короткие радиоволны характеризуются тем что
Короткие волны
Короткие волны (также декаметровые волны) — диапазон радиоволн с частотой от 3 МГц (длина волны 100 м) до 30 МГц (длина волны 10 м).
Короткие волны отражаются от ионосферы с малыми потерями. Поэтому, путём многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли, они могут распространяться на большие расстояния. Короткие волны используются для радиовещания, а также для любительской и профессиональной радиосвязи. Качество приёма при этом зависит от различных процессов в ионосфере, связанных с уровнем солнечной активности, временем года и временем суток. Так днём лучше распространяются волны меньшей длины, а ночью — большей. Для связи между наземными станциями и космическими аппаратами они непригодны, так как не проходят сквозь ионосферу.
На коротких волнах наблюдаются замирания — изменение уровня принимаемого сигнала, они проявляются как кратковременное снижение амплитуды несущей частоты или вовсе пропадание последней. Замирания возникают из-за того, что радиоволны от передатчика идут к приёмнику разными путями, в разной фазе и, интерферируя на антенне приёмника, могут ослаблять друг друга.
Содержание
Влияние слоев ионосферы на распространение радиоволн в КВ-диапазоне
Слой F2 — самый верхний из ионизированных слоев ионосферы. Концентрация этого слоя повышается днем, летом она выше, чем зимой. Максимальное распространение для связи одним скачком до 4000 км. Чем выше концентрация слоя, тем более высокая частота может ещё отразиться от ионосферы. Максимальная частота, при которой происходит отражение, называется максимально передаваемой частотой — МПЧ. С увеличением угла отражения МПЧ увеличивается.
Слой F1 — существует только днем. Максимальное распространение для связи одним скачком до 3000 км. Ночью сливается со слоем F2.
Слой Е — отражающий слой, наименее подвержен солнечной активности. Максимальное распространение для связи одним скачком до 2000 км. МПЧ зависит только от угла отражения.
Слой Еs — слой Е спорадический. Возникает спорадически (изредка), чаще в экваториальных широтах. Характеристики как у слоя Е.
Слой D — самый нижний из ионизированных слоев ионосферы и единственный поглощающий слой для радиоволн КВ диапазона. Существует только днем. Ночью исчезает. При исчезновении слоя D ночью, становится возможен прием слабых и далеко расположенных радиостанций. Из-за уменьшения МПЧ отражаемой слоем F2 и увеличением помех из-за пропадания слоя D, ночью, профессиональная радиосвязь в КВ диапазоне затруднена.
«Аврора» — отражения радиоволн от северного сияния. Таким видом связи впервые воспользовался Румянцев Г. А., легендарный советский радиолюбитель, радиоспортсмен и конструктор.
Прогноз МПЧ — расчет МПЧ производится по месячным, пятидневным и ежедневным прогнозам. В России эти прогнозы выдаются Институтом земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова Российской Академии наук (ИЗМИРАН).
Вещательные диапазоны КВ
Радиовещание на КВ ведется на участках с длиной волны около:
Дневные поддиапазоны — 11, 13, 16, 19 метров, ночные — 75, 65, 52, 49, 41, 31 метр
Любительские диапазоны КВ
В первые десятилетия существования радио считалось, что волны короче 250 м малопригодны для практических целей. Поэтому весь КВ диапазон был предоставлен в распоряжение любителей-энтузиастов для экспериментов. Первым законодательным актом, регламентировавшим любительскую радиосвяэь, был «Закон о радио», принятый Конгрессом США в 1912 г. По мере совершенствования техники радиосвязи выяснилось, что при определенных условиях на КВ возможна связь на дальние расстояния даже при минимальной мощности передатчика. В настоящее время для любительской связи на КВ выделены строго определённые диапазоны частот, которые несколько отличаются для разных стран мира. Так, в Российской Федерации «Инструкция по регистрации и эксплуатации любительских радиостанций» устанавливает для любительской службы следующие диапазоны:
Ссылки
Короткие радиоволны характеризуются тем что
Глава 2. Распространение коротких волн
§ 2.1. ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОРОТКИХ ВОЛН
К коротким волнам относятся радиоволны длиной от 100 до 10 м (частоты 3—30 МГц). Преимуществом работы на коротких волнах по сравнению с работой на более длинных волнах является то, что в этом диапазоне можно создать направленные антенны. Короткие волны могут распространяться как земные и как ионосферные.
С повышением частоты сильно возрастает поглощение волн в полупроводящей поверхности Земли. Поэтому при обычных мощностях передатчика земные волны коротковолнового диапазона распространяются на расстояния, не превышающие нескольких десятков километров. Расчет напряженности электрического поля для поверхностной волны можно проводить в зависимости от высоты расположения антенн над поверхностью Земли по формуле Шулейкина—Ван-дер-Поля (1.0).
Ионосферной волной короткие волны могут распространяться на многие тысячи километров, причем для этого не требуется передатчиков большой мощности. Поэтому в настоящее время короткие волны используются главным образом для связи и вещания на большие расстояния.
Курсы повышения квалификации помогут разобраться в данной теме.
Рассмотрим основные особенности ионосферного распространения коротких волн.
Расстояние скачка зависит от высоты отражающего слоя, рабочей частоты и диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости; оно меняется в зависимости от времени года, сезона и уровня солнечной активности. В среднем максимальное расстояние скачка принимают равным: при отражении от слоя 
4000 км, при 
Рис. 2.1. Схема распространения коротких волн на большие расстояния: 1, 2—волны, распространяющиеся путем двух отражений от ионосферы; 3 — волна, распространяющаяся путем одного отражения от ионосферы; 4 — волна, рабочая частота которой больше максимально допустимой отражении от слоя 
3000 км, при отражении от слоя Е 2000 км. Максимальное расстояние скачка имеет место при направлении излучения волны по касательной к горизонту, однако у реальных антенн максимум излучения направлен под некоторым углом к горизонту, что приводит к уменьшению максимального расстояния скачка.
Если ионосфера однородна в горизонтальном направлении, то 
= 
и траектория волны симметрична. Обычно излучение происходит в некотором спектре углов, так как ширина диаграммы направленности коротковолновых антенн в вертикальной плоскости составляет 10—15° (см. рис. 2.1). Минимальное расстояние скачка, для которого выполняется условие отражения 
(2.01)
при = , называют расстоянием зоны молчания (
). Углы выхода больше 
дают ряд траекторий, причем оптимальные условия радиосвязи выполняются, если угол прихода волны на заданное расстояние соответствует углу максимального излучения антенны (луч 2 на рис. 2.1).
Чтобы волна могла быть принята на определенном расстоянии от передатчика, во-первых, должно выполняться условие отражения волны от ионосферы (2.01) и, во-вторых, напряженность электрического поля полезного сигнала в данном месте должна превышать уровень помех. Эти два условия ограничивают диапазон применимых рабочих частот.
Для отражения волны необходимо, чтобы рабочая частота была не выше значения, определяемого формулой (2.01). Из этого условия выбирают максимальную применимую частоту (МПЧ), являющуюся верхней границей рабочего диапазона для данного расстояния.
Второе условие ограничивает рабочий диапазон снизу: чем ниже рабочая частота (в пределах коротковолнового диапазона), тем сильнее поглощение волны в ионосфере. Наименьшую применимую частоту (НПЧ) определяют из условия, что при данной мощности передатчика напряженность электрического поля сигнала должна превышать уровень шумов, а следовательно, поглощение сигнала в слоях ионосферы должно быть не больше допустимого.
Рис. 2.2. Механизмы распространения коротких волн: а — схемы различных механизмов распространения; I — одно отражение от слоя F; II — рассеянное отражение от слоя F; Ill— два отражения от слоя F’; IV— одно и два отражения от слоя F; V- два отражения от слоев E и F; VI— два отражения от слоя Е; б — вероятность появления различных механизмов распространения: — протяженность трассы 1500 км; — — — протяженность трассы 3000 км
Электронная плотность ионосферы меняется в течение суток и в течение года. Значит, изменяются и границы рабочего диапазона, что приводит к необходимости изменения рабочей длины волны в течение суток. Днем работают на волнах 1025 м, а ночью—на волнах 35-100 м. Понятно, что необходимость менять длину волны и каждый раз правильно выбирать ее усложняет как конструкцию станции, так и работу оператора.
Ионосфера имеет несколько максимумов ионизации, вблизи которых могут отражаться радиоволны. В зависимости от рабочей частоты, угла 60 и состояния ионосферы отражение может происходить в той или иной области ионосферы: при этом возможны различные траектории распространения волн. Как показала статистическая обработка многочисленных наблюдений, на трассе протяженностью до 3000 км наиболее часто наблюдаются модели траекторий распространения радиоволн, изображенные на рис. 2.2, а. Частота случаев появления каждой из моделей распространения характеризуется гистограммами рис. 2.2, б.
На линии протяженностью 1500 км наиболее часто одновременно приходят волны, дважды отраженные от слоев F а Е (модель V); на линии протяженностью 3000 км распространение происходит чаще путем одного отражения от слоя F. В годы минимума солнечной деятельности часто наблюдается отражение только от слоя F. Преимущественной модели траектории распространения волны не существует. Вероятность появления той или иной модели зависит от протяженности трассы и уровня солнечной активности.
Помимо перечисленных моделей, возможны случаи аномального распространения радиоволн. Аномальное распространение может возникнуть при появлении на пути волны спорадического слоя 
, от которого могут отражаться более короткие волны, вплоть до метровых.
Существенное влияние на распространение коротких волн оказывает неоднородность ионосферы в горизонтальном направлении.
Градиенты критических частот максимальны в утренние часы, когда величина их достигает 0,4 МГц на 100 км. Градиенты критических частот возрастают с увеличением солнечной активности.
В горизонтально неоднородной ионосфере нарушается симметрия траектории, изменяется время группового запаздывания, расстояние скачка, величины МПЧ.
Короткие волны умирают, но не сдаются
Считается, что в вопросе обеспечения надежной связи короткие волны давно сдали позиции в пользу более продвинутых современных технологий и остались лишь уделом олдскульных радиолюбителей-хоббийщиков. Однако коротковолновая связь все еще жива и даже эволюционирует и развивается. В некоторых случаях она способна успешно и бесплатно заменить или дублировать дорогой спутниковый телефон там, где никаких других способов быть услышанными просто не существует!
Мощность — малая, связь — дальняя…
Особенность радиоволн коротковолнового диапазона (простирающегося, условно, от 1 до 30 мегагерц) состоит в их «умении» многократно переотражаться от ионосферы Земли и, таким образом, резко увеличивать дальность действия. При ничтожной мощности передатчика в единицы и десятки ватт короткие волны легко распространяются на сотни и тысячи километров, в том числе «пробивают за горизонт».
К примеру, знаменитая советская радиостанция «Север», которой в Великую Отечественную пользовались все наши разведчики и партизанские отряды для связи с центром, использовала для передачи участок коротковолнового диапазона от 3,62 до 6,25 мегагерц, обладала мощностью всего в 2(!) ватта, но обеспечивала дальность связи от 400 километров и выше! Для понимания: 1 ватт — это максимальная мощность передатчика современного мобильного телефона, задача которого – связаться с базовой станцией на расстоянии максимум в несколько километров.
Во всем мире военные и гражданские пользователи (фермеры, геологи, полярники, егеря и т.п.) десятилетиями активно использовали коротковолновую радиосвязь. Но некоторое время назад от нее начали повсеместно отказываться. Военные — в пользу УКВ-связи на коротких расстояниях и спутниковых систем — на длинных. А гражданские пользователи все чаще выбирают вместо КВ-станций сотовую или спутниковую мобильную связь в условиях цивилизации и вне ее.
Причиной массовой «миграции» связи в более высокочастотные диапазоны стала, в первую очередь, одна неприятная особенность коротких волн. Им нужны крупногабаритные антенны. Тут все просто и в полном соответствии с законами физики: чем больше длина волны, тем длиннее нужна антенна. К примеру, на частоте 7 мегагерц длина волны составляет 40 метров. Эффективная антенна не должна быть короче хотя бы четверти длины волны, и в данном случае — это 10 метров.
Десятиметровая антенна должна быть натянута в виде провода на приличной высоте или поднята в виде вертикальной мачты аналогичной длины. Понятно, что развертывание таких антенн не слишком удобно, в особенности для подвижной радиосвязи.
Однако для связи между отдаленными стационарными объектами коротковолновая связь по-прежнему удобна и применяется. И сегодня, в 2020-м году, сотни стареньких советских радиостанций, типа «Карат», «Ангара» и разных армейских моделей с простейшими антеннами из проволоки, как и полвека назад, обеспечивают, например, уходящим на длительный сезон в тайгу охотникам Сибири связь с семьей и домом. Дорогие японские модели коротковолновых раций берут с собой туристы и путешественники, отправляющиеся в глухие уголки. Последние, правда, обычно используют КВ-радио лишь в качестве резерва к спутниковому телефону.
Так что КВ-связь жива. И даже слегка эволюционирует! Собственно, про интересное эволюционное направление сращивания КВ-радио с интернетом и хотелось бы рассказать. Начнем, правда, с предыстории.
Кому вредят… светодиодные лампы?
Последние пару десятков лет горожанину связаться на коротких волнах с кем-либо стало практически невозможно. Законы физики в отношении распространения радиоволн, разумеется, не изменились. Просто эфир на коротких волнах в городах жутко загажен высоким уровнем постоянных помех. Уровень помех столь высок, что в нем напрочь тонут сигналы радиостанций на КВ-частотах. Вы можете успешно вызывать из города удаленную КВ-радиостанцию, и она вас услышит, но вы в помехах не услышите ее ответ.
Эта проблема относительно молода. Раньше такого не было. Что же произошло? Дело в том, что когда-то практически все бытовые электроприборы питались от традиционных трансформаторных источников тока. Трансформатор, «делающий» из 220 вольт в электророзетке нужное пониженное напряжение (5 вольт, 12 вольт, 24 вольта и т.п.), был вещью надежной, беспроблемной, но… дорогой. Железо, медь, сборка. А производителям нужно было снижать стоимость модулей питания в стремительно растущем и дешевеющем парке телевизоров, DVD-плееров, бесчисленных зарядок для телефонов и прочих портативных гаджетов.
И трансформаторным источникам питания пришли на смену бестрансформаторные — так называемые «импульсные», которые оказались радикально дешевле. Особо это повлияло на распространение светодиодных ламп. В каждой из них находится импульсный преобразователь для питания диодов.
В итоге практически все импульсные блоки питания для любых устройств — от телефона до шуруповерта — «фонят» в диапазоне коротких волн! Музыкальный центр, телевизор, зарядка для ноутбука, люстра — все они являются, по сути, радиопередатчиками, передающими шумовой сигнал в широком участке коротковолнового диапазона. А бытовая электросеть 220 вольт выполняет роль эффективной антенны, распространяя помеху в эфире! Таких «передатчиков» не менее десятка в любой квартире, столько же их в соседней, сотни и тысячи — по каждому многоэтажному дому.
Интернет — как средство… против радиопомех
Впрочем, развитие технологий не только породило проблему, но и подкинуло идею для ее решения. А именно – использовать для беспомехового приема коротких волн радиоприемники, установленные удалено вне городов и управляемые через Интернет. Таких приемников разбросано по всему миру немало. Называются они WebSDR. Устанавливают их и открывают бесплатный доступ для всех желающих – энтузиасты на некоммерческой основе.
Как это устроено? Некий энтузиаст-радиолюбитель устанавливает у себя дома (обычно вдали от городских помех, хотя и не всегда) коротковолновую антенну (как правило, не суррогатную, примитивную, а полноразмерную и эффективную) и подключает к ней КВ-радиоприемник, специально предназначенный для работы в тандеме с компьютером со специальным программным обеспечением. Это программно-управляемый радиоприемник, тот самый SDR — Software-Defined Radio.
Компьютер, разумеется, постоянно подключен к Интернету и настроен на определенный веб-адрес. Зайдя по нему, пользователь из любого места может управлять частотой этого радиоприемника и слышать то, что он принимает в реальном времени. Список доступных веб-приемников, их месторасположение, рабочие поддиапазоны и веб-адреса находятся на сайте websdr.com. И вы прямо сейчас можете просто зайти в панель управления любым приемником из этого списка через браузер компьютера или смартфона, настроить его на желаемую частоту в коротковолновом диапазоне и начать слушать эфир.
А как быть, если кто-то уже зашел на сайт приемника и пользуется им? Не проблема — к одному приемнику могут одновременно подключаться десятки пользователей, и настраиваться на нужные им частоты совершенно независимо друг от друга!
Как спутниковый телефон, только без абонентской платы
Как подобная технология может помочь в установлении радиосвязи на коротких волнах и быть использована на практике? Очень просто! Предположим, группа туристов отправляется на Кольский полуостров, где нет мобильной связи и Интернета. С собой у них маломощная и компактная коротковолновая радиостанция мощностью 5–10 ватт и простейшая антенна в виде тонкой проволочки длиной метров десять, закинутой на дерево или на «мачту» из телескопической удочки. Необходимо поддерживать постоянную и стабильную голосовую связь, предположим, с Москвой, где находится группа информационной поддержки, друзья или семья, и «узел связи» — любительская коротковолновая радиостанция мощностью 100 ватт (типовая мощность для стационарного любительского радиооборудования) с антенной на крыше дома или балконе.
Расстояние между абонентами по прямой — около 1300 километров. Используется наиболее подходящая для связи на такой дистанции частота — около 3,7 мГц. Такая дистанция «пробивается» короткими волнами легко, но из-за высокого уровня помех в мегаполисе приемник радиостанции в городе уверенно принимает только очень сильные сигналы. А сигналы с Кольского полуострова от передатчика мощностью 5–10 ватт — слишком слабы в таких условиях…
И вот тут-то помогает сеть веб-приемников! Смотрим по карте и находим приемник, расположенный в Швеции, километрах в пятистах от лагеря путешественников. В итоге корреспондент на Кольском полуострове работает в эфире традиционным способом — слушает посредством приемника своей радиостанции и передает через ее передатчик. А корреспондент в Москве передает обычным образом, а вот принимает своего эфирного визави с помощью компьютера, смартфона или планшета, на котором открыт сайт нужного веб-приемника и настроена частота, на которой заранее договорено поддерживать связь.
Единственный нюанс – небольшая задержка голосового сигнала, приходящего через Интернет. Но это мелочь на фоне достаточно уверенного и стабильного голосового общения — и вдобавок без абонентской платы!
Теория радиоволн: ликбез
Думаю все крутили ручку радиоприемника, переключая между «УКВ», «ДВ», «СВ» и слышали шипение из динамиков.
Но кроме расшифровки сокращений, не все понимают, что скрывается за этими буквами.
Давайте ближе познакомимся с теорией радиоволн.
Радиоволна
Длина волны(λ) — это расстояние между соседними гребнями волны.
Амплитуда(а) — максимальное отклонения от среднего значения при колебательном движении.
Период(T) — время одного полного колебательного движения
Частота(v) — количество полных периодов в секунду
Существует формула, позволяющая определять длину волны по частоте: 
Где: длина волны(м) равна отношению скорости света(км/ч) к частоте (кГц)
«УКВ», «ДВ», «СВ»
Сверхдлинные волны — v = 3—30 кГц (λ = 10—100 км).
Имеют свойство проникать вглубь толщи воды до 20 м и в связи с этим применяются для связи с подводными лодками, причем, лодке не обязательно всплывать на эту глубину, достаточно выкинуть радио буй до этого уровня.
Эти волны могут распространяться вплоть до огибания земли, расстояние между земной поверхностью и ионосферой, представляет для них «волновод», по которому они беспрепятственно распространяются.
Длинные волны(ДВ) v = 150—450 кГц (λ = 2000—670 м). 
Этот тип радиоволны обладает свойством огибать препятствия, используется для связи на большие расстояния. Также обладает слабой проникающей способностью, так что если у вас нет выносной антенны, вам вряд ли удастся поймать какую-либо радиостанцию.
Средние волны (СВ) v = 500—1600 кГц (λ = 600—190 м). 
Эти радиоволны хорошо отражаются от ионосферы, находящейся на расстоянии 100-450 км над поверхностью земли.Особенность этих волн в том, что в дневное время они поглощаются ионосферой и эффекта отражения не происходит. Этот эффект используется практически, для связи, обычно на несколько сотен километров в ночное время.
Короткие волны (КВ) v= 3—30 МГц (λ = 100—10 м). 
Подобно средним волнам, хорошо отражаются от ионосферы, но в отличии от них, не зависимо от времени суток. Могут распространяться на большие расстояния(несколько тысяч км) за счет пере отражений от ионосферы и поверхности земли, такое распространение называют скачковым. Передатчиков большой мощности для этого не требуется.
Ультракороткие Волны(УКВ) v = 30 МГц — 300 МГц (λ = 10—1 м). 
Эти волны могут огибать препятствия размером в несколько метров, а также имеют хорошую проникающую способность. За счет таких свойств, этот диапазон широко используется для радио трансляций. Недостатком является их сравнительно быстрое затухание при встрече с препятствиями.
Существует формула, которая позволяет рассчитать дальность связи в УКВ диапазоне:
Так к примеру при радиотрансляции с останкинской телебашни высотой 500 м на приемную антенну высотой 10 м, дальность связи при условии прямой видимости составит около 100 км.
Высокие частоты (ВЧ-сантиметровый диапазон) v = 300 МГц — 3 ГГц (λ = 1—0,1 м).
Не огибают препятствия и имеют хорошую проникающую способность. Используются в сетях сотовой связи и wi-fi сетях.
Еще одной интересной особенностью волн этого диапазона, является то, что молекулы воды, способны максимально поглощать их энергию и преобразовывать ее в тепловую. Этот эффект используется в микроволновых печах.
Как видите, wi-fi оборудование и микроволновые печи работают в одном диапазоне и могут воздействовать на воду, поэтому, спать в обнимку с wi-fi роутером, длительное время не стоит.
Крайне высокие частоты (КВЧ-миллиметровый диапазон) v = 3 ГГц — 30 ГГц (λ = 0,1—0,01 м).
Отражаются практически всеми препятствиями, свободно проникают через ионосферу. За счет своих свойств используются в космической связи.
AM — FM
Зачастую, приемные устройства имеют положения переключателей am-fm, что же это такое:
AM — амплитудная модуляция
Это изменение амплитуды несущей частоты под действием кодирующего колебания, к примеру голоса из микрофона.
АМ — первый вид модуляции придуманный человеком. Из недостатков, как и любой аналоговый вид модуляции, имеет низкую помехоустойчивость.
FM — частотная модуляция 
Это изменение несущей частоты под воздействие кодирующего колебания.
Хотя, это тоже аналоговый вид модуляции, но он имеет более высокую помехоустойчивость чем АМ и поэтому широко применяется в звуковом сопровождении ТВ трансляций и УКВ вещании.
На самом деле у описанных видом модуляции есть подвиды, но их описание не входит в материал данной статьи.
Еще термины
Интерференция — в результате отражений волн от различных препятствий, волны складываются. В случае сложения в одинаковых фазах, амплитуда начальной волны может увеличиться, при сложении в противоположных фазах, амплитуда может уменьшиться вплоть до нуля.
Это явление более всего проявляется при приеме УКВ ЧМ и ТВ сигнала. 
Поэтому, к примеру внутри помещения качество приема на комнатную антенну ТВ сильно «плавает».
Дифракция — явление, возникающее при встрече радиоволны с препятствиями, в результате чего, волна может менять амплитуду, фазу и направление.
Данное явление объясняет связь на КВ и СВ через ионосферу, когда волна отражается от различных неоднородностей и заряженных частиц и тем самым, меняет направление распространения.
Этим же явлением объясняется способность радиоволн распространяться без прямой видимости, огибая земную поверхность. Для этого длина волны должна быть соразмерна препятствию.