Особенности распространения дециметровых и сантиметровых волн
Радиоволны дециметрового и сантиметрового диапазонов от ионизированной области атмосферы не отражаются и в ней не рассеиваются и поэтому как ионосферные, распространяться не могут. Волны этих диапазонов распространяются на небольшие расстояния над поверхностью Земли как земные (напомним, что дифракция на столь высоких частотах выражена слабо), а на большие – главным образом за счет рассеяния на неоднородностях тропосферы и в меньшей степени за счет направляющего действия тропосферных волноводов.
Радиоволны этих диапазонов почти не преломляются в ионизированных областях атмосферы и легко проходят сквозь ионосферу. Благодаря этому волны указанных, диапазонов могут распространяться как прямые и находят применение в космической связи.
Волны дециметрового диапазона практически не испытывают ни молекулярного поглощения, ни поглощения в гидрометеорах. Поглощение в гидрометеорах делается заметным на волнах короче 3–5 см. Поглощение в водяных парах, т. е. молекулярное поглощение, становится заметным только на волне 1,35 см, т. е. у самой нижней границы диапазона сантиметровых волн. Поэтому с молекулярным поглощением сантиметровых волн можно тоже практически не считаться.
Особенности распространения миллиметровых волн
На условия распространения миллиметровых волн ионосфера, естественно, совершенно не влияет. Тропосфера вызывает явление атмосферной рефракции, т. е. искривление траектории распространяющихся в ней миллиметровых волн. Гидрометеоры в виде дождя, тумана, града, снега и т. д. вызывают весьма значительное поглощение. В условиях сильного дождя или тумана миллиметровые волны практически распространяться не могут. Но, даже независимо от наличия гидрометеоров, миллиметровые волны испытывают сильное молекулярное поглощение в газах, входящих в состав тропосферы, в первую очередь, в водяных парах и в кислороде воздуха.
В диапазоне длин волн от 1 до 10 мм имеются четыре «окна» относительно слабого поглощения, а именно – в области 1,2 мм (δ =0,7 дБ/км), в области 2 мм (δ =0,3 дБ/км), в области 3 мм (δ =0,22 дБ/км) и, наконец, наиболее известное «окно» на 8,6 мм с поглощением 0,07 дБ/км. Следует иметь в виду, что при увеличении относительной влажности увеличиваются и коэффициенты поглощения.
Относительно сильное молекулярное поглощение и полное прекращение прохождения миллиметровых волн во время дождя и тумана сильно ограничивают возможность применения миллиметровых волн в наземных линиях радиосвязи, т.е. при распространении в качестве земных волн. Наоборот, широкое применение миллиметровые волны могут найти в космических линиях связи, вне тропосферы, в условиях отсутствия гроз и водяных паров.
Особенности распространения радиоволн оптического диапазона
Радиоволны оптического диапазона (условно от 0,03 мк до 2 мм) могут распространяться только как земные и свободно распространяющиеся. Под действием атмосферной рефракции траектория волн оптического диапазона искривляется, причем радиус кривизны вследствие меньшего влияния на столь высоких частотах полярных молекул водяного пара при нормальной атмосферной рефракции для пологих лучей достигает значения км против значения км для ультракоротких волн.
Сильные дождь, снегопад и особенно туман полностью нарушают прохождение электромагнитных волн оптического диапазона в тропосфере. Существенное поглощение волн этого диапазона вызывают дымка и сильная мгла, значительно снижая дальность распространения.
При отсутствии осадков связь на волнах оптического диапазона как земных волнах возможна только в интервале от 0,4 до 20 км, притом только в пределах «окон» прозрачности. Все изложенное говорит о том, что при использовании оптических радиоволн в качестве средства связи имеет смысл применять их в тех районах земного шара, где осадки наблюдаются крайне редко. Волны этого диапазона в полной мере пригодны для космической связи, вне пределов тропосферы. При осуществлении радиосвязи вдоль поверхности Земли с целью устранения поглощающего действия гидрометеоров, в принципе, возможно вследствие высокой концентрации энергии и большой направленности антенн заключить траекторию распространяющейся волны в герметическую трубу, чтобы изолировать среду, в которой распространяются волны, от атмосферных осадков. Такая труба отнюдь не выполняет функции волновода, а является только защитным от атмосферных влияний кожухом.