Výukový program šíření rádiových vln Zahrnuje:
Základy šíření rádiového  signálu    Útlum rádiového signálu     Šíření volným prostorem a útlum     Rozpočet spojení     Odraz rádiových vln    Lom rádiových vln     Difrakce rádiových vln     Vícecestné šíření     Vícecestný únik     Rayleighův únik     Atmosféra a rádiové šíření    

Různé efekty, jako je odraz, lom, difrakce atd., se všechny spojují ve vlivu na šíření signálu atmosférou. Signály jsou ovlivňovány řadou faktorů, které umožňují detekci signálů na blízko i na dálku v závislosti na různých faktorech.

Způsob, jakým se rádiové signály šíří nebo cestují z rádiového vysílače do rádiového přijímače, je velmi důležitý při plánování rádiové komunikační sítě nebo systému.

V mnoha případech je šíření pozemního rádia do značné míry ovlivněno oblastmi atmosféry, kterými signály procházejí. Bez působení atmosféry by nebylo možné, aby se signály rádiové komunikace šířily po celé zeměkouli na pásmech krátkých vln nebo aby se při vyšších frekvencích pohybovaly na větší vzdálenost, než je pouze přímá viditelnost.

Ve skutečnosti je způsob, jakým atmosféra ovlivňuje rádiovou komunikaci, nesmírně důležitý pro každého, kdo je spojen s rádiovou komunikací, ať už jde o dvoucestné rádiové komunikační spojení, mobilní rádiovou komunikaci, rádiové vysílání, rádiovou komunikaci z bodu do bodu nebo jakékoli jiné rádio.Vzhledem k důležitosti atmosféry pro radiokomunikaci je zde uveden přehled jejího složení.

Atmosférické vrstvy

Atmosféra může být rozdělena do mnoha různých vrstev podle jejich vlastností.

I když existuje řada různých způsobů klasifikace různých atmosférických oblastí - typicky různé vědecké oblasti mohou mít svou vlastní nomenklaturu v důsledku jejich zájmu o různé vlastnosti.

Nejnižší oblast v meteorologickém systému je označována jako troposféra. To sahá do výšek kolem 10 km nad povrchem Země. Nad tím je stratosféra, která se rozprostírá v nadmořských výškách kolem 10 až 50 km. Nad tím ve výškách mezi 50 a 80 km je mezosféra a nad ní Themosféra: pojmenovaná kvůli dramatickému nárůstu teplot zde.

Z hlediska šíření rádia existují dvě hlavní oblasti zájmu:

• Troposféra:   Jako velmi přibližné pravidlo, tato oblast atmosféry má tendenci ovlivňovat signály více nad 30 MHz nebo tak.
• Ionosféra:   Ionosféra je oblast, která umožňuje signálům na pásmech krátkých vln překonat velké vzdálenosti. Překračuje meteorologické hranice a sahá od výšek kolem 60 km do 700 km. Oblast získala své jméno, protože vzduch v této oblasti se ionizuje zářením primárně ze slunce. Volné elektrony v této oblasti ovlivňují rádiové signály a mohou je být schopny lámat je zpět na Zemi v závislosti na řadě faktorů.

Troposféra

Nejnižší z vrstev atmosféry se nazývá troposféra. Troposféra sahá od úrovně země do nadmořské výšky 10 km.

To, co nazýváme počasím, se odehrává v troposférické oblasti. Nízká oblačnost se vyskytuje v nadmořských výškách do 2 km a střední oblačnost zasahuje do výšky asi 4 km. Nejvyšší mraky se nacházejí ve výškách do 10 km, zatímco moderní proudová letadla létají nad nimi ve výškách až 12 km.

V této oblasti atmosféry obecně dochází k trvalému poklesu teploty s výškou. To ovlivňuje šíření rádia, protože ovlivňuje index lomu vzduchu. To hraje dominantní roli v šíření rádiového signálu a aplikacích radiokomunikace, které využívají šíření troposférických rádiových vln. To závisí na teplotě, tlaku a vlhkosti. Při ovlivnění rádiových komunikačních signálů k tomu často dochází ve výškách do 2 km.

Ionosféra

Ionosféra je oblast, která je tradičně považována za oblast poskytující prostředky, jimiž lze provádět dálkové komunikace. Má velký vliv na to, co se normálně považuje za krátkovlnná pásma, a poskytuje prostředky, kterými se signály zdají být odraženy zpět k Zemi od vrstev vysoko nad zemí.

Ionosféra má vysokou hladinu volných elektronů a iontů – odtud název ionosféra. Zjistilo se, že hladina elektronů prudce narůstá ve výškách kolem 30 km, ale až ve výškách kolem 60 km jsou volné elektrony dostatečně husté, aby výrazně ovlivnily rádiové signály.

K ionizaci dochází v důsledku záření, zejména ze slunce, dopadajících na molekuly vzduchu s dostatečnou energií k uvolnění elektronů a zanechání kladných iontů.

Je zřejmé, že když se ionty a volné elektrony setkají, pravděpodobně dojde k jejich rekombinaci, takže se nastaví stav dynamické rovnováhy, ale čím vyšší je úroveň záření, tím více elektronů se uvolní.

Velká část ionizace je způsobena ultrafialovým světlem. Když se dostane do vyšších oblastí atmosféry, bude nejsilnější, ale když narazí na molekuly v horních tocích, kde je vzduch velmi tenký, bude ionizovat velkou část plynu. Tím se sníží intenzita záření

Na nižších úrovních ionosféry, intenzita ultrafialového světla včetně rentgenových a kosmických paprsků vede k velké části ionizace.

V důsledku mnoha faktorů bylo zjištěno, že hladina volných elektronů se v ionosféře mění a existují oblasti, které ovlivňují rádiové signály více, než jiné. Ty se často označují jako vrstvy, ale možná jsou správněji považovány za oblasti, protože jsou v mnoha ohledech zcela nevýrazné. Tyto vrstvy mají označení D, E a F1 a F2.

Popis ionosférických oblastí

• D vrstva:   D vrstva nebo D oblast je nejnižší z oblastí, která ovlivňuje rádiové signály. Nachází se v nadmořských výškách mezi asi 60 a 90 km. Je přítomna během dne, kdy je přijímáno záření ze slunce, ale kvůli hustotě molekul v této výšce se volné elektrony a ionty po západu slunce, kdy není žádné záření, rychle rekombinují, aby si udržely úrovně ionizace. Hlavním účinkem oblasti D je zeslabení signálů, které jí procházejí, i když úroveň útlumu klesá s rostoucí frekvencí. V souladu s tím jsou jeho účinky velmi zřejmé ve vysílacím pásmu středních vln - během dne, kdy je přítomna oblast D, je slyšet jen málo signálů nad rámec pokrytí pozemními vlnami. V noci, kdy oblast není přítomna, se signály odrážejí od vyšších vrstev a signály jsou slyšet z mnohem větší vzdálenosti.
• Vrstva E:   Nad oblastí D je další oblastí oblast E nebo E vrstva. To existuje v nadmořské výšce mezi 100 a 125 km. Hlavním účinkem této oblasti je odrážet rádiové signály, i když stále podléhají určitému útlumu. Vzhledem k její výšce a hustotě vzduchu se elektrony a kladné ionty rekombinují poměrně rychle. To znamená, že po západu slunce, když je zdroj záření odstraněn, se pevnost vrstvy velmi výrazně sníží, i když určitá zbytková ionizace přetrvává.

• Oblast F:   Oblast F nebo vrstva F je vyšší než oblasti D a E a je to nejdůležitější oblast pro vysokofrekvenční komunikaci na dlouhé vzdálenosti. Během dne se často rozdělí na dvě oblasti známé jako oblasti F1 _a F2 _, přičemž vrstva F1 _je nižší z těchto dvou.
  
  V noci se tyto dvě oblasti spojují v důsledku snížení úrovně radiace a vytvářejí jednu oblast nazývanou F oblast. Nadmořské výšky F regionů se značně liší. Denní doba, roční období a stav slunce mají hlavní vliv na oblast F. V důsledku toho jsou všechny údaje o nadmořské výšce velmi proměnlivé a následující údaje by měly být používány pouze jako velmi hrubé vodítko. Typické letní nadmořské výšky pro F ₁oblast může být přibližně 300 km s vrstvou F2 přibližně 400 km nebo dokonce vyšší. V zimě mohou být nadmořské výšky snížené na asi 200 km a 300 km. Noční výšky se mohou pohybovat kolem 250 až 300 km.
  
  Stejně jako oblasti D a E klesá úroveň ionizace oblasti  F v noci, ale vzhledem k mnohem nižší hustotě vzduchu se ionty a elektrony spojují mnohem pomaleji a vrstva F se rozkládá mnohem pomaleji. Výsledkem je, že je schopen podporovat rádiovou komunikaci v noci, i když dochází ke změnám v důsledku snížení úrovní ionizace.

Způsob, jakým různé oblasti v atmosféře ovlivňují šíření rádiových vln a rádiovou komunikaci, je fascinující studie. Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují šíření rádiového signálu a výsledné rádiové komunikační spoje, které lze vytvořit. Předvídání způsobů, jak k tomu dochází, je komplikované a obtížné, nicméně je možné získat dobrou představu o pravděpodobných podmínkách rádiové komunikace pomocí některých jednoduchých indikátorů. Další stránky v této části webu podrobně popisují mnohé z těchto aspektů.