Felületi rádióhullámok

A felületi rádióhullámok Föld kidomborodásának következtében fellépő diffrakciós elhajlás hatására jönnek létre. Fontos szerepük van a hosszú- és középhullámú rádióhullámok terjedésében.

Ez az elhajlás nem csak a Föld görbületén történik meg, hanem hegyek, hegyláncok talajának mentén is. A hosszú- és középhullámú rádióállomások tervezésénél a hatótávolság meghatározásához ez a terjedési mód elsődleges tényező.

Ezen a módon terjed a solti adóállomásról sugárzott Kossuth Rádió adása is az 540 kHz-es középhullámon. A felületi hullámoknak köszönhetően a Bükk- vagy Mátra hegyeinek átellenes oldalán is kiváló minőségben hallható. Csillapítás csak a keskeny völgyekben, szakadékokban figyelhető meg, főként abban az esetben, ha a völgy átmérője kisebb a hullámhossznál. ( 540 kHz esetén 555 m )

Erős csillapítás figyelhető még meg alagutakban, vagy nagyobb hidak alatt.

Elmélete

A felületi hullám a Föld görbülete és a hullámhossznál nagyobb méretű terepakadályokon bekövetkező diffrakciós elhajlás következtében jön létre. Minél rövidebbek a hullámok, annál gyengébben jelentkezik a diffrakció, annál nagyobb csillapítást szenvednek a felületi hullámok.

A hullámterjedés erősen függ a talaj anyagi összetételétől. A legerősebb felületi hullámterjedés tengervízen figyelhető meg, a leggyengébb száraz homoktalajon vagy jégen.

További fontos tényező még a felületi hullámok terjedésében a talajvíz szintje, a talajban oldott ionok, vagy egyéb fémes összetevők mennyisége.

Csillapítás számítása

Α csillapítást az alábbi képlettel közelíthetjük:

$A\approx {\frac {1}{\sqrt[{4}]{\epsilon ^{2}+(60\lambda \sigma )^{2}}}}$

• A - csillapítási tényező
• σ - a talaj fajlagos vezetése (Sm)
• ε - a talaj dielektromos állandója
• λ - az üzemi hullámhossz (m)

Belátható, hogy pontos eredmény csak akkor számítható, ha az összeköttetés nyomvonalán pontosan ismerjük a talaj tulajdonságait.

Egy speciális eset a tengervíz fölötti diffrakciós felületi hullámterjedés csillapítása. Ez akkor áll fenn, amikor az átvitel nyomvonala teljes egészében a tenger fölött történik. Ennek számítására az Austin - Cohen formulát használják:

$A_{t}={\sqrt {\frac {\alpha }{\sin {\alpha }}}}e^{-{\frac {0.0014d}{\lambda ^{0.6}}}}$

• A_t - Tengervíz feletti csillapítási tényező
• α - két hely közötti navigációs szögtávolság (rad)
• d - a két pont távolsága (km)
• λ - az üzemi hullámhossz (km)

Gyakorlati jelentősége

A gyakorlatban 2 MHz alatt lehet használni ezt a terjedést rádiósszeköttetések létesítésére. 300 kHz alatt akár több száz km is áthidalható. 10 kHz alatti frekvenciákon különösen nagy távolságú összeköttetések hozhatók létre, ugyanis ebben a tartományban mind az ionoszféra, mind a talaj jól vezet, viszont gyakorlati haszna nincs, mivel nagyon kis sávszélesség vihető át, és hatalmas méretű antennákra lenne szükség.