Для установления устойчивой радиосвязи надо правильно выбрать диапазон используемых частот.
Расстояние, на котором возможно осуществление радиосвязи, зависит от выбранной частоты, мощности передатчика, типа и размещения антенной системы, чувствительности приемника, условий распространения радиоволн. Для конкретного судового оборудования основным фактором, определяющим дальность связи, является выбранная частота (длина волны).
Радиоволны распространяются двумя путями: непосредственно вдоль земной поверхности (поверхностные волны) и под углом к поверхности Земли (пространственные волны).
Поверхностные радиоволны распространяются на большие расстояния за счет дифракции, т.е. способности радиоволн огибать кривизну Земли.
Пространственные радиоволны – это радиоволны, которые или отражаются от ионосферы и возвращаются на землю, или уходят в космическое пространство.
Атмосфера состоит из следующих частей: нижняя, наиболее плотная часть называется тропосферой (10÷12 км), выше расположена стратосфера (12÷60 км), далее находится ионосфера (60÷400 км).
Ионосфера характеризуется очень малой плотностью газа, молекулы которого под действием солнечной радиации ионизируются, т.е. распадаются на ионы и свободные электроны. Ионизированный газ обладает свойством электропроводности и может отражать радиоволны.
Ионосфера (рис. 2) состоит из четырех максимумов ионизации, называемых условно слоями и обозначаемых D (50÷60 км), E (90÷130 км), F1 (200÷300 км) и F2 (300÷400 км). Ионизация различна в летнее и зимнее время и изменяется в течение суток. Слои D и Е существуют только в дневное время.
Более низкие частоты отражаются нижними слоями ионосферы, а более высокие частоты проходят сквозь нижние и отражаются более высокими слоями. Радиоволны будут отражаться только в том случае, если частота не будет превышать некоторого определенного значения, называемого критической частотой fкр. Волны, частота которых выше критической, не отражаются от ионосферы, а пронизывают этот слой. Частоты выше 30 МГц проходят сквозь все слои атмосферы.
Гектометровые волны (СВ) распространяются с заметным поглощением энергии землей и ионосферой (слой D). Поэтому дальность действия гектометровых волн значительно зависит от времени суток и времени года. В ночное время радиоволны отражаются от слоя F, поэтому сигналы принимаются как за счет поверхностных, так и за счет пространственных волн. На условия распространения СВ влияет также время года. Это объясняется тем, что, во-первых, поглощение СВ при отражении от ионосферы в зимнее время уменьшается, так как уменьшается ионизация нижних слоев ионосферы, и, во вторых, в летние месяцы значительно возрастает влияние атмосферных помех. Средние волны в основном используются для связи на расстоянии до 100÷150 миль.
Декаметровые волны (КВ) распространяются так же, как и СВ, с помощью поверхностного и пространственного излучений. На условия распространения КВ большое влияние оказывают время суток, время года, одиннадцатилетний период солнечной активности и географическое расположение линий радиосвязи. В дневное время более низкие частоты КВ диапазона сильно поглощаются слоями D и Е, а ночью, когда ионизация слабее, более высокие частоты слабо отражаются от слоя F, проходя сквозь него (табл. 2). Поэтому для связи днем используют более высокие частоты (8÷12МГц), а ночью – более низкие (2÷8 МГц).
Особенность распространения КВ зависит также от возникновения особых явлений, к которым относятся замирание радиосигналов и наличие зон молчания; радиосвязь может также нарушиться из-за возмущений в ионосфере. Наибольшее число ионосферных возмущений происходит вблизи магнитных полюсов. Короткие волны используются для дальней связи
Ультракороткие волны (УКВ) распространяются в нижних слоях атмосферы, тропосфере, только поверхностным лучом, почти прямолинейно. Волны короче 10 м (30 МГц) ионосферой не отражаются, а проходят сквозь нее. Они также не огибают земную поверхность и крупные препятствия. Поэтому эти волны используются для наземной связи на дистанциях до 20÷30 миль.
Основные преимущества УКВ – возможность одновременной работы без взаимных помех большого количества радиостанций и хорошая помехозащищенность во время ионосферных возмущений.
Дециметровые волны применяются для радиосвязи в пределах прямой видимости, а также для спутниковой связи.
