Радіохвилі, випроменені передавальною антеною, можуть досягати точки прийому двома шляхами: або поширюючись над земною поверхнею в приземному шарі атмосфери, або послідовно відбиваючись від землі та іоносфери-шару вільних електронів, що оточують землю на висотах від 80 км (нижня межа іоносфери) до 400 км (верхня межа іоносфери) У першому випадку радіохвилі називаються поверхневими, під другий – просторовими Електронна щільність різних верств іоносфери залежить від часу доби і року, географічної широти, фази 11-річного періоду сонячної активності і т д У середньому електронна щільність іоносфери така, що відбиватися від неї можуть тільки хвилі, частота яких менше 30 МГц Тому за допомогою просторових хвиль можуть поширюватися лише кілометрові, гектаметровие і декаметрові хвилі Радіохвилі мікрохвильових діапазонів, в тому числі метрові і дециметрові, на яких ведуться телевізійні передачі, розповсюджуються тільки у вигляді поверхневих хвиль

Радіохвилі аналогічно світловим променям поширюються в однорідному середовищі по строго прямолінійних траєкторіях Тому через сферичності Землі поверхнева хвиля може досягти прийомної антени лише в тому випадку * якщо між нею і передавальної антеною є геометрична видимість Звідси випливає, що прийом телепередач можливий тільки в межах геоMeTpH4eqKoft видимості між приймальної і передавальної антенами Насправді дальність прийому телевізійних передач дещо перевищує дальність геометричній видимості, це повязано з явищами дифракції та рефракції хвиль

Дифракція радіохвиль-це фізичне явище, яке у тому, що радіохвилі здатні певною мірою огинати перешкоди, заходячи в область тіні за ними Сферична поверхня Землі також є перешкодою, яка радіохвилі можуть огинати Чим нижче частота радіосигналу, тим сильніше виявляється дифракція Кілометрові і гектаметровие хвилі можуть заходити за Геометричний горизонт на сотні кілометрів, декаметрові хвилі огинають кривизну Землі в меншій мірі, а на метрових і дециметрових хвилях дифракція проявляється слабо, тому дальність прийому телепередач унаслідок дифракції радіохвиль зростає незначно

Більш істотний фактор, що впливає на дальність прийому телевізійних передач, – атмосферна рефракція радіохвиль Земна атмосфера є середовищем неоднорідною – щільність атмосфери, її тиск, вологість і температура змінюються з висотою Крім того, характер зміни зазначених фізичних параметрів атмосфери з висотою може змінюватися в залежності від інтенсивності сонячної радіації, часу доби і т д У неоднорідній сре * де радіохвилі переломлюються і поширюються не прямолінійно, а по деяких криволінійних траєкторіях, що призводить до заходу радіохвиль за геометричний горизонт Це явище називається рефракцією

Рефракція властива електромагнітним хвилям всіх діапазонів, у tow числі і світловим хвилям Деякі прояви оптичної рефракції (заломлення світлових променів в атмосфері) можна спостерігати в повсякденному життя – сплюснута форма дисків Сонця і Місяця у горизонту, мерехтіння зірок, тремтіння далеких предметів в жаркий день, кольорова облямівка у диска висхідного або призахідного Сонця Завдяки рефракції світлових променів сонячний диск ще повністю видно, тоді як за відсутності рефракції він був би цілком схований за горизонтом, що збільшує тривалість світлового дня (в середніх широтах на 8 .. 20 хв) Описані випадки аномально великий атмосферної рефракції, коли на горизонті на короткий час зявляються далекі гори, острови і т д

Існує поняття про так званий середній або нормальному стані атмосфери Нормальний стан атмосфери характеризується певним поєднанням її фізичних параметрів: температура повітря на рівні моря + 15 ° С, зниження температури з висотою 0,65 ° С на кожні 100 м, зниження тиску – по барометрической формулою, вологість не залежить від висоти Атмосферна рефракція, відповідна нормальному Станом атмо * сфери, називається нормальної атмосферної рефракцією Вона призводить до збільшення дальності прийому телевізійних передач в середньому на 15 .. 20% Дальність прямої видимості R0 в кілометрах при нормальній атмосферної рефракції може бути підрахована за формулою

R0 = 4,15(^h7+/h7),

де hi і h2 – Висоти передавальної і приймальної антен, м

Наприклад, при висоті установки передавальної антени hi = 400 м, прийомної антени h2 = 20 м і дальність прямої видимості становить 100 км

З урахуванням явищ дифракції та нормальної атмосферної рефракції територію навколо передавальної антени телевізійного центру або ретранслятора: можна з точки зору можливостей прийому телевізійних передач розділити на три зони – зону прямої видимості (до 0,8 Ro), зону півтіні (від 0,8 Ro до 1,2 R0), Зону тіні (більше 1,2 R0)

Зона прямої видимості (освітлена зона) характеризується стійким рівнем сигналу, достатнім для високоякісного прийому кольорового зображення Разом з тим в межах цієї зони можуть бути окремі території з недостатнім рівнем сигналу, що слід враховувати при виборі типу антени і місця її встановлення Наприклад, спад рівня сигналу і значи ^ тельное погіршення якості прийому можливо, як показали дослідження, проведені в Москві в період підготовки до Олімпійських ігор 1980 р, в окремих точках в безпосередній близькості до передавальної антени телевізійного центру Це пояснюється тим, що головний пелюсток діаграми спрямованості передавальної антени у вертикальній площині є вельми вузьким (від 2 .. 3 ° на дециметрових до 10 .. 12 ° на метрових ^ вільних) і в радіусі до 2 .. 3 км від башти прийом телевізійних сигналів ведеться завдяки боковим пелюсткам діаграми Зменшення рівня сигналу на 15 .. 20 дБ спостерігається такжев окремих точках на відстанях до 12 .. 15 км від телецентру, що повязано з інтерференцією (складанням або відніманням) прямого сигналу

від передавальної антени і сигналу, відбитого від Землі Погіршення якості прийому в освітленій зоні можливе також у районах з пересіченим рельєфом місцевості, а також у містах з різноповерховою забудовою, де за високими будинками утворюються зони тіні

У всіх перерахованих вище випадках якість прийому можна, як правило, поліпшити застосуванням гостронаправлених антен і вибором місця їх встановлення, а в особливо складних випадках (наприклад, на сильно пересіченій місцевості) – установкою малопотужного телевізійного ретранслятора

Зона півтіні характеризується відносно слабким і нестабільним сигналом, можливі завмирання сигналу Нестабільність сигналу в зоні півтіні викликана наступними причинами При зміні стану атмосфери змінюється ступінь рефракції, що еквівалентно наближенню або видалення видимого горизонту У цих умовах приймальня антена в деякі моменти може опиняються в зоні тіні, а потім виходити з неї в освітлену зону Відповідно відбувається зменшення або збільшення напруженості поля в точці установки прийомної антени Для підвищення якості прийому в зоні півтіні потрібно піднімати антену якомога вище, так як при цьому зменшується ймовірність того, що при зміні стану атмосфери антена вийде з освітленої зони

Зона тіні характеризується дуже швидким зменшенням напруженості поля з відстанню Якісний прийом телепередач в цій зоні практично неможливий, за винятком окремих коротких відрізків часу, коли при значних змінах параметрів атмосфери має місце підвищена атмосферна рефракція Питання прийому в зоні тіні, в тому числі «наддалекого прийому, розглянуті далі

Джерело: Капчинский JI М, Конструювання і виготовлення телевізійних антен – 2-е вид, Стереотип – М: Радіо і звязок, 1995 – 00 с: Ил – (Масова радіобібліотека Вип 1216)