Распространение радиоволн по диапазонам

Типы волн по зоне распространения

graph TD
    RW[Радиоволны] --> PW[Поверхностные волны<br/>вдоль поверхности Земли<br/>дифракция огибает шар]
    RW --> SW[Пространственные волны<br/>на большой высоте<br/>отражаются от атмосферы]

Поверхностные волны — распространяются у поверхности Земли, частично огибают её за счёт дифракции. Зависят от свойств земной поверхности.

Пространственные волны — уходят высоко в атмосферу и возвращаются на землю за счёт отражения от атмосферных неоднородностей (ионосферы).

Диапазон ДВ и СВ (длинные и средние волны)

graph LR
    TX[📡] -->|дифракция| EARTH[🌍 Земная поверхность]
    EARTH --> RX[📻 далёкий приёмник]
    Note[Длина волны > неровностей<br/>рельефа → хорошее огибание]

Длина волны превышает размеры неровностей земной поверхности
Сильно выражена дифракция → волны огибают Землю
Обеспечивают устойчивую связь на больших расстояниях

Диапазон КВ (короткие волны, HF: 3–30 МГц)

graph TD
    TX[📡 Передатчик] -->|пространственная волна| ION[🌐 Ионосфера]
    ION -->|отражение| RX[📻 Приёмник за горизонтом]
    TX -->|поверхностная волна| ABSORB[💧 Поглощается<br/>через ~100 км]

Поверхностная волна быстро поглощается подстилающей поверхностью
Дальность по земле — не более 100 км
Зато интенсивно отражаются от ионосферы с малыми потерями
Это обеспечивает дальнюю связь (тысячи километров) через ионосферу

Диапазон УКВ и СВЧ (метровые, дециметровые и выше)

graph LR
    TX[📡 Антенна A<br/>на высоте h] -->|прямая волна| RX[📻 Антенна Б]
    TX -->|отражённая волна| GROUND[🌐 Земная поверхность]
    GROUND --> RX
    HORIZON[⛰️ Горизонт<br/>ограничение дальности]

Дифракция слабая — волны практически не огибают Землю
Радиус действия ограничен зоной прямой (оптической) видимости
В точку приёма одновременно приходят прямая и отражённая от земли волна → интерференция

Для увеличения дальности:

Устанавливать промежуточные ретрансляторы между пунктами A и Б
Поднимать антенны на большие высоты (башни, горы)

Расстояние прямой видимости

Для антенн на высоте h (в метрах) дальность прямой видимости d (км):

$d \approx 3,57 \cdot (\sqrt{h_1} + \sqrt{h_2})$

Высота антенны	Дальность видимости
10 м	~11 км
30 м	~20 км
100 м	~36 км
500 м	~80 км

Сводная таблица по диапазонам

Диапазон	Частоты	Механизм	Дальность	Применение
ДВ/СВ	30–3000 кГц	Поверхностная волна + дифракция	Тысячи км	AM-радио, навигация
КВ	3–30 МГц	Ионосферное отражение	Тысячи км	Любительская связь, МВ-радио
УКВ	30–300 МГц	Прямая видимость	50–100 км	FM-радио, телевидение
ДМВ/СМВ	300 МГц–30 ГГц	Прямая видимость	10–50 км	Wi-Fi, сотовая связь, спутник

Контрольные вопросы

Что такое поверхностные и пространственные волны?
Почему ДВ/СВ диапазон обеспечивает связь за горизонтом, а УКВ — нет?
За счёт чего КВ-диапазон обеспечивает дальнюю связь при слабом распространении вдоль земли?
Что ограничивает дальность связи в УКВ и СВЧ диапазонах?
Какие два способа увеличить дальность УКВ-связи?
Почему в зоне прямой видимости возникает интерференция?