Tipuri de propagare a undelor electromagnetice
Ilustrație 1: Unda spațială, unda terestră și unda directă
Tipuri de propagare a undelor electromagnetice
În transmiterea undelor electromagnetice în atmosfera terestră, se disting trei tipuri de propagare
Unda terestră
În cazul în care undele radiate sunt paralele cu suprafața pământului, acestea se numesc unde terestre. Undele de sol se propagă în toate direcțiile pe măsură ce raza emisferei crește. Cu toate acestea, deoarece suprafața Pământului nu are o conductivitate infinită, solul extrage energie din câmpul radiat (pierderi la sol). Astfel, cu cât conductivitatea suprafeței terestre este mai mică, cu atât raza de acțiune a undelor terestre este mai mică.
Deasupra apei de mare, raza de acțiune a undei terestre este considerabil mai mare decât deasupra suprafeței pământului, ceea ce rezultă din conductivitatea specifică mai mare a apei de mare.
Un alt factor esențial pentru raza de acțiune a undei terestre este gama de frecvențe. Pe măsură ce crește frecvența, adâncimea de pătrundere a câmpului electric în sol scade, ceea ce reduce secțiunea transversală efectivă disponibilă pentru linia electrică. Prin urmare, raza de acțiune scade odată cu creșterea frecvenței. Astfel, unda de sol nu joacă un rol în gama de frecvențe care este luată în considerare pentru echipamentele radar.
Unda spațială
Unda spațială este acea parte a energiei radiate de antenă care călătorește în spațiul liber și care nu este afectată de amortizarea și curbura solului. Într-un mediu complet uniform și lipsit de interferențe (mediu omogen), undele spațiale se propagă în linie dreaptă. În continuare, trebuie luate în considerare acele unde spațiale care ajung la antena de recepție prin refracție sau reflexie în atmosfera terestră. Aici trebuie făcută o distincție:
Refracția în troposferă
Procesele meteorologice pot provoca schimbări bruște ale umidității și temperaturii. Acest lucru înseamnă, de asemenea, o schimbare bruscă a densității aerului. Deoarece aerul cald este optic mai subțire decât aerul rece, se formează un strat de inversiune.
Acest efect este cauza unei posibile reflexii a valurilor. Deoarece un strat de aer cald la mare altitudine este un mediu optic mai subțire, unda este reflectată înapoi pe pământ dacă incidența este suficient de plană.
Straturile de inversiune pot apărea la înălțimi diferite, ceea ce duce la depășiri diferite.
Reflecția la ionosferă
Pentru frecvențele cuprinse între 3 MHz și 30 MHz („unde scurte“), ionosfera acționează ca un reflector. Frecvențele mai înalte pătrund în ionosferă, iar cele mai joase sunt atât de atenuate de straturile D și E încât sunt reflectate doar temporar (în special noaptea).
Deoarece tranzițiile dintre straturile individuale sunt fluide, legea „unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie“ se aplică doar într-o măsură limitată. În plus, straturile sunt în mișcare și fluctuează în intensitate, astfel încât condițiile de reflexie se schimbă în mod constant. Deoarece unda spațială este reflectată și de Pământ, reflexia multiplă duce la raze de acțiune foarte mari pentru frecvențele de unde scurte. Cu toate acestea, aceste frecvențe nu pot fi utilizate pentru aplicații radar, cu excepția câtorva așa-numite radare Over The Horizon-Backscatter (OTH-B).
Legile refracției și ale reflexiei au ca rezultat supraînălțarea, în cazul în care radiația electromagnetică se propagă mai departe decât ar fi de așteptat în cazul propagării normale a undelor spațiale.
Undă directă
Pentru undele electromagnetice de peste 100 MHz, în mod normal, nu mai există nicio reflexie din partea ionosferei. Prin urmare, numai unda directă prezintă interes pentru radar. Deoarece undele care depășesc această lungime de undă se propagă într-o linie relativ dreaptă și, prin urmare, au un comportament asemănător cu cel al razelor de lumină, ele se numesc unde cvasi-optice. Teoretic, prin urmare, se poate realiza o punte doar pe o conexiune în linie dreaptă între transmițător și receptor. Din cauza curburii pământului, raza de acțiune posibilă depinde și de înălțimea antenelor transmițătorului și receptorului. Teoretic, raza de acțiune este, prin urmare, limitată la așa-numita rază vizuală radio (orizont radio).