Vlastnosti a šírenie elektromagnetických vĺn: vrstvy ionosféry, troposféra a rozdelenie frekvenčných pásiem

Elektromagnetické vlnenie (EMP)

1. EMP: forma hmoty vyvolaná pohybom el. nábojov, má el. a mag. zložku, šíri sa ako EM vlny

2. Vlastnosti EMP

• Energia: prenos vysielač → prijímač
• Hybnosť a moment hybnosti: pôsobí silou na častice
• Vlnový aj časticový charakter
• Zložky: el. E, mag. H, sú na seba kolmé, zmena jednej vyvolá druhú
• Rýchlosť šírenia: vo vákuu c = 3 × 10⁸ m/s, amplitúda konšt., E a H sú vo fáze, vlnový odpor Z₀ = E/H = √(μ₀/ε₀) = 120π ≈ 377 Ω je konšt.; v reálnom prostredí útlm, fázový posun, zmena Z₀
• EMP sa šíri ako guľové vlnoplochy

3. Spôsoby šírenia EMP

• Povrchová vlna: po povrchu zeme, kopíruje zaokrúhlenie, hlavne DV a dlhé vlny, menší útlm na nízkych f
• Ionosférická priestorová vlna: odrazom od ionosféry, veľké vzdialenosti, typická pre KV, závisí od dňa, slnka, stavu ionosféry
• Priama priestorová vlna: medzi vysielačom a prijímačom, priama viditeľnosť, UKV

4. Vlnová dĺžka λ (lambda)

Vzdialenosť medzi 2 najbližšími bodmi EM vlny s rovnakou fázou: λ = c × T = c/f

5. Rozdelenie EM vlnenia podľa dĺžky

• VLF (miriametrové): 100–10 km, 3–30 kHz
• DV (kilometrové): 10–1 km, 30–300 kHz
• SV (hektometrové): 1–0,1 km, 300 kHz–3 MHz
• KV (dekametrové): 100–10 m, 3–30 MHz
• VKV (metrové): 10–1 m, 30–300 MHz
• UKV (decimetrové): 1–0,1 m, 300 MHz–3 GHz
• SHF (centimetrové): 10–1 cm, 3–30 GHz
• EHF (milimetrové): 10–1 mm, 30–300 GHz

6. Polarizácia EM vĺn

Daná smerom kmitania vektora E vzhľadom k zemi, vertikálna/horizontálna. Je dôležitá pre príjem: antény musia mať rovnakú polarizáciu, inak nastane výrazný pokles intenzity.

7. Rozdelenie ionosféry

Ionizovaná časť atmosféry (60–600 km), vrstvy:

• D (60–80 km): hlavne cez deň, tlmí rádiové vlny
• E (110–120 km): stabilná, cez deň odráža SV
• F1, F2 (200–400 km): nestabilné, menia sa podľa doby/sezóny, v zime splývajú do vrstvy F

8. Troposféra

Najnižšia vrstva (cca 10 km), meteorologické javy, teplota smerom nahor klesá, vzduch sa premiešava, ovplyvňuje lom a šírenie EM vĺn v blízkosti zeme.

9. Spôsoby šírenia EM vĺn okolo Zeme

• 1. Priamou vlnou: pri optickej viditeľnosti, D = 3,55 × (√h₁ + √h₂) [km, m, m]; pri zmene indexu lomu vzduchu D = 4,12 × (√h₁ + √h₂)
• 2. Ohybom vĺn
• 3. Odrazom
• 4. Lomom do zeme a opakovaným lomom zo zeme
• 5. Vlnovodom DV: povrch zeme + vrstva D
• 6. Vlnovodom VKV: vzduchové vrstvy rôznych vlastností pri mimoriadnych podmienkach, umožňuje náhodný diaľkový príjem