Zasięg transmisji radiowej

Pojęcia ogólne.


Wybór częstotliwości do prowadzenia łączności i moc nadajnika określa się na podstawie:

  1. Odległości pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem oraz ich położenia geograficznego
  2. Charakteru powierzchni ziemi.
  3. Poziomu zakłóceń w miejscu odbioru i czułości odbiornika.
  4. Rodzajem emisji (telegrafia, fonia, transmisja danych), szerokością spektrum modulacji.

Ostatnie dwa czynniki określają konieczne natężenie pola w miejscu odbioru, a więc i moc nadajnika.
Linie łączności dwustronnej muszą gwarantować dodatkowo jednakowe warunki transmisji fal w obie strony.
Najmniejsza odległość (w kilometrach) między dwoma punktami A i B na powierzchni ziemi, może być określona z następującej zależności:

d=(2*p*R*q)/360°

gdzie R=6400 km – promień ziemi

q - kąt między dwoma promieniami ziemi, przechodzącymi między punkty A i B, można go wyliczyć z zależności:

cos q = sin f1* sin f2 + cos f1 * cos f2* cos( a1- a2)

gdzie f1 i f2 - szerokości geograficzne, a a1 i a2 długości geograficzne punktów A i B.

Kąt między kierunkiem rozchodzenia się energii elektromagnetycznej i południkiem w punkcie C szerokości f1, znajduje się z wyrażenia:

sin g = (cos f2 / sin q) * sin ( a1- a2)

Wielkość natężenia pola w miejscu odbioru jest podstawową wielkością określającą parametry łączności radiowej.
Przy współczesnym poziomie techniki odbiorczej, konieczne natężenie pola do przeprowadzenia łączności radiowej określa poziom zakłóceń elektromagnetycznych. Przy łączności na falach długich i falach zakresu średniofalowego, konieczne minimalne natężenie pola, ogranicza się wielkością zakłóceń atmosferycznych i przemysłowych w dużych metropoliach.
W miastach minimalne natężenie pola ogranicza poziomem zakłóceń przemysłowych, znacznie przewyższający zakłócenia atmosferyczne. W miejscowościach położonych daleko od wielkich miast, minimalne natężenie pola na falach krótkich (dla l <20 m.) ogranicza poziom szumów własnych odbiornika radiowego. Dla uzyskania dobrego odbioru konieczne jest zapewnienie większego pola elektromagnetycznego nadajnika od pola zakłóceń elektromagnetycznych.
 

Rodzaj odbioru Minimalny stosunek synału do zakłóceń
telegrafia 2
transmisja danych 5
telefonia 30
radiofonia 100


 

Jeżeli poziom zakłóceń w miejscu hipotetycznego odbioru jest nieznany, to dla obliczenia zasięgu łączności radiowej można przyjąć średnią wartość natężenia pola:

Natężenie pola w mV/m.:
 

Rodzaj odbioru Fale długie Fale średnie Fale pośrednie Fale krótkie UKF Uwagi
Telegrafia 40 15 10 5 7  
Audycja radiowa 150 - - 15 50 Audycje muzyczne
Telefonia 800 150 150 15 150 -
Radiofonia - 10000 - 200 100 W dużym mieście
Radiofonia - 1000 - 100 50 Na wsi

Natężenie pola można wyrazić w decybelach, przyjęto za zerowy poziom natężenia wartość 1mV/m.


Równanie idealnej łączności radiowej.

Do otrzymania w punkcie odbioru, koniecznej wielkości natężenia pola E, w punkcie nadawczym powinna znajdować się moc PS, określonazależnością:

PS = F(E)

Na podstawie rzeczywistych warunków rozchodzenia sięenergii elektromagnetycznej, określenie mocy nadajnika okazuje się złożonym zadaniem. Idealizując rzeczywiste procesy rozprzestrzeniania się energii elektromagnetycznej, należy przyjąć, że energia rozchodzi się z punktu promieniowania równomiernie we wszystkich kierunkach, nie doznając tłumienia. Przy takim założeniu energia przepływająca w ciągu jednej sekundy przez jeden metr kwadratowy powierzchni, znajdującej się w odległości r od źródła promieniowania, ogranicza się wektorem Umowa-Pojtinga:

P=PS/(4*p*r2)

Wektor Umowa-Pojtinga związany jest z natężeniem pola elektrycznego E i magnetycznego H, następującym wzorem:

P=0,5*E*H stąd:

PS/(4*p*r2)= 0,5*E*H

Zależność między natężeniem pola elektrycznego i magnetycznego:

H=E/(120p) dalej:

PS/ r2 = E2/60 skąd:

       ______
E=Ö60* PS / r

W rzeczywistości, należy określić natężenie pola w punkcie odbioru, uwzględniając składową natężenia pola, tworzącą zwierciadlany obraz anteny:

       ______          _______
E=Ö60* PS / r =Ö120* PS / r [V/m.]

Zastosowanie w stacji nadawczej anteny kierunkowej, zwiększa moc promieniowania D razy:

       _________
E=Ö120* PS*D / r [V/m.]

Po wyrażeniu pola w mV/m., mocy promieniowania w kW i zasięgu łączności r w km otrzymujemy:

                           __________________
E [mV/m ]=(106Ö120* PS[kW]*1000*D) / (r[km]*1000) czyli:
 
 

                                    ________
E [mV/m ]=(3,46*105ÖPS[kW]*D) / r[km]
 
 

Gdzie: E [mV/m ] - amplituda natężenia pola w odległości r[km] od anteny nadawczej w kierunku maksymalnego promieniowania anteny. Powyższą zależność przyjęto nazywać wzorem idealnej transmisji radiowej.
Przy praktycznych obliczeniach, moc promieniowania nadajnika powinna być skorygowana dodatkowym mnożnikiem F(b), uwzględniającym pochłanianie energii elektromagnetycznej przez środowisko:

                                      ________
E [mV/m ]={(3,46*105ÖPS[kW]*D) / r[km] }*F(b)
 
 
 

Łączność na falach średnich i pośrednich.

Natężenie pola na falach średnich dla najgorszych warunków (lato, dzień), może być
wyliczona z równania:

                                      ________
E [mV/m ]={(3,46*105ÖPS[kW]*D) / r[km] }*F(b)

Określając mnożnik pochłaniania ze wzoru:

             (-0,0035r / l0,3 )
F(b)= e                                            gdzie:

r i l wyrażone w km

W zakresie fal średnich i pośrednich (l=60-2000 m.) do określenia mnożnika tłumienia może być wykorzystana zależność M.B. Szulejkina:

F(b)= (2+0,3x)/(2+x+0,6x2 ) gdzie

x- odległość liczbowa, zależna od parametrów linii łączności radiowej, określona wzorem:

                              ___________
x=( p*103*r)/( l Ö e 2+(60*l*s)2) gdzie
 
 

r- długość linii łączności radiowej w km

l- długość fali w metrach

e » 3 do 4 - względna przenikalność dielektryczna suchej gleby,

s » 10-3 - przewodnośćwłaściwa gleby
 
 
 

Łączność na falach krótkich.

W zakresie krótkofalowym, fala przyziemna praktycznie zanika w odległości kilkudziesięciu kilometrów, niezależnie od pory dnia i roku.
Do orientacyjnego obliczenia natężenia pola w tej strefie może być wykorzystana formuła B. A. Wwiedeńskiego:

                                     ______
E [mV/m ]={(980* p*ÖPS[kW]) / l [m] }*{(h1[m.]*h2[m.])/r2 [km]}
 

gdzie:

PS[kW] – moc promieniowana

h1[m.] i h2[m.] –wysokość anteny nadawczej i odbiorczej

l [m] - długość fali

r [km] – promień rozchodzenia się fali przyziemnej

Dla całej łączności radiowej na falach krótkich głównie wykorzystuje się fale przestrzenne.
Odległość między punktem promieniowania A i punktem odbicia fal od górnej warstwy jonizacyjnej B nazywa się strefą milczenia, w tej strefie odbiór jest niemożliwy.

Przykładowa wielkość strefy milczenia d w zależności od długości fali ( dla warunków dziennych):
 

l [m] 20 30 40 50
d[km] 1000 do 1500 400 do 700 200 do 300 80 do 150

W nocy przestrzeń strefy milczenia zwiększa się 2 do 4 razy.
Struktura jonosfery zmienia się w zależności od aktywności słońca, dlatego warunki rozchodzenia się fal krótkich na duże odległości są niestałe. Wybór optymalnej częstotliwości określa się własnościami warstwy jonizacyjnej pochłaniającej i odbijającej energię elektromagnetyczną, z różną intensywnością w zależności od długości fali. Przy rozchodzeniu się energii elektromagnetycznej w ośrodku półprzewodzącym (w warstwie jonizacyjnej), zmniejszenie amplitudy natężenia pola ze zwiększeniem odległości r zachodzi według prawa:

   (-br)
e                                 gdzie b -współczynnik pochłaniania
 
 

b = (A1*N*n)/f2
 
 

Zależy od iloczynu koncentracji elektronowej N, ilości zderzających się elektronów z neutralnymi molekułami n . Iloczyn N*n dla warstwy E jest przykładowo sto razy większy niż dla warstwy F2. Dlatego pochłanianie energii zachodzi głównie w warstwie E. Współczynnik pochłaniania jest odwrotnie proporcjonalny do kwadratu częstotliwości i dla zmniejszenia tłumienia, wykorzystuje się do łączności możliwie najwyższe częstotliwości. W dzień, kiedy koncentracja elektronowa N wzrasta, przechodzenie na wyższe częstotliwości nadawania zmniejsza wartość współczynnika pochłaniania b.
Wykorzystanie wyższych częstotliwości, aby otrzymać mniejsze tłumienie w warstwie E, jest ograniczone tym, że odbicie energii elektromagnetycznej zachodzi tylko przy częstotliwościach mniejszych od f kr (częstotliwości krytycznej).
Częstotliwość f kr zależy od koncentracji elektronowej :

            ______
F kr= Ö A2*N
 

Koncentracja elektronowa N w warstwie F2 jest większa niż w warstwie E, dlatego odbicie energii zachodzi głównie od warstwy F2. W dzień, kiedy koncentracja elektronowa N wzrasta, mogą być wykorzystywane wyższe częstotliwości nadawania, w nocy należy przejść na niższe częstotliwości. Dzienna, krótsza fala, w nocy, gdy koncentracja elektronowa N zmniejsza się, nie będzie odbijać się od warstwy F2, a nocna dłuższa fala w dzień, przy pełnym odbiciu od warstwy F2 będzie doznawać silnego tłumienia w warstwie E. Dla zapewnienia odbicia energii od warstwy F2 i uzyskania najmniejszego tłumienia w warstwie E, określono minimalne długości fal (f<f kr) dla dowolnej pory dnia i roku:

Minimalna długość fali w [ m.] (dniem/nocą):
 

Zasięg [ km] lato wiosna-jesień zima
500 40/50 45/60 60/90
1000 28/40 30/58 38/70
2000 18/32 20/40 28/50
4000 16/22 18/33 22/40

Do otrzymania pewnej łączności, należy wybrać fale o długości zawartej w tabeli.

Propagacja fal ultrakrótkich

 

Troposfera a propagacja fal ultrakrótkich.

Propagacja fal ultrakrótkich, w najniższych warstwach atmosfery ziemskiej jest uzależniona od warunków meteorologicznych, które powodują załamywanie się fal radiowych w troposferze. Wpływ troposfery na zachodzącą w niej refrakcję fal radiowych określa współczynnik refrakcji troposferycznej:

        __
n = Öer                     gdzie:

n - współczynnik refrakcji troposferycznej,

er - wzgledna przenikalność powietrza.

Przenikalność dielektryczna powietrza zależy od jego wilgotności, ciśnienia atmosferycznego i temperatury. Wartość gradientu współczynnika refrakcji zmienia się w dużym zakresie, wpływając na zmianę stopnia załamywania się fal elektromagnetycznych. Powoduje to zwiększenie lub skrócenie zasięgu stacji nadawczej. Troposferę standardową definiują następujące wartości:

  • ciśnienie powietrza 1013 hPa,
  • ciśnienie pary wodnej 1000 Pa,
  • spadek ciśnienia pary o 330 Pa ze wzrostem wysokości o jeden kilometr,
  • spadek temperatury o 6 stopni celsjusza ze wzrostem wysokości o jeden kilometr.

Dla troposfery standardowej wartości er i maleją ze wzrostem wysokości. Zmniejszenie się stałej dielektrycznej powietrza ze wzrostem wysokości powoduje zmiany toru fal elektromagnetycznych, których prędkość fazowa jest odwrotnie proporcjonalna do współczynnika załamania ośrodka. Prędkość propagacji fal rośnie z wysokością, powodując niewielkie zakrzywienie ich toru do powierzchni ziemi. Efektem jest pewien wzrost zasięgu nadajnika ultrakrótkofalowego poza horyzont geometryczny na odległość tzw. horyzontu radiowego. Przy wyznaczaniu efektywnego zasięgu nadajnika UKF stosuje się pojęcie horyzontu radiowego, określanego wzorem uwzględniającym wpływ refrakcji standardowej.

Horyzont geometryczny można obliczyć ze  wzoru:

                   __
D1= 3,57*Ö hn                                                        gdzie:

D1 - odległość horyzontu geometrycznego w km

Hn - wysokość anteny nadawczej w m. (antena odbiorcza znajduje się na poziomie ziemi)

Jeżeli obie anteny są umieszczone na pewnej wysokości, całkowity zasięg geometryczny jest równy sumie zasięgów poszczególnych anten:

                    __      __
D2= 3,57*(Ö hn + Ö ho) [km]              gdzie:

ho - wysokość anteny odbiorczej

Gdy refrakcja troposferyczna jest większa od standardowej, co ma miejsce, gdy przenikalność dielektryczna szybko maleje z wysokością, fala w większym stopniu ugina się do powierzchni ziemi i zasięg nadajnika ultrakrótkofalowego wzrasta znacznie poza horyzont radiowy. Refrakcja taka nazywa się dodatnią. Może wystąpić również refrakcja ujemna. Powstaje ona, gdy przenikalność dielektryczna powietrza szybko rośnie z wysokością, co zachodzi, gdy wilgotność powietrza silnie wzrasta z wysokością lub gdy temperatura szybko obniża się ze wzrostem wysokości. Przy refrakcji ujemnej tor fal ulega zakrzywieniu ku górze, zmniejszając zasięg nadajników. Zjawisko refrakcji ujemnej występuje znacznie rzadziej od refrakcji dodatniej
i praktycznie zachodzi jedynie w ekstremalnych warunkach atmosferycznych. Dobowe wahania gradientu współczynnika refrakcji i jednoczesne fluktuacje natężenia pola występują często latem, podczas pogodnych, bezchmurnych dni, gdy powierzchnia ziemi silnie ogrzewa się podczas dnia, a w nocy intensywnie ochładza. Przyziemne warstwy powietrza, ogrzewaj±ce się od powierzchni ziemi wywołują konwekcję oraz turbulentny ruch powietrza ku górze, powodując mieszanie się mas powietrznych. Po zachodzie słońca turbulencja powietrza powoli maleje. Następuje szybkie oziębienie się powierzchni ziemi oraz towarzyszące mu znacznie szybsze ochłodzenie się przyziemnych warstw powietrza w porównaniu z górnymi.
W wyniku tego zjawiska temperatura nie obniża się ze wzrostem wysokości, ale wzrasta, co określa się inwersją temperatury.
Przyczyną wystąpienia inwersji temperatury może być przesuwanie się ciepłego i suchego powietrza znad lądu nad chłodniejszą powierzchnię morza. Tak specyficzny rozkład temperatury wywołuje szybkie zmniejszenie się przenikalności dielektrycznej powietrza wraz ze wzrostem wysokości, a tym samym silniejsze zakrzywienie toru fal ku powierzchni ziemi. Bezpośrednim tego skutkiem jest wzrost natężenia pola elektromagnetycznego. Zjawisko to występuje najczęściej wieczorem, w nocy oraz nad ranem przez kilka godzin po wschodzie słońca. Największe fluktuacje natężenia pola mają miejsce w południe. Podczas dni pochmurnych, gdy gęste chmury izolują powierzchnię ziemi przed nagrzewaniem w ciągu dnia, dobowe fluktuacje natężenia pola praktycznie nie występują.


Jonosfera a propagacja fal ultrakrótkich.

Jonosfera wpływa na propagację fal ultrakrótkich przez refrakcję w warstwie F2 w okresach wzmożonej aktywności słonecznej oraz przez refrakcję w obszarze jonizacji sporadycznej F1 ponadto przez rozproszenie jonosferyczne i odbicia od sporadycznie tworzącej się warstwy Es. Obserwacje rozchodzenia się fal ultrakrótkich doprowadziły do wniosku, że spośród stałych warstw jonosferycznych najpoważniejszą rolę w propagacji jonosferycznej odgrywa warstwa F2. Częstotliwości ulegające refrakcji w warstwie F2 w okresach dużej aktywności słonecznej leżą w zakresie 50 do 60 MHz. Niewielką rolę odgrywa warstwa F1, w której refrakcja fal ultrakrótkich zachodzi tylko wyjątkowo, na małych szerokościach geograficznych, w godzinach południowych w okresach maksymalnej aktywności słonecznej. Okresowo w jonosferze na wysokości obszaru E pojawia się silnie zjonizowana warstwa, zwana warstwą sporadyczną Es. Propagacja poprzez warstwę Es ma miejsce w strefie równikowej, w obu strefach umiarkowanych i w obu strefach zorzy polarnej. W każdym z tych obszarów największe prawdopodobieństwo odbić sporadycznych osiąga swoje maksimum w innej porze doby. W strefie umiarkowanej odbicia od warstwy Es zachodzą wyłącznie w porze dziennej, z jednakową intensywnością w ciągu całego roku. Przeciwne zjawisko obserwuje się w strefach zorzy polarnej, gdzie maksimum odbić sporadycznych przypada na porę nocną. W strefach umiarkowanych dalekosiężna propagacja fal ultrakrótkich za pośrednictwem warstwy Es pojawia się najczęściej w okresie letnim (maj-wrzesień) w godzinach dziennych, tj. od 10 do 15 , niekiedy drugie dobowe maksimum ma miejsce między godziną 17 a 23. Zasięg propagacji sporadycznej fal ultrakrótkich poprzez warstwę Es praktycznie jest ograniczony do 2000 km. tj. do jednego skoku fali.

Propagacja fal radiowych

Warunki rozchodzenia się fal elektromagnetycznych.
W ośrodku jednorodnym fale elektromagnetyczne rozprzestrzeniają się prostolinijnie. Przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego, fale radiowe odbijają się i załamują. Na granicy dwóch różnorodnych pod względem właściwości elektrycznych ośrodków, przy odbiciu fal radiowych kąt padania jest równy kątowi odbicia tj.:

f1 = f2

Przy załamaniu fal elektromagnetycznych, kąt padania i kąt załamania są związane między sobą następującym równaniem:

n1 * sin f1 = n2 * sin f2

gdzie n1 i n2 - współczynniki załamania dwóch ośrodków.

Jeżeli fale na swojej drodze napotykają przeszkodę, to starają się ją obejść. Proces omijania
nazywa się dyfrakcją. Dłuższe fale są w stanie omijać przeszkody dużych rozmiarów. W niejednorodnym ośrodku fale rozprzestrzeniają się po torach krzywoliniowych (zjawisko refrakcji).
Dla efektywnego wykorzystania aparatury nadawczej i odbiorczej oraz zabezpieczenia pewnej łączności radiowej, należy wziąć pod uwagę właściwości środowiska między anteną nadawczą i odbiorczą oraz oddziaływanie rozchodzących się fal elektromagnetycznych.
W pewnym przybliżeniu powierzchnia ziemi może być przyjęta za idealny przewodnik dla fal długich, średnich, pośrednich i krótkich, oraz za idealny dielektryk dla fal ultrakrótkich (l < 10 m.). Tym samym oddziaływanie ziemi na emisję energii można zamiennie przedstawić działaniem lustra odbijającego energię z anteny.
Przewodność gruntu wywołuje pochłanianie i odbicie fal, co powoduje, że obiegają one krzywiznę powierzchni ziemi.
Pochłanianie energii w ziemi rośnie ze wzrostem częstotliwości drgań elektromagnetycznych.
Dolną warstwę atmosfery można uznać w przybliżeniu za dielektryk bez strat. W górnych warstwach atmosfery pod działaniem promieni ultrafioletowych emitowanych przez Słońce, zachodzi proces rozszczepienia atomów gazu na dodatnie jony i elektrony. Dlatego tą część atmosfery przyjęto nazywać jonosferą. Stopień jonizacji charakteryzuje się koncentracją elektronową, tj. ilością swobodnych elektronów w 1 m3 .
Rezultaty pomiarów koncentracji elektronowej na różnych wysokościach pokazały, że na pewnych wysokościach gęstość jonizacji osiąga największe wartości.
Rozróżnia się cztery warstwy jonizacyjne, które przyjęto odpowiednio nazywać: D, E, F1 i F2. Warstwa D znajduje się na wysokości rzędu 60-80 km, warstwa E na wysokości 110-130 km, Warstwa F1 na wysokości 180-240 km i warstwa F2 na wysokości 250-400 km .
Stopień jonizacji górnych warstw atmosfery zależy od pory dnia i roku oraz od szerokości geograficznej miejscowości. Koncentracja elektronów N w dzień jest większa niż w nocy, a latem większa niż zimą. Warstwa F1 ujawnia się tylko latem w czasie dnia i dlatego nieznacznie oddziałuje na proces rozchodzenia się energii elektromagnetycznej. Z nastaniem nocy znika warstwa D, a koncentracja elektronowa w warstwie E i F2 zmniejsza się. Gęstość jonizacji zmniejsza się ze zwiększeniem szerokości geograficznej.
W wyniku dużej jonizacji, jonosfera posiada właściwości ośrodka półprzewodzącego, fale rozchodzące się w zjonizowanym ośrodku doprowadzają do ruchu drgającego znajdujące się w jonosferze elektrony swobodne.
Elektrony zderzają się przy drganiach z neutralnymi molekułami i przekazują im energię otrzymaną od fal radiowych.
Tak przedstawia się proces rozchodzenia się fal w zjonizowanej warstwie atmosfery,
związany z pochłanianiem energii.

Współczynnik pochłaniania określa wzór:

b = A1 * (N * v / f2)

Im jest większa koncentracja elektronów N i im jest większa liczba zderzających się elektronów z neutralnymi molekułami w ciągu jednej sekundy v, tym współczynnik pochłaniania jest większy. Ze zwiększeniem częstotliwości f współczynnik pochłaniania zmniejsza się.

Wskaźnik załamania ośrodka jonizacyjnego:

         ________________
n2 =Ö 1-A2 * ( N / f2)

Zależy on od koncentracji elektronów i od częstotliwości drgań.
Im jest większa koncentracja elektronów N, tym mniejszy wskaźnik załamania zjonizowanej warstwy 2.

Uwzględniając, że wskaźnik załamania niezjonizowanego powietrza n1=1, znajdujemy:

sin f1 = n2 sin f2

Energia elektromagnetyczna promieniująca pod pewnym kątem do horyzontu, byłaby tracona gdyby górna część atmosfery nie była zjonizowana.

Częstotliwość krytyczna:

         ________
fkr=ÖA2 * N

Jeżeli częstotliwość drgań f jest mniejsza od częstotliwości krytycznej, to silnie zjonizowana warstwa odbija energię elektromagnetyczną. Zachowując tym samym energię w obrębie ziemi. Jeżeli częstotliwość drgań f > fkr , to fale nie będą odbijać się od zjonizowanej warstwy atmosfery.
Im większa częstotliwość drgań tym mniejszy powinien być kąt a= (p/2) - j1 miedzy kierunkiem rozchodzenia się fali i horyzontem aby otrzymać fale odbite od jonosfery. Przy niezmienionej częstotliwości drgań f , do otrzymania fal odbitych jest konieczne , żeby kąt a był mniejszy od pewnego kąta krytycznego akr. Fale ultrakrótkie (l<10m.) nie odbiją się od zjonizowanej warstwy atmosfery. Aktywność słoneczna wywołująca jonizację górnych
warstw atmosfery, zmienia się okresowo. Długość okresu wynosi w przybliżeniu 11 lat.
Obecnie mamy maksimum aktywności słonecznej. Natężenie pola w zakresie fal długich i średnich wzrasta w roku maksymalnej aktywności słonecznej w przybliżeniu dwa razy.
Oddziaływanie plam słonecznych na rozchodzenie się fal krótkich jest następujące: w latach maksimum aktywności słonecznej, najdogodniejsze fale do dalekich łączności przesuwają się w stronę fal krótszych w przybliżeniu 5 do 6 m., a natężenie pola w miejscu odbioru zwiększa się. Energia elektromagnetyczna, promieniująca z anteny nadawczej, rozchodzi się częściowo wzdłuż powierzchni ziemi i częściowo w kierunkach tworzących pewien kąt z horyzontem. Fale rozchodzące się wzdłuż powierzchni ziemi, przyjęto nazywać falami powierzchniowymi.
Fale rozchodzące się w górnych warstwach atmosfery lub odbite od jonosfery, nazywa się falami przestrzennymi. Warunki rozchodzenia się energii zależą od długości fali. Fala powierzchniowa zanika tym silniej, im jest krótsza. Zjonizowana warstwa pochłania falę przestrzenną tym silniej im jest ona dłuższa. Uwzględniając własności ośrodka, w którym zachodzi proces rozchodzenia się energii elektromagnetycznej, można obrazowo wyjaśnić zagadnienie rozchodzenia się fal rożnych zakresów. Fale długie dobrze odbijają się od jonosfery i od powierzchni ziemi, dlatego przy łączności radiowej na falach długich na znaczne odległości (kilkaset kilometrów) podstawową falą okazuje się fala przestrzenna. W związku z dużym pochłanianiem przy odbiciu od jonosfery (w dzień od warstwy D i nocą od warstwy E) do łączności radiowej na falach długich na duże odległości, konieczne są silne nadajniki. Zakres fal długich posiada stabilne warunki rozchodzenia się energii elektromagnetycznej. Na falach z zakresu l= 200 do 2000m. w dzień energia przekazywana jest głównie falami powierzchniowymi, fale przestrzenne przy odbiciu od jonosfery doznają silnego pochłaniania. W nocy wraz ze zmniejszeniem się koncentracji elektronowej, fala przestrzenna zmniejsza swoje natężenie w miejscu odbioru. W zakresie fal średnich czasami fale powierzchniowe i przestrzenne tworzą w punkcie odbioru pola jednakowej intensywności. W tym przypadku zachodzi złożenie (interferencja) pól obu fal. Tak jak wysokość warstwy zjonizowanej zmienia się w zależności od aktywności słonecznej, to różnica długości dróg przyziemnej i przestrzennej fali zmienia się z biegiem czasu.
Będzie zmieniać się także przesuniecie faz między natężeniem pola tworzącymi te fale. W chwilach czasu, kiedy przesunięcie faz staje się równe 180 stopni, sumaryczne pole będzie równe zeru i łączność radiowa przerwie się. W ten sposób, wskutek interferencji pól obu fal natężenie pola w punkcie odbioru jest niestałe. Te drgania pola doprowadzające do chwilowego przerwania odbioru sygnału, przyjęto nazywać zamieraniem. Im dłuższa fala tym mniejsze zamieranie. Do usunięcia zjawiska zamierania na falach średnich wykorzystuje się tzw. nadawcze anteny antyzanikowe. Anteną antyzanikową nazywa się antenę promieniującą dużą część mocy we wszystkich kierunkach leżących w płaszczyźnie horyzontalnej i nieznaczną część wzdłuż kierunków tworzących kąty z płaszczyzną horyzontalną. Innymi słowy antena antyzanikowa tworzy silną falę powierzchniową i słabą przestrzenną. Fale zakresu krótkofalowego (l= 10 do 50 m.) mają tendencję do silnego zanikania, przy rozchodzeniu się wzdłuż powierzchni ziemi, zanikają w odległości kilkudziesięciu kilometrów. Fale przestrzenne bardzo słabo zanikają, przy przechodzeniu przez jonosferę, odbijają się z powrotem do ziemi i tym samym mogą być wykorzystywane do łączności na odległości setek i tysięcy kilometrów. Falom krótkim także towarzyszy zjawisko zanikania. Powstaje ono wskutek zmian faz oddzielnych promieni fali przestrzennej przy drganiach wysokości warstwy zjonizowanej. Osłabienie tłumienia może być dokonane przy zastosowaniu anteny z ostrą kierunkowością w płaszczyźnie pionowej. Fale ultrakrótkie (l< 10) nie odbijają się od jonosfery a fala powierzchniowa bardzo intensywnie zanika, tworząc praktycznie dostateczne pole tylko w granicach widoczności horyzontalnej.