που μειώνουν ή ακόμα και τα απορροφούν.

 

Το στρώμα Ε επεκτείνεται από 80 χλμ μέχρι 125 χλμ, έχοντας τον υψηλότερο ιονισμό.

Υπάρχει μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Οι συχνότητες που διαθλούνται από αυτό το στρώμα είναι μεγαλύτερες από εκείνοες που διαθλούνται από το στρώμα D.

Περιστασιακά, εμφανίζεται σε αυτό το στρώμα το αποκαλούμενο σποραδικό E.

Αυτό μπορεί να διαμορφωθεί οποτεδήποτε, έχοντας διάρκεια και έκταση απροσδόκητες.

Επίσης, μπορεί να διαμορφωθεί τη νύχτα και να αλλάξει την πορεία των οδεύοντων κυμάτων,

τα οποία θα διαθλούνταν σε ένα χαμηλότερο ύψος.

 

Το στρώμα F αποτελείται από δύο υποστρώματα, το F1 (από 100 χλμ μέχρι 200 χλμ) και το F2 (από 200 χλμ μέχρι 400 χλμ). Τη νύχτα, ή ακόμα και κατά τη διάρκεια της ημέρας (ανάλογα με τον ηλιακό κύκλο), το F1 και το F2 είναι συγκεχυμένα, με συνέπεια ένα μοναδικό στρώμα, το F.

Το επίπεδο ιονισμού σε αυτά τα στρώματα είναι το υψηλότερο, επειδή η ατμόσφαιρα είναι λιγότερο πυκνή και η ιοντική επανασύνδεση γίνεται πιό αργά.

Ως εκ τούτου, πάντα ένα ιονισμένο στρώμα είναι παρόν.

Αυτά τα στρώματα είναι υπαίτια για τις μεγάλης απόστασης μεταδόσεις σε μεγάλη απόσταση στη ζώνη HF.

 

Παραλλαγές στην ιονόσφαιρα

Η ιονόσφαιρα, όπως παρατηρήθηκε, δεν είναι ομοιογενής, ούτε σταθερή,παρουσιάζοντας μεταβολές σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα, ή με άλλα μέσα:

 

* μεταβολές κατά τη διάρκεια μιας ημέρας:

Η ηλιακή ακτινοβολία, τροποποιεί την πυκνότητα ηλεκτρονίων της ιονόσφαιρας.

Δηλαδή ο ιονισμός ποικίλλει ανάλογα με την ηλιακή ακτινοβολία, που αυξάνεται σταδιακά το πρωί μέχρι ένα μέγιστο στη μεσημβρία,και μειώνεται από το απόγευμα, και ουσιαστικά να εξασθενεί τη νύχτα (όταν δεν υπάρχει καμία ηλιακή ακτινοβολία).

 

* εποχιακές μεταβολές:

Οι μέγιστες λειτουργούσες συχνότητες ποικίλλουν εποχιακά.

Αυτό είναι ένας από τους κύριους λόγους για τις αλλαγές συχνότητας τουλάχιστον δύο φορές σε ένα έτος, συνήθως το Μάρτιο και τον Οκτώβριο.

 

* μεταβολές που προκαλούνται από τον ηλιακό κύκλο:

Η ηλιακή δραστηριότητα δεν είναι σταθερή, υπακούει σε έναν ενδεκαετή κύκλο, αποκαλούμενο ηλιακό κύκλο, ο οποίος μπορεί να παρατηρηθεί από τη δραστηριότητα των ηλιακών κηλίδων (τις βίαιες εκρήξεις που εμφανίζεται στην ηλιακή επιφάνεια). Όταν ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων είναι υψηλός,η ιονόσφαιρα παρουσιάζει μια υψηλότερη πυκνότητα ηλεκτρονίων συνεπώς η διάδοση βελτιώνεται στις υψηλότερες συχνότητες.

Οι μηνιαίες τιμές για τους αριθμούς ηλιακών κηλίδων υπολογίζονται από διάφορα ερευνητικά κέντρα, για τον προσδιορισμό των καταλληλότερων συχνοτήτων που χρησιμοποιούνται.

 

* μεταβολές σύμφωνα με το γεωγραφικό πλάτος:

Λόγω της χαμηλότερης επίπτωσης της ηλιακής ακτινοβολίας κοντά στους επίγειους πόλους, η πυκνότητα ηλεκτρονίων είναι χαμηλότερη στην ιονόσφαιρα, έναντι των ισημερινών περιοχών.

 

Εκτός από τους παράγοντες οι οποίοι αναφέρονται παραπάνω, υπάρχουν άλλοι παράγοντες που μπορούν να τροποποιήσουν την ιονόσφαιρα.

Όπως παραδείγματος χάριν η αποκαλούμενη "Ε-διασπορά", η οποία συμβαίνει στο στρώμα F και πότε προκαλεί διάχυση του κύματος και πότε πρόσθεση των διαφορετικών διαθλασμένων κυμάτων από τα διαφορετικά ύψη και των θέσεων στην ιονόσφαιρα.

 

Τύποι διαβιβασθέντων κυμάτων

Βασικά, υπάρχουν δύο τύποι διαβίβασης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων: το επίγειο κύμα και το ουράνιο κύμα.

Ο πρώτος αποτελείται από τρία ευδιάκριτα κύματα: άμεσο κύμα, ανακλασμένο κύμα, και περιθλασμένο κύμα.

 

Επίγειο κύμα

Το κύμα επιφάνειας διαδίδεται στην επιφάνεια της γης.

Λόγω της επίγειας αγωγιμότητας, ένα ποσό ενέργειας από αυτό το κύμα απορροφάται από την επιφάνεια.

Η απώλεια ποικίλλει με έναν τρόπο αντιστρόφως ανάλογο προς την επίγεια αγωγιμότητα:όταν είναι υψηλότερη η αγωγιμότητα χαμηλότερη θα είναι η απώλεια,με συνέπεια μια μεγαλύτερη απόσταση που επιτυγχάνεται για το κύμα επιφάνειας.

Παραδείγματος χάριν, οι μεταδόσεις πέρα από τις θάλασσες και τους ωκεανούς φθάνουν σε αποστάσεις αρκετά μεγαλύτερες

σε σύγκριση με τις μεταδόσεις πέρα από το έδαφος. Το άμεσο κύμα διαδίδεται σύμφωνα με μια σχεδόν ευθεία γραμμή από

τη συσκευή αποστολής σημάτων στο δέκτη. Το άμεσο κύμα επηρεάζεται ελαφρώς από την τροποσφαιρική διάθλαση, που προκαλεί την κλίση προς την επίγεια επιφάνεια. Καλείται επίσης τροποσφαιρικό κύμα.

 

Το ανακλασμένο κύμα είναι το ποσό του επίγειου κύματος που ανακλάται από την επιφάνεια της γης.

Ο τρόπος που το κύμα ανακλάται εξαρτάται από το συντελεστή αντανάκλασης της επιφάνειας και της συναφούς γωνίας.

Αν και αυτή η γωνία και η γωνία αντανάκλασης είναι οι ίδιες, υπάρχει μια παραλλαγή φάσης μεταξύ των συναφών

και ανακλασμένων κυμάτων, με μια διαφορά φάσης 180o. Αυτό το είδος του κύματος θεωρείται ανεπιθύμητο σε ορισμένες περιπτώσεις.

Μπορεί να οδηγήσει στην πλήρη ακύρωση του κύματος στο δέκτη, εάν το άμεσο κύμα και τα ανακλασμένα κύματα λαμβάνονται με το ίδιο μέγεθος.

Εντούτοις, γενικά η ακύρωση είναι μερική, επειδή η διαφορά φάσης δεν είναι ακριβώς 180o και το ανακλασμένο κύμα λαμβάνεται με ένα χαμηλότερο μέγεθος, λόγω των καθυστερήσεων και των διαφορών στο μήκος των πορειών.

 

Ουράνιο κύμα

Το ουράνιο κύμα είναι το κύμα που ακτινοβολείται σε μια κατεύθυνση έτσι ώστε η γωνία όσον αφορά την επίγεια επιφάνεια είναι αρκετά μεγάλη,ώστε να κατευθυνθεί το κύμα στην ιονόσφαιρα. Από εκεί διαθλάται πίσω στη γη και αντανακλάται ξανά πίσω στην ιονόσφαιρα,επαναλαμβάνοντας τη διαδικασία. Αυτό είναι ο τρόπος διάδοσης που χρησιμοποιείται από τις μεταδόσεις βραχέων κυμάτων και ευνοεί τις μεγάλες αποστάσεις.

 

Η ιονόσφαιρα επιδράει καθοριστικά στη διάδοση του ουράνιου κύματος.

Συνήθως ενεργεί σαν ένας αγωγός που απορροφά ένα ποσό της ενέργειας που μεταδίδεται, αλλά και ενεργεί ως "ραδιο καθρέφτης",διαθλώντας το κύμα πίσω στη γη. Η ικανότητα στην επιστροφή ενός ραδιοκύματος εξαρτάται από παράγοντες, όπως η ιοντική πυκνότητα,η γωνία ακτινοβολίας, και η συχνότητα μετάδοσης. Η διάθλαση μπορεί ακόμη και να μην πραγματοποιηθεί.

Η απόσταση μεταξύ του πομπού και του σημείου όπου επιστρέφουν τα ραδιοκύματα στη γη εξαρτάται και από τη γωνία ακτινοβολίας.

Η απόσταση αυτή περιορίζεται από τη συχνότητα. Όσο είναι υψηλότερη τόσο δυσκολότερη είναι η διάθλαση, αν και η απόσταση που επιτυγχάνεται μπορεί να είναι μεγαλύτερη. Κάθε στρώμα στην ιονόσφαιρα μπορεί να διαθλάσει τα ραδιοκύματα μέχρι μια συχνότητα αποκαλούμενη MUF (μέγιστη χρησιμοποιήσιμη συχνότητα).

Υπάρχει επίσης μια "βέλτιστη συχνότητα", OWF (βέλτιστη συχνότητα εργασίας), η οποία αντιπροσωπεύει ένα μέρος της MUF.

Είναι γνωστό ότι επάνω από μια καθορισμένη συχνότητα τα ραδιοκύματα δεν διαθλούνται πλέον και διαπερνούν την ιονόσφαιρα.

Εντούτοις, εάν η γωνία ακτινοβολίας μειώνεται, τα ραδιοκύματα μπορούν να επιστρέψουν στην επιφάνεια της γης.

Η υψηλότερη γωνία που επιτρέπει ακόμα τη διάθλαση ενός διαβιβασθέντος κύματος καλείται κρίσιμη γωνία για εκείνη την συχνότητα ειδικότερα.

Η γωνία ακτινοβολίας μπορεί να καθοριστεί κατά προσέγγιση σύμφωνα με τη συχνότητα και την απόσταση μεταξύ του πομπού και του δέκτη:

 

* 1.5-3.0 MHz: Χαμηλή γωνία ακτινοβολίας για τις μεγάλες αποστάσεις.

Μια υψηλή γωνία ακτινοβολίας μπορεί να οδηγήσει σε εξασθένιση στην επίγεια διάδοση των κυμάτων.

* 3.0-7.0 MHz: Καλή επιστροφή του ουράνιου κύματος για οποιαδήποτε γωνία. Υψηλές γωνίες

ακτινοβολίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τις σύντομες ή συγκρατημένες αποστάσεις, ενώ μια

χαμηλή γωνία ακτινοβολίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλης απόστασης μεταδόσεις.

 

* 7.0-12.0 MHz: Γωνία ακτινοβολίας από 45ο έως 30o για τις σύντομες αποστάσεις.

 

Χαμηλές γωνίες για τις μεγάλες αποστάσεις.

* 12.0-30.0 MHz: Αυτό το φάσμα συχνότητας δεν είναι χρήσιμο για τις σύντομες αποστάσεις.

Η μέγιστη χρήσιμη γωνία για τις συχνότητες μεταξύ 12 και 16 MHz είναι περίπου 30o. Για τις υψηλότερες συχνότητες,

η γωνία μειώνεται. Επάνω από 28 MHz η γωνία είναι λιγότερο από 30o. Η πορεία από την κεραία του πομπού έως το σημείο

όπου το διαθλασμένο κύμα φθάνει στη γη καλείται "άλμα". Ανάλογα με την απόσταση μέχρι το δέκτη,

ένα κύμα μπορεί να κάνει ένα ή περισσότερα άλματα (το κύμα αντανακλάται στην επίγεια επιφάνεια πίσω στην ιονόσφαιρα

πού διαθλάται πάλι, και τα λοιπά). Ο όρος "απόσταση άλματος" χρησιμοποιείται για να δείξει την απόσταση μεταξύ του

σημείου εκπομπής και της επιστροφής στη γη, ή την απόσταση μεταξύ κάθε άλματος. Ένα ποσό του ακτινοβολημένου κύματος

μπορεί να διαδοθεί από το επίγειο κύμα, εντούτοις φθάνει σε μικρές αποστάσεις από το πομπό. Η περιοχή στην επίγεια επιφάνεια που επεκτείνεται από τα όρια του επίγειου κύματος μέχρι την επιστροφή του ουράνιου κύματος στη γη δεν λαμβάνει κανένα σήμα, και καλείται "ζώνη άλματος".

 

Τα στρώματα που συνθέτουν την ιονόσφαιρα υφίστανται τις ιδιαίτερες μεταβολές όσον αφορά το ύψος, την πυκνότητα και το πάχος τους,οφειλόμενες κυρίως στις μεταβολές της ηλιακής δραστηριότητας, όπως αναφέραμε νωρίτερα.

Κατά τη διάρκεια της περιόδου μέγιστης ηλιακής δραστηριότητας το στρώμα F είναι πυκνότερο και εμφανίζεται σε υψηλότερα ύψη,που αλλάζουν την απόσταση άλματος των ραδιο κυμάτων. Τη νύχτα, με την απουσία ηλιακής δραστηριότητας, τα κύματα που θα διαθλόνταν από τα στρώματα D και το E τώρα διαθλούνται από το στρώμα F, με συνέπεια μια μεγαλύτερη απόσταση άλματος.

Παράγοντες της υποβάθμισης του σήματος.

Το διαβιβασθέν σήμα δεν φθάνει στο δέκτη με την ίδια ισχύ όπως όταν ακτινοβολήθηκε από τη κεραία. Η διάδοση προκαλεί απώλεια ισχύος και κατά συνέπεια μαζί με την εξασθένιση, απορρόφηση και θόρυβο.

Εξασθένιση

Η εξασθένιση αναφέρεται σε οποιαδήποτε διακύμανση ή μεταβολή στην ένταση σημάτων που εμφανίζεται στο δέκτη κατά τη διάρκεια της διαδρομής τους από την κεραία εκπομπής. Η εξασθένιση μπορεί να εμφανιστεί οποτεδήποτε όπου το επίγειο κύμα και το ουράνιο κύμα λαμβάνονται. Σε αυτήν την περίπτωση, τα δύο κύματα μπορούν να φθάσουν έχοντας διαφορά φάσης, προκαλώντας την ακύρωση του σήματος. Στις περιοχές όπου φθάνει μόνο το ουράνιο κύμα, η εξασθένιση μπορεί να προκληθεί από δύο ουράνια κύματα μετά από διαφορετικές πορείες, φθάνοντας με μια διαφορά φάσης μεταξύ τους.

Οι μεταβολές στη απορρόφηση και το μήκος πορειών στην ιονόσφαιρα μπορούν επίσης να προκαλέσουν την εξασθένιση. Περιστασιακά, μια ξαφνική διαταραχή μπορεί να οδηγήσει στην πλήρη απορρόφηση όλης της ενέργειας του ουράνιου κύματος. Η εξασθένιση εμφανίζεται επίσης όταν ο δέκτης βρίσκεται πλησίον στα όρια της ζώνης άλματος ή όταν η συχνότητα εργασίας βρίσκεται πλησίον στην MUF.

Η μείωση της έντασης των σημάτων μπορεί να εμφανιστεί σε επίπεδα σχεδόν αμελητέα. Ο κύριος λόγος για το περιστατικό της εξασθένισης στα ιονοσφαιρικά στρώμματα είναι η πολλαπλών διαδρομών διάδοση, όταν το λαμβανόμενο σήμα είναι μια σύνθεση δύο ή περισσότερων σημάτων που έφθασαν στο δέκτη ακολουθώντας διαφορετικές πορείες. Εάν τα κύματα λαμβάνονται σε φάση, θα ληφθεί πιό αδύνατο σήμα. Αφ' ετέρου, εάν τα κύματα λαμβάνονται με την ίδια φάση, ένα ισχυρότερο σήμα θα ληφθεί. Οι μικρές διαφορές στο μήκος πορειών μπορούν να προκαλέσουν μεταβολές στη διαφορά φάσης μεταξύ των λαμβανόμενων κυμάτων.

Θόρυβος

Υπάρχουν διάφορες πηγές θορύβου που έχουν επιπτώσεις στη λήψη. Ο θόρυβος μπορεί να προέλθει από φυσικές πηγές ή από τεχνητές πηγές. Στην πρώτη περίπτωση συμπεριλαμβάνεται ο ατμοσφαιρικός θόρυβος, που συνήθως είναι η κύρια πηγή θορύβου στη ζώνη HF. Είναι υψηλότερος πλησίον στις ισημερινές περιοχές και μειωμένος καθώς το γεωγραφικό πλάτος αυξάνεται. Επίσης, συμπεριλαμβάνεται σε αυτήν την περίπτωση ο κοσμικός θόρυβος από το αστρικό διάστημα, το οποίο έχει επιπτώσεις στις υψηλότερες συχνότητες.

Στη δεύτερη περίπτωση μπορεί να περιληφθεί όλο το είδος του θορύβου που προκαλείται από τις αναφλέξεις, τις γραμμές μετάδοσης, τους ηλεκτρονικούς λαμπτήρες, τις ηλεκτρικές μηχανές γενικά... Αυτός ο θόρυβος σχετίζεται άμεσα με την τεχνολογική ανάπτυξη και με τη πυκνότητα των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συσκευών στις περιοχές όπου το σήμα λαμβάνεται. Ο τεχνητός θόρυβος τείνει να πολωθεί κάθετα και η χρήση μιας οριζόντιας κεραίας συμβάλει στη μείωση των επιπτώσεων του θορύβου.

Ιονοσφαιρική μείωση

Το στρώμα D προκαλεί μείωση στα κύματα που περνούν διαμέσω της. Η απώλεια ποικίλλει σύμφωνα με τον ηλιακό κύκλο, και είναι υψηλότερη περίπου στο μέγιστό του. Επίσης, ποικίλλει εποχιακά και κατά τη διάρκεια μιας ημέρας, με την υψηλότερη επίδραση το καλοκαίρι και γύρω στη μεσημβρία. Σαν συμπέρασμα, μπορεί να ειπωθεί ότι η απώλεια ποικίλλει με τη πυκνότητα ιονισμού στο στρώμα D.

Καιρικές συνθήκες

Ο καιρός είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που έχει επιπτώσεις στη διάδοση. Ανάλογα με τα καιρικά φαινόμενα, τα ραδιοκύματα μπορούν να μεταδοθούν σε μεγαλύτερες αποστάσεις, ή ακόμα και να μειωθούν δραματικά. Δυστυχώς, δεν υπάρχει κανένας κανόνας που να προβλέπει τα αποτελέσματα των καιρικών φαινομένων στη μετάδοση, επειδή οι καιρικές μεταβλητές είναι σύνθετες και υπαγόμενες σε συχνές μεταβολές.

Η εξασθένιση λόγω των σταγόνων βροχής είναι υψηλότερη από τη μείωση που προκαλούν άλλα είδη ύδατος. Η μείωση μπορεί να προκληθεί από τις σταγόνες βροχής που ενεργούν ως φτωχό διηλεκτρικό μέσο, στην ισχύ του ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Η μείωση είναι σημαντική για τις συχνότητες επάνω από τη ζώνη VHF.

Η μείωση λόγω του χιονιού είναι παρόμοια με τη μείωση λόγω των σταγόνων βροχής. Είναι περισσότερο καθοριστική για τις συχνότητες επάνω από 2 GHz, επάνω από την UHF ζώνη. Η μείωση λόγω της χαλαζόπτωσης καθορίζεται από το μέγεθος των κομματιών και την πυκνότητά τους. Δεδομένου ότι ο πάγος έχει έναν χαμηλότερο δείκτη διάθλασης, η μείωση λόγω της χαλαζόπτωσης είναι αρκετά χαμηλότερη από τη μείωση λόγω των σταγόνων βροχής.

Ιονοσφαιρικά κύματα

Διάδοση που επηρεάζεται από την παρουσία ενός αερίου-πλάσματος ηλεκτρονίων ψηλά στη γήινη ατμόσφαιρα.

Η διάδοση των ραδιοσημάτων στις μεγάλες αποστάσεις είναι γενικά περιορισμένη στο μέρος υψηλής συχνότητας (HF) του φάσματος (περίπου 3 - 30 MHz), αν και η ιονοσφαιρική διάδοση μπορεί να πραγματοποιηθεί και σε άλλες συχνότητες σε ασυνήθιστες περιστάσεις.

Τα σήματα HF διαθλούνται από τις περιοχές του ιονισμού που υπάρχουν ψηλά στη γήινη ατμόσφαιρα. Αυτές οι περιοχές είναι γνωστές ως ιονόσφαιρα και αποτελούνται από τα στρώματα των ιονισμένων μορίων αερίου και των ελεύθερων ηλεκτρονίων. Είναι το πλάσμα αερίου ηλεκτρονίων που μπορεί να διαθλάσει τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα και να τα αποτρέψει από τη διαφυγή στο διάστημα. Τα ιονισμένα μόρια αερίου δεν θεωρούνται πως διαδραματίσουν έναν σημαντικό ρόλο στις ραδιοσυχνότητες.

Ένα μεγάλο μέρος της πρόωρης ερευνητικής εργασίας στην ιονοσφαιρική διάδοση έγινε από τον καθηγητή E.V. Appleton FRS στη δεκαετία του '20 στα εργαστήρια Cavendish στο Καίμπριτζ.

Η ακριβής ραδιοσυχνότητα που μπορεί να διαθλαστεί εξαρτάται από την πυκνότητα ηλεκτρονίων (που αυξάνεται με το ύψος από το έδαφος) και από τη γωνία της πρόσπτωσης των ραδιοκυμάτων στην ιονόσφαιρα. Αυτά εξαρτώνται ακόμα από την απόσταση μεταξύ των περιοχών, των τύπων κεραιών σε χρήση και του ορίου της ιονόσφαιρας.

Το ποσό ιονισμού (και επομένως η πυκνότητα ηλεκτρονίων στο πλάσμα) εξαρτάται από τη ροή ακτινοβολίας (ηλιακή υπεριώδης ακτίνα) από τον ήλιο. Ο χωρισμός των ηλεκτρονίων από τα μόρια αερίου δημιουργεί το πλάσμα και τα ιόντα. Το επίπεδο ακτινοβολίας από τον ήλιο εξαρτάται από το χρόνο της ημέρας, την εποχή του έτους και τη φάση ενός 11 έτους (περ..) κύκλος της δραστηριότητας. Μια καλή εκτίμηση του επιπέδου ηλιακής δραστηριότητας μπορεί να βρεθεί με τον υπολογισμό του αριθμού κηλίδων που είναι ορατά στην επιφάνεια του ήλιου. Αυτοί συσχετίζουν καλά με το ηλιακό επίπεδο ακτινοβολίας και είναι εύκολο να παρατηρηθούν με ένα ηλιακό τηλεσκόπιο.

Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η ηλιακή ροή αυξάνεται καθώς οι ηλιακές ακτίνες εισχωρούν στην ατμόσφαιρα και με την πυκνότητα ηλεκτρονίων (ο ιονισμός επεκτείνεται κάτω μέσω της ατμόσφαιρας). Αυτό επιτρέπει στις υψηλές συχνότητες (ίσως περίπου 20 MHz ή υψηλότερες) για να διαδοθούν σε μεγάλες αποστάσεις. Τα σήματα διαθλούνται από την ιονόσφαιρα και επιστρέφουν πίσω κάτω στη γη. Οι μεγάλες αποστάσεις μπορούν να υποστηριχθούν κατ' αυτό τον τρόπο. Τη νύχτα όταν η ηλιακή ροή είναι χαμηλή, η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία απορροφάται λιγότερο και οι χαμηλότερες συχνότητες διαδίδονται καλύτερα.

 

Η ιονόσφαιρα κατανέμεται στα στρώματα ως εξής:

ΣΤΡΩΜΑ D: Αυτό διαμορφώνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας σε ένα ύψος περίπου 50 - 90 kms από το έδαφος. Δεδομένου ότι η πυκνότητα της ατμόσφαιρας σε αυτό το χαμηλό ύψος είναι αρκετά υψηλή, πολλή απορρόφηση πραγματοποιείται ειδικά στις χαμηλές συχνότητες (μέχρι 7MHz). Οι υψηλές συχνότητες δεν επηρεάζονται και μπορούν να διαπεράσουν στα πιό υψηλά επίπεδα με τη σχετικά χαμηλή μείωση. Κατά τη διάρκεια της νύχτας, το στρώμα Dδιαλύεται γρήγορα και επηρεάζει το πολύ κατώτατο μέρος του φάσματος.

ΣΤΡΩΜΑ Ε : Αυτό το στρώμα βρίσκεται σε περίπου 80 -125 kms από το έδαφος. Το στρώμα Ε δεν απορροφά τα σήματα τόσο όσο το στρώμα Dκαι μπορεί να υποστηρίξει κάποια μεγάλης απόστασης διάδοση. Το καλοκαίρι (και μερικές φορές το χειμώνα), τα πυκνά σύννεφα του ιονισμού μπορούν να διαμορφωθούν για μικρές χρονικές περιόδους. Αυτά τα στρώματα του "σποραδικού Ε" μπορούν να διαθλάσουν τα ραδιο σήματα στο μέρος VHF του φάσματος. Το σποραδικό Ε είναι υπαίτιο για τις μεγάλες αποστάσεις διάδοσης των σημάτων της ζώνης ΙΙ VHF και χρησιμοποιείται συχνά από τους ραδιο ερασιτέχνες ( αποστάσεις 2000 μιλίων ή περισσότερο έχουν επιτευχθεί).

ΣΤΡΩΜΑ F: Πραγματικά, αυτό το στρώμα μπορεί να χωριστεί σε δύο: F1 και F2, όταν η ηλιακή ακτινοβολία είναι υψηλή (κατά τη διάρκεια της ημέρας). Αυτά τα στρώματα τείνουν να συγχωνευθούν μαζί τη νύχτα σε ένα ενιαίο στρώμα. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, το F1 στρώμα διαμορφώνεται σε περίπου 200 kms και το F2 σε περίπου 400 kms. Ο όγκος των μεταδόσεων HF διαδίδεται από το στρώμα F2. Το ύψος των στρωμάτων Fείναι τόσο υψηλό που φωτίζεται από τον ήλιο για μεγάλες περιόδους της ημέρας και διαλύεται με αργό ρυθμό τη νύχτα. Το στρώμα είναι στο ελάχιστό του αμέσως πριν από την ανατολή και φθάνει στην αιχμή του αμέσως μετά από τη μεσημβρία.

oocities.org/supercomgr