Як розповсюджуються радіохвилі
Радіохвилі випромінюються через антену в простір і розповсюджуються у вигляді енергії електромагнітного поля. І хоча природа радіохвиль однакова, їх здатність до поширення сильно залежить від довжини хвилі. Земля для радіохвиль представляє провідник електрики (хоча і не дуже хороший). Проходячи над поверхнею землі, радіохвилі поступово слабшають. Це пов'язано з тим, що електромагнітні хвилі порушують в поверхні землі електрострум, на що і витрачається частина енергії. Тобто енергія поглинається землею, причому тим більше, чим коротше довжина хвиля (вище частота). Крім того, енергія хвилі слабшає ще і тому, що випромінювання поширюється в усі сторони простору і, отже, чим далі від передавача знаходиться приймач, тим менша кількість енергії доводиться на одиницю площі і тим менше її потрапляє в антену.
Передачі довгохвильових мовних станцій можна приймати на відстані до декількох тисяч кілометрів, причому рівень сигналу зменшується плавно, без стрибків.
Середньохвильові станції чутні в межах тисячі кілометрів.
Що ж стосується коротких хвиль, то їх енергія різко зменшується в міру віддалення від передавача. Цим пояснюється той факт, що на зорі розвитку радіо для зв'язку в основному застосовувалися хвилі від 1 до 30 км. Хвилі коротше 100 метрів взагалі вважалися непридатними для далекого зв'язку.
Однак подальші дослідження коротких і ультракоротких хвиль показали, що вони швидко згасають, коли йдуть у поверхні Землі. При напрямку випромінювання вгору, короткі хвилі повертаються назад. Ще в 1902 англійський математик Олівер Хевісайд (Oliver Heaviside) і американський інженер-електрик Артур Едвін Кеннеллі (Arthur Edwin Kennelly) практично одночасно передбачили, що над Землею існує іонізований шар повітря - природне дзеркало, що відбиває електромагнітні хвилі. Цей шар був названий іоносферою. Іоносфера Землі повинна була дозволити збільшити дальність поширення радіохвиль на відстані, що перевищують пряму видимість. Експериментально це припущення було доведено в 1923. Радіочастотні імпульси передавалися вертикально вгору і приймалися сигнали, що повернулися. Вимірювання часу між посилкою і прийомом імпульсів дозволили визначити висоту і кількість шарів відображення. Відбившись від іоносфери, короткі хвилі повертаються до Землі, залишивши під собою сотні кілометрів «мертвої зони». Долетівши до іоносфери і назад, хвиля не "заспокоюється», а відбивається від поверхні Землі і знову спрямовується до іоносфери, де знову відбивається і т. Д. Так, багато разів відображаючись, радіохвиля може кілька разів обігнути земну кулю. Встановлено, що висота відображення залежить в першу чергу від довжини хвилі. Чим коротше хвиля, тим на більшій висоті відбувається її віддзеркалення і, отже, більше «мертва зона». Ця залежність вірна лише для короткохвильової частини спектра (приблизно до 25-30 МГц). Для більш коротких хвиль іоносфера прозора. Хвилі пронизують її наскрізь і йдуть в космічний простір. видно, що відображення залежить не тільки від частоти, а й від часу доби. Це пов'язано з тим, що іоносфера іонізується сонячним випромінюванням і з настанням темряви поступово втрачає свою відбивну здатність. Ступінь іонізації також залежить від сонячної активності, яка змінюється протягом року і з року в рік по семирічним циклом.
Радіохвилі УКХ діапазону за властивостями більшою мірою нагадують світлові промені. Вони практично не відбиваються від іоносфери, дуже трохи огинають земну поверхню і розповсюджуються в межах прямої видимості. Тому дальність дії ультракоротких хвиль невелика. Але в цьому є певна перевага для радіозв'язку. Оскільки в діапазоні УКВ хвилі поширюються в межах прямої видимості, то можна розташовувати радіостанції на відстані 150-200 км один від одного без взаємного впливу. А це дозволяє багаторазово використовувати одну і ту ж частоту сусіднім станціям.
Властивості радіохвиль діапазонів ДЦВ і 800 Мгц ще ближчі до світлових променів і тому володіють ще одним цікавим і важливим властивістю. Згадаймо, як влаштований ліхтарик. Світло від лампочки, розташованої у фокусі рефлектора, збирається у вузький пучок променів, який можна послати в будь-якому напрямку. Приблизно те ж саме можна зробити і з високочастотними радіохвилями. Можна їх збирати дзеркалами-антенами і посилати вузькими пучками. Для низькочастотних хвиль таку антену побудувати неможливо, оскільки дуже великі були б її розміри (діаметр дзеркала повинен бути набагато більше, ніж довжина хвилі) .Можливість спрямованого випромінювання хвиль дозволяє підвищити ефективність системи зв'язку. Пов'язано це з тим, що вузький промінь забезпечує менше розсіювання енергії в побічних напрямках, що дозволяє застосовувати менш потужні передавачі для досягнення заданої дальності зв'язку. Направлене випромінювання створює менше перешкод іншим системам зв'язку, що знаходяться не в створі променя.