YÜKSEK FREKANSLI (HF) RADYO DALGALARININ YAYILIMI
YAYILIM ESASLARI
Yüksek frekanslı (HF) radyo sinyalleri (3–30 MHz) uzak mesafedeki bir alıcıya kadar temelde 2 degisik Resimde yayılabilirler. Bunlar yer dalgası ve gök dalgası seklindedir. Yer dalgası yayılımının yüzey dalgası, direk (görüs hattı) dalgası ve yerden yansıtılmıs dalga Resim 1 farklı bileseni mevcuttur

Resim  1.(a) iki temel yayılım sekli: Dünya’nın yüzeyi boyunca ilerleyen Yer Dalgası ve atmosfere
gönderilip iyonküre tarafından Dünya’ya geri yansıtılan Gök Dalgası (b) Yer dalgalarının 3 bileseni:
Ufuk altı hattında yeri izleyen Yüzey Dalgası, uzaklık arttıkça kuvveti azalan ve dogru bir hat boyunca ilerleyen Direk Dalga ve Yerden Yansıtılmıs Dalga.Gök dalgaları vericiden çıktıktan sonra atmosferde yayılarak iyonküreye girer. Dalganın iyonküreye giris açısı sinyalin iletim basarısını ve iletim mesafesini etkiler. Radyo sinyalinin anteni terkettigi açıya çıkıs açısı, iyonküreye girdigi  açıya da giris açısı denir (Resim 1a Resim 2a). Bu açı, iletim frekansı ve anten tipine baglı olarak belirlenir. Radyo  dalgası giris açısına esit açıyla iyonküreden geri yansır. Bu sebeple, çıkıs açısı haberlesme mesafesini belirlemede önemli bir  faktördür. Uzak bir istasyonla haberlesmek için çıkıs açısının küçük (giris açısının büyük, Resim 2a, yakın bir  istasyonla haberlesmek için ise çıkıs açısının büyük (giris açısının küçük, Resim 2b) olması gerekir

Resim 2) Radyo dalgasının çıkıs açısının (dolayısıyla giris açısının) iletim mesafesine etkisi.(a) Büyük giris açısı ile uzun iletim mesafesinin, ve (b) küçük giris açısı ile daha kısa iletim mesafesinin saglanması.

Radyo dalgasının iyonküreye giris açısı kritik önem tasır, çünkü eger çok dik (dar giris açısı) ise dalga Dünya’ya yansıtılmadan iyonküreyi geçip uzaya çıkar (Resim.3b). Eger, aksine çok genis bir açıyla iyonküreye girerse (Resim 3c), dalga, iyonkürenin alt katmanları tarafından daha yogun iyonlasmıs üst katmanlara ulasmadan emilerek alıcıya ulasması engellenir. Bu yüzden, dalganın Dünya’ya geri dönecek kadar büyük, ancak emilime engel olacak kadar küçük olması gerekir.

Resim.3, Radyo dalgasının iyonküreye giris açısının kırılmaya etkisi.

KRiTiK FREKANS ve KRiTiK AÇI
iyonküre tabakaları kendilerine çarpan Elektromanyetik Dalgaların (EM) kırılıp bükülmesine ve yansımasına neden olur. Yansıma yeter derecede oldugu takdirde EM dalgalar tekrar Dünya’ya dönüp, bir alıcı anteni vasıtasıyla alıcıda duyulabilir. iyonküre tabakalarının iyonlasma dereceleri yükseldikçe yansıtabilecekleri frekanslar da büyür.Herhangi bir anda bir iyonküre  abakasının, dikine gönderilen bir EM dalgayı Dünya’ya geri yansıtabilecegi en yüksek frekansa o tabakanın kritik frekansı denir. Bu radyo dalgaları yayılımı ile ilgili herhangi bir tartısmada sıkça duyulan bir terimdir. Belirli bir bölgenin kritikfrekansından daha yüksek frekansla gönderilen radyo dalgaları bu tabakayı geçip uzayda kaybolur (Resim 3.4a). Ancak aynı dalga daha yüksek bir kritik frekansa sahip bir üst bölgeye girerse Dünya’ya dogru geri kırılır (Resim 3.4b). Kritik frekanstan daha düsük frekanstaki dalgalar da daha alt katmandan yansıtılmazlar ya da tamamen emilime ugrayıp kaybolmazlar ise geri yansıtılırlar.

Resim 3.4 iletim için uygun frekansın seçimi dalganın iyonküreden yansıyıp Dünya’ya geri dönebilmesi için kritik önem tasır.

Bir dalganın frekansı ne kadar düsükse iyonlasmıs bir katman tarafından o kadar çabuk kırılır. Resim 3.5 farklı frekanslara sahip 3 ayrı dalganın bir iyonküre katmanına aynı açı ile girisini göstermektedir. 5 MHz’lik dalganın oldukça keskin kırınıma ugradıgı görülmektedir. 20 MHz’lik dalga daha yavas kırılıp daha uzak bir noktada Dünya’ya dönüyor. 100 MHz’lik dalganın frekansı açık bir Resimde kritik frekanstan yüksek ve bu yüzden geri yansıtılmadan uzaya çıkıyor.

Resim 3.5, Aynı açı ile iyonküreye gönderilen dalgaların iyonküreye girdikten sonraki davranısları dalgaların frekansına göre degisiklik gösterir.

Kritik frekanstan daha büyük bir frekanstaki EM dalgalar 90° den küçük bir çıkıs açısı altında gönderilirlerse, öyle bir açıya erisilir ki, bu açıdan küçük bütün gönderme açılarında o frekanstaki dalgalar yine Dünya’ya döner. Kritik frekanstan daha büyük bir frekanstaki EM dalgaların Dünya’ya geri dönüs yapabildigi en büyük çıkıs (gönderme) açısına, o frekansın kritik açısı denir.resim 3.6’da aynı frekansta ancak bir iyonküre katmanına farklı açılarla giren 6 radyo dalgası görülmektedir. 6 numaralı dalganın katmana giris açısı geri yansıtılamayacak kadar dik açıya yakın oldugu için 6 numaralı dalga bir miktar kırılmasına ragmen katmanı geçip uzayda kaybolmustur. Açı azaltılarak 5 numaralı dalganın kendi frekansı için kritik açı degerinde gönderilmistir ve bu yüzden geri yansıtılmıstır. Bu açıdan daha büyük tüm açılarda dalga katmanı asıp uzaya çıkacaktır.

Resim 3.6, Aynı frekanstaki dalgaların iyonküreye kritik açılardan büyük açılarla gönderilmesi dalganın uzayda kaybolmasına (6) neden olur. Kritik açıdan küçük açılarda ise dalganın farklı uzaklıklarda (1–5) Dünya’ya dönmesi mümkündür. 3 numaralı dalga yeryüzüne çarptıktan sonra tekrar iyonküreden yansıtılmıs ve alıcıya ulasmıstır. Bu dalganın yere döndügü ilk nokta bir gök dalgası ile erisilebilecek en kısa mesafedir (atlama mesafesi).

Kritik açı daima 90°den küçüktür. Yayınlanan bir EM dalganın frekansı, kritik frekanstan ne kadar büyük olursa kritik açı da o kadar küçük olur. Kritik frekansın kritik açısı 90° dir.Belirli bir mesafe ile telsiz haberlesmesi yapabilmek için EM dalgaların 90° den küçük bir açı ile gönderilmesi gerekir. O halde telsiz haberlesmesinde kritik frekanstan daha büyük
frekanslar da kullanılabilir. Haberlesme mesafesini arttırmak için gelis açısının küçültülmesi gerektiginden, dalga frekansının o derece büyük olması gerekir.

KULLANILABiLiR FREKANS ARALIGI
iyonkürenin içinde bulundugu durum radyo dalgalarının yayılımını etkilemektedir. Bu sebeple haberlesecek tarafların belirli bir zaman için en uygun haberlesme frekansını seçmesi gerekir. iyonkürenin belirli bir anda sahip oldugu özellikler sebebiyle o an kullanılabilecek en yüksek frekans Maksimum Kullanılabilir Frekans (MUF) olarak tanımlanır. MUF’ dan yüksek frekanslar iyonkürenin o anki sartlarında iyonküre tabakalarını asıp uzaya çıkarlar ya da o kadar yavas kırılmaya ugrar ki istenilen noktanın uzagında yeryüzüne dönerler.

Resim 3.7, MUF ve LUF degerleri ve yayılıma etkileri.

Seçilen sinyal frekansı MUF’un ne kadar altındaysa D tabakası tarafından o kadar fazla emilir. Frekans azaltılmaya devam edilirse belirli bir degerde sinyal tamamen emilir ya da çok çabuk kırıldıgı için alıcının önünde bir noktada yeryüzüne iner ve alıcıya ulasamaz. Bu frekans degerine Minimum Kullanılabilir Frekans (LUF) denmektedir. Bu sebepten, kullanılabilir
frekanslar LUF ve MUF sınır degerlerinin arasında kalanlardır (Resim 3.7). En iyi iletisim için seçilmesi gereken frekans degeri genelde MUF’un %85’i hesaplanarak bulunur. Bu deger genellikle geceleri gündüzden daha düsüktür.

YAYILIM MODLARI
Bir gök dalgasının vericiden alıcıya ulasabilecegi birçok yol vardır. Belli bir tabakadan, gereken en az sayıda sekme ile ulasmasına birinci sıra modu denir. Bir sekme daha gerektiren moda ise ikinci sıra modu denir. E bölgesi modları sadece gündüz iletimleri için mümkündür. Sadece bir katmandan, mesela F katmanından, yayılan modlara ‘basit modlar’ denir (Resim 3.8). E ve F bölgelerinden kırılan modların bileskelerinden, kanal (ducting) ve kiris modlardan olusan daha karmasık modlar da mümkündür (Resim 3.9). Kanal ve kiris modları Dünya’dan ara yansımalar olmaksızın, iyonküredeki birden çok kırınımı içerir. iyonküre tabakalarının düz ve pürüzsüz oldugunu düsünmeye meyilli olsak da, aslında iyonküre karısık ve hareketlidir. Ayrıca içinden geçen dalgalar da sinyallerin kırınımını etkileyebilir. iyonküre tabakaları egilebilir ve bu durumda kanal ve kiris modları olusabilir. iyonküre egilimleri ekvator bölgelerinde, orta enlemlerde ve gün dogum-batım çizgilerinde daha olasıdır. Bu modlar olustugunda, dalgalar D katmanını geçmekte daha az zaman harcadıkları ve yer yansımalarından zayıflamadıkları için daha güçlü olabilirler.

Resim 3.8, Basit yayılım modlarına örnekler. Resimde gösterilen

dalgalar sadece tek bir tabakadan (E veya F) yansımaktadır. Manyetiki 15o enlemlerinde (ekvatoral anomali bölgesi) gündüz iyonküresinin yüksek elektron yogunlugu sayesinde ekvatoru kat eden dalgalar, yüksek frekanslar kullanabilirler.iyonküredeki herhangi bir egilme, uzun mesafeye iyi sinyal gücünü ileten kiris modlarının olusması ile sonuçlanabilir. Kanal modu ise egilme sonucu dalganın iki yansıtıcı katman arasında tuzaga düsmesi sonucu gözlenir. Bu durum daha çok ekvatorsal iyonküre, auroral bölge ve orta enlemlere özgüdür. iyonküre gezinmesi gibi olaylar da kanal ve kiris modlarına benzer yayılımlar olarak sayılabilir

Resim 3.9, Dalgaların E ve F tabakalarından degisik kombinasyonlarda yansımasıyla olusan karısık yayılım modları.