Šíření pozemních vln je zvláště důležité na LF a MF části rádiového spektra. Šíření pozemních vln se používá k zajištění relativně lokálního pokrytí rádiovou komunikací, zejména rozhlasovými stanicemi, které vyžadují pokrytí konkrétní lokality.

Šíření rádiového signálu pozemních vlnou je ideální pro šíření na relativně krátké vzdálenosti na těchto frekvencích během dne. Šíření prostorových vln ionosférou není během dne možné, protože signály na těchto frekvencích jsou zeslabené oblastí D v ionosféře. S ohledem na to se radiokomunikační stanice musí spoléhat na šíření přízemních vln, aby dosáhly svého pokrytí.

Rádiový signál přízemních vln se skládá z několika složek. Jsou-li antény v přímém zorném poli, dojde k přímé vlně i odraženému signálu. Jak názvy napovídají, přímý signál je takový, který se pohybuje přímo mezi dvěma anténami a není ovlivněn lokalitou. Dojde také k odraženému signálu, protože přenos se bude odrážet od řady objektů včetně zemského povrchu a jakýchkoli kopců nebo velkých budov. To může být přítomno.

Kromě toho existuje povrchová vlna. To má tendenci sledovat zakřivení Země a umožňuje pokrytí za horizontem. Součet všech těchto složek je známý jako přízemní vlna.

Za horizontem jsou přímé a odražené vlny blokovány zakřivením Země a signál je čistě tvořen difraktovanou povrchovou vlnou. Z tohoto důvodu se povrchové vlny běžně nazývají šíření pozemních vln.

Povrchová vlna

Rádiový signál se šíří z vysílače po povrchu Země. Namísto toho, aby se rádiové signály pohybovaly v přímé linii, mají tendenci sledovat zakřivení Země. Je to proto, že na zemském povrchu jsou indukovány proudy a tato akce zpomaluje čelo vlny v této oblasti, což způsobuje, že se čelo vlny rádiového komunikačního signálu naklání směrem dolů k Zemi. S čelem vlny nakloněným v tomto směru je schopen zakřivit se kolem Země a být přijímán daleko za horizontem.

Vliv frekvence na šíření pozemních vln

Jak se vlnoplocha přízemní vlny pohybuje podél zemského povrchu, dochází k jejímu zeslabování. Stupeň útlumu závisí na řadě faktorů. Frekvence rádiového signálu je jedním z hlavních určujících faktorů, protože ztráty rostou s rostoucí frekvencí. V důsledku toho je tato forma šíření neproveditelná nad spodním koncem HF části spektra (3 MHz). Typicky bude signál na 3,0 MHz trpět útlumem v závislosti na různých faktorech v cestě signálu včetně vzdálenosti. S ohledem na to je vidět, proč i vysokovýkonné vysokofrekvenční rozhlasové stanice mohou být slyšitelné pouze na několik kilometrů od místa vysílání prostřednictvím pozemní vlny.

Vliv země

Povrchová vlna je také velmi závislá na povaze země, po které se signál šíří. Zemní vodivost, drsnost terénu a dielektrická konstanta ovlivňují útlum signálu. Kromě toho se pronikání do země mění a zvyšuje se při nižších frekvencích, a to znamená, že nejde jen o povrchovou vodivost, která je zajímavá. Na vyšších frekvencích to nemá velký význam, ale při nižších frekvencích průnik znamená, že zemní vrstvy až do 100 metrů mohou mít vliv.

Přes všechny tyto proměnné bylo zjištěno, že terén s dobrou vodivostí dává nejlepší výsledky. Důležitý je tedy typ půdy a obsah vlhkosti. Nejlepší je slaná mořská voda a dobrá je také bohatá zemědělská nebo bažinatá půda. Zdaleka nejhorší je suchý písčitý terén a centra měst. To znamená, že mořské cesty jsou optimální, i když i ty podléhají změnám v důsledku drsnosti moře, což má za následek, že ztráty cest jsou mírně závislé na počasí! Je třeba také poznamenat, že s ohledem na skutečnost, že pronikání signálu má vliv, hladina spodní vody může mít vliv v závislosti na používané frekvenci.

Polarizace a šíření pozemních vln

Typ antény a její polarizace má zásadní vliv na šíření pozemních vln. Vertikální polarizace je vystavena podstatně menšímu útlumu než horizontálně polarizované signály. V některých případech může rozdíl činit několik desítek decibelů. Z tohoto důvodu používají vysílací stanice středních vln vertikální antény, i když musí být fyzicky krátké přidáním indukčního zatížení. Lodě využívající námořní pásma MF často používají antény obrácené L, protože jsou schopny vyzařovat významnou část signálu, který je vertikálně polarizován.

Ve vzdálenostech, které jsou typicky k okraji oblasti pokrytí pozemními vlnami, může být také přítomen nějaký signál vln odražených od ionosféry, zejména v noci, kdy je útlum D vrstvy snížen. To může sloužit k posílení nebo zrušení celkového signálu, jehož výsledkem jsou hodnoty, které se budou lišit od těch, které lze očekávat.