การแพร่กระจายคลื่นวิทยุในอากาศ

RADIO PROPAGATION การแพร่กระจายคลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุที่แพร่กระจายออกจากสายอากาศนั้น จะมีการแพร่กระจายออกไปทุกทิศทาง คลื่นวิทยุเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ที่สามารถเดินทางไปด้วยความเร็วเท่ากับแสง แต่อย่างไรก็ดี คลื่นวิทยุที่มีความถี่ไม่เท่ากัน คุณสมบัติในการแพร่กระจายคลื่น ก็ไม่เหมือนกัน ในพื้นที่ไกลออกไป สัญญาณที่เครื่องรับจะรับได้ก็อ่อนลง ๆ ไปเรื่อย ๆ

SURFACE WAVE หรือ GROUND WAVE

คลื่นดิน เป็นคลื่นวิทยุที่เดินทางไปบนผิวโลก เราสามารถใช้คลื่นดิน ในการติดต่อสื่อสารย่าน LF และ MF ปกติคลื่นดินมีความยาวคลื่นที่ยาวมาก จะเดินทางไปได้ไกล กว่า (losses rise with increasing frequency) และจะเดินทางไปไดัไกลกว่าระยะขอบฟ้า คลื่นดินที่ความถี่สูง ๆ จะไปไม่ได้ไกล เพราะถูกลดทอนมาก เนื่องจากลักษณะภูมิประเทศ และสิ่งกีดขวาง เห็ตผลก็คือเมื่อความถี่สูงขึ้น ความยาวคลื่นก็จะสั้นลง วัตถุใหญ่ อย่างเช่น ภูเขาจึงมีผลต่อการแพร่กระจายคลื่น เช่นที่ความถี่ 30 KHz ความยาวคลื่นจะเท่ากับ 10 กิโลเมตร เมื่อเทียบกับภูเขาแล้ว ภูเขายังเล็กกว่าความยาวคลื่น ฉนั้น การลดทอนจึงมีน้อย แต่ที่ความถี่ 3 MHz ความยาวคลื่นเท่ากับ 100 เมตร วัตถุที่ใหญ่กว่าความยาวคลื่น เช่น เนินเขา ตึกรามบ้านช่อง จะเริ่มมีผลในการลดทอนสัญญาณ

วิธีการที่จะให้คลื่นดินเดินทางไปได้ไกล ๆ ทำได้โดยการแพร่กระจายคลื่นที่มีโพลาไรเซซั่นแนวดิ่ง ในกรณีที่มีการแพร่กระจายคลื่นในแนวราบ สนามไฟฟ้า จะขนานกับพื้นโลก ฉนั้นคลื่นดินจะเสมือนถูกลัดวงจร (ดูดกลื่น) ด้วยความนำไฟฟ้าของผิวโลก อย่างไรก็ดี เราใช้ประโยชน์คลื่นดินได้เฉพาะย่าน LF และ MF เท่านั้น

การแพร่กระจายคลื่นแบบ Ground wave เราจะใช้สำหรับการสื่อสารระยะสั้น ในเวลากลางวัน เพราะว่าการแพร่กระจายคลื่นแบบ Sky-wave ไม่สามารถที่จะทำได้ในกลางวัน (สำหรับย่านนี้ เพราะมีการดูดกลื่น ลดทอนสัญญาณ จากชั้น D)

Effect of frequency

ในส่วนของ wave fronts ของการแพร่กระจายคลื่นแบบนี้ สัญญาณจะถูกลดทอนโดยพื้นผิวของโลก ระดับของการลดทอนจะมีปัจจัยหลาย ๆ อย่าง สำหรับ ความถี่ใช้งานก็เป็นส่วนหนึ่งที่จะกำหนดอัตราการลดทอน คือว่า เมื่อความถี่สูงขึ้น การลดทอนสัญญาณก็จะมากขึ้น สำหรับความถี่ 3 MHz จะถูกลดทอนมากกว่าความถี่ 0.5 MHz ถึง ประมาณ 20 - 60 dB

ความถี่ต่ำมาก หรือ very low-frequency (VLF ความถี่ต่ำกว่า 300 kHz) ถ้าใช้การแพร่คลื่นแบบ vertically polarized จะมีการลดทอนสัญญาณน้อยมาก สามารถติดต่อได้ไกล หลาย 100 ไมล์ สำหรับย่าน ความถี่ปานกลาง medium-wave band (300 to 3000 kHz, รวมไปถึงวิทยุกระจายเสียง AM) สามารถไปได้ไกลกว่า 1,000 ไมล์ในเวลากลางคืน แต่พอมาถึงย่าน HF จะมีการสูญเสียมาก (reduces drastically) พอถึงความถี่ช่วงปลาย ๆ ของย่าน HF การแพร่กระจายคลื่นแบบนี้จะหยุดลง (ไปได้แค่ ไม่กี่ 10 ไมล์ )

Effect of the ground

ค่าความเป็นตัวนำ (Ground conductivity) ของพื้นผิวโลก , ภูมิประเทศ ,ความขรุขระ ของพื้นผิว ล้วนมีผลต่อการลดทอนสัญญาณ ของความถี่ย่านนี้

ตัวอย่างความนำของพื้นผิวต่าง ๆ