Μεσαία κύματα

Τα μεσαία κύματα  (M.W, Medium waves) είναι περιοχή ραδιοκυμάτων. Για την Ευρώπη, η οποία βρίσκεται στην ITU region 1 η ζώνη των μεσαίων κυμάτων έχει ορισθεί από τους 526,5 KHz έως τους 1606,5 KHz (ECA TABLE APROVED October 2017 pages 15, 16) και χρησιμοποιείται για ραδιοφωνικές εκπομπές που απευθύνονται στο ευρύ κοινό, με πομπούς ισχύος έως 2MW για ημερήσιες εκπομπές. Τα κέντρα των καναλιών βρίσκονται σε προκαθορισμένες συχνότητες και απέχουν μεταξύ τους 9 KHz, συνολικά 120 κανάλια.  Κατά αυτόν τον τρόπο, το κέντρο του πρώτου νόμιμου καναλιού είναι οι 531 KHz. Το κέντρο του τελευταίου νόμιμου καναλιού είναι οι 1602 KHz. Πλευρικές συχνότητες έως +/- 4,5 KHz. 

Στην βόρεια και νότια Αμερική ITU* region 2 η μπάντα αυτή έχει επεκταθεί από το 1993. Τα όρια της είναι από τους 535 KHz έως τους 1705 KHz. Υπό μία έννοια, το χαμηλόσυχνο όριο στις ΗΠΑ είναι οι 525 KHz καθώς στους  530 KHz βρίσκεται το κέντρο καναλιού που δίνει πληροφορίες  στους ταξιδιώτες, το οποίο δεν έχει άδειοδοτηθεί από την FCC. Τα κανάλια απέχουν μεταξύ τους 10 KHz, συνολικά 117 κανάλια. Με αυτόν τον τρόπο οι παρεμβολές μεταξύ των σταθμών μειώνονται. Το κέντρο του πρώτου νόμιμου καναλιού είναι οι 540 KHz, και το κέντρο του τελευταίου είναι οι 1700 KHz. Πλευρικές +/- 5 ΚΗz. Στις ΗΠΑ επίσης, δεν έχει αδειοδοτηθεί το κανάλι 1610 ΚΗz, καθώς εκεί δίνονται επίσης οδηγίες σε όσους ταξιδεύουν. Παρ'οτι το κανάλι 1710 υπάρχει στους ραδιοφωνικούς δέκτες δεν εκπέμπουν εκεί ραδιοφωνικοί σταθμοί. Έχει δοθεί άδεια κατ'έξερεση από το FCC σε ένα κέντρο βοήθειας ( WQFG689 ) που εκπέμπει της ίδιες πληροφορίες, με πέντε πομπούς των 10W κατά μήκος της επαρχίας Hudson του New Jersey σε περιπτώσεις εκτάκτων αναγκών. ( Εκκένωση νέας Υόρκης κ.α )

Στην Αυστραλία, που βρίσκεται στην ITU region 3 τα κανάλια είναι ανά 9KHz όπως στην Ευρώπη και έχει δοθεί επιπρόσθετη ζώνη με κέντρο πρώτου καναλιού τους 1611 ΚΗz και τελευταίου τους 1701 ΚΗz. Η επιπρόσθετη αυτή ζώνη δεν έχει δοθεί στην Ευρώπη. Χρησιμοποιείται από χομπίστες ερασιτέχνες ραδιοφωνικών εκπομπών, ιδιαίτερα στην Ολλανδία, την Ελλάδα και τη Σερβία. Στην συχνότητα των 1611 KHz έκανε εκπομπές παλαιότερα το Ράδιο Βατικανό.

Τα μεσαία κύματα, είναι μέρος των μεσαίων συχνοτήτων M.F ( Medium frequencies ) οι οποίες εκτείνονται από τους 300 KHz έως τα 3 MHz. Μήκος κύματος 1000 μέτρα και 100 μέτρα αντίστοιχα.

Χαμηλότερα από την ραδιοφωνική μπάντα των μεσαίων κυμάτων, βρίσκεται η μπάντα των μακρών κυμάτων L.W ( Long Waves ) και ψηλότερα από την μπάντα των μεσαίων, βρίσκεται αυτή των βραχέων κυμάτων. S.W ( Short Waves ), που τελειώνει στους 30 MHz. Τα H.F ( High Frequencies ) εκτείνονται από τους 3 MHz έως τους 30 MHz.

*ITU  = International Telecommunication Union.

Ραδιοφωνικοί σταθμοί 
Αυτή τη στιγμή, νομίμως στην Ελλάδα εκπέμπουν μόνο κρατικοί σταθμοί, ενώ παράλληλα είναι δυνατή η λήψη δεκάδων ερασιτεχνών που χρησιμοποιούν τις συχνότητες που είναι ελεύθερες, οι οποίοι ξεκίνησαν στα μέσα της δεκαετίας του 60 και καθώς δεν ακολουθούν εντολές και Play List  μεταδίδουν ακόμη και στις μέρες μας, Ελληνικά και ξένα τραγούδια, που οι ίδιοι επιλέγουν, με κριτήριο τις περισσότερες φορές την ποιότητα.  Η παλαιότερη γενεά έχει πάμπολλες  ραδιοφωνικές αναμνήσεις  από τους ερασιτεχνικούς σταθμούς των μεσαίων κυμάτων, που γύρω στο 1980 οι περισσότεροι μετακόμισαν στα FM μαζί με τους ακροατές. Η εμπορική  ραδιοφωνία από το 1990 και μετά,  κατέκλεισε όλες τις συχνότητες των FM τουλάχιστον στην Αθήνα. Έτσι μία πολύ μεγάλη μερίδα  των ερασιτεχνών επέστρεψε πάλι στα μεσαία κύματα , χωρίς όμως τους αντίστοιχους ακροατές .  Η συντριπτική πλειοψηφία της νέας γενεάς, λόγω της ύπαρξης των FM αλλά και της ανάπτυξης των νέων τεχνολογιών, δηλαδή, υπολογιστών , διαδικτύου, κινητής τηλεφωνίας κτλ δεν γνωρίζει τα μεσαία κύματα.  

Στις 11-6-2013, αποφασίσθηκε για λόγους οικονομίας ενέργειας, παρά τις αντιδράσεις, η διακοπή λειτουργίας  πολλών κρατικών περιφερειακών ραδιοφωνικών σταθμών, αλλά και κεντρικών. Ταυτόχρονα απολύθηκε και μεγάλος αριθμός εργαζομένων. Όταν δόθηκε  εντολή στη ΔΕΗ,  να διακόψει το ρεύμα ώστε να κλείσουν  οριστικά οι πομποί, των μεσαίων κυμάτων, Ρόδου 1260 KHz 100KW , ΕΡΑ Σπορ 981 KHz 200KW και Ράδιο Φιλία 666 KHz 150KW Μέγαρα,  έγινε επιδρομή αγνώστων, οι οποίοι δεν είχαν πια τον κίνδυνο της ηλεκτροπληξίας, και καθώς δεν υπήρξε πρόβλεψη για την προστασία της δημόσιας περιουσίας καταστράφηκαν, λεηλατήθηκαν και εκλάπησαν  πανάκριβοι πομποί, μεγάλα πηνία προσαρμογής από χαλκό πανάκριβες λυχνίες εκπομπής, ανταλλακτικά  κτλ.  Στις 11-6-2015 υπό νέα κυβέρνηση, η ΕΡΤ επανήλθε, δόθηκε το δικαίωμα σε όσους είχαν απολυθεί να γυρίσουν στις θέσεις τους, αλλά περίπου 20 σταθμοί μεσαίων δεν ξανακούστηκαν. Έτσι κάποιοι σταθμοί που δεν μείωσαν την ισχύ τους για οικονομία ενέργειας, αλλά σταμάτησαν να εκπέμπουν, έπαψαν να δηλώνουν την παρουσία τους, με αποτέλεσμα εκτός των άλλων, τις κενές συχνότητες να φροντίζουν να καταλαμβάνουν σταθμοί άλλων κρατών.     

Λίγοι σταθμοί λειτουργούν από την επανέναρξη και μετά. Μερικοί από αυτούς, ίσως και οι μόνοι, τον Ιούνιο του 2016 είναι:    

1. Ο κεντρικός πομπός για το Α' πρόγραμμα της ΕΡΤ στα μεσαία κύματα  729 ΚΗz.  Άγιος Στέφανος Αττικής.  Μέχρι το 2000 λειτουργούσε με τέσσερις υδρόψυκτες λυχνίες με μέγιστη ισχύ 150KW. Έκτοτε αντικαταστάθηκε με πομπό 100KW της καναδικής εταιρίας NAUTEL που λειτουργεί  με MOSFET  ( IRFP460A ) και διαμόρφωση PDM. Ο πομπός με την παλαιότερη τεχνολογία  των λυχνιών οι οποίες είχαν συγγένεια με τις υψηλές τάσεις, δεν παρουσίαζε τόσο συχνές βλάβες από κεραυνούς και άλλα. Από την νεότερη τεχνολογία με τα τρανσίστορς - MOSFETS έγινε πιο ευαίσθητος και κατά καιρούς παρουσιάζει βλάβες και προσωρινή μείωση της ισχύος του μέχρι αυτές να αποκατασταθούν. Και υπό φυσιολογικές συνθήκες δεν είναι σίγουρο ότι εκπέμπει με όλη την ισχύ του. Η κεραία του σταθμού περίπου από το 1981, έπαψε να έχει το ύψος των 270 σχεδόν μέτρων, και αντικαταστάθηκε με νέα ύψους  230 μέτρων που ακόμη είναι η ψηλότερη ενεργή κεραία στην Ελλάδα. ( από έγκυρη πηγή  2-12-2016). Το ύψος αυτό αντιστοιχεί στα 5/9 του μήκους κύματος ή 200 ηλεκτρικές μοίρες.      

2. Χανιά 1512 KHz, 50KW. ( Ο ραδιοφωνικός σταθμός των Χανίων που εξέπεμπε από την συχνότητα των 1512 ΚΗz έχει πάψει να λειτουργεί περίπου από το 2016 λόγω βλάβης. Αποδεικνύεται δυστυχώς εκ του αποτελέσματος ότι δεν υπήρξε βούληση από το κράτος ώστε να γίνει αντικατάσταση των κατεστραμένων εξαρτημάτων ώστε ο σταθμος να ξαναλειτουργήσει.  Παρόλα αυτά ακόμη αναφέρεται ( 19-12-2019 ) από την ΕΡΤ Χανίων η συχνότητα 1512 A.M ).             

3. Κομοτηνή 1404 KHz.100KW.      

4. Κέρκυρα 1008 KHz. 50KW.    

5. Βόλος 1458 KHz, 1KW    

6. Αμαλιάδα  1584 KHz.     

Πολύ έγκυρη πηγή από τον σταθμό της Ρόδου (24-6-2016 ) αναφέρει πως αν δεν είχε γίνει η λεηλασία, σήμερα ο σταθμός της Ρόδου θα λειτουργούσε. Μερικές φορές οι σταθμοί δεν εκπέμπουν με την ισχύ που αναγράφεται παραπάνω αλλά με χαμηλότερη λόγω διαφόρων προβλημάτων.   

Πέρα από τους κρατικούς και τους ερασιτεχνικούς σταθμούς, εκπέμπει στα μεσαία κύματα και ο σταθμός 1431ΑΜ από ομάδα του Συλλόγου Φοιτητών Ηλεκτρολόγων και Μηχανολόγων Μηχανικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Επίσης στην Ελλάδα είναι δυνατή η λήψη ραδιοσταθμών από χώρες της Ευρώπης, της Ασίας και της Αφρικής. Ανάμεσα στους ελληνόφωνους σταθμούς που λαμβάνονται είναι οι κρατικοί του ΡΙΚ από την Κύπρο, η Φωνή της Ρωσίας και η Φωνή της Βουλγαρίας.  

Σε περιοχές της Ευρώπης, ένα σοβαρό πρόβλημα ήταν παλιότερα ο κορεσμός σταθμών στην μπάντα των μεσαίων, οι οποίοι μετακινήθηκαν στα FM. Τελευταία κάποιες ευρωπαϊκές χώρες όπως η Ιρλανδία, Πολωνία και λιγότερο η Ελβετία ξεκίνησαν όλοι μαζί για τα VHF- FM. Στη Γερμανία, σχεδόν όλοι οι δημόσιοι σταθμοί στα μεσαία διέκοψαν μεταξύ 2012 και 2015 την λειτουργία τους, για να μειώσουν το κόστος και να εξοικονομήσουν ενέργεια. Ο τελευταίος σταθμός ( Deutschlandradio ) έκλεισε στις 31-12-2015.  

Στις  ΗΠΑ   λειτουργούν  4671 σταθμοί στα μεσαία κύματα (17/6/2016 ). Οι 224 έχουν την μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύ των 50KW. Από αυτούς κάποιοι λειτουργούν μόνο ημέρα, άλλοι μόνο νύχτα, και  κάποιοι χωρίς περιορισμό. Για τους υπόλοιπους υπάρχουν δύο κατηγορίες μέγιστης ισχύος.  

1. Οι τοπικοί, που είναι πολλοί και σε συγκεκριμένες συχνότητες  1230, 1240, 1340, 1400, 1450, και 1490 KHz με κυκλική εκπομπή και έως 1000 W  για  εμβέλειες το βράδυ έως 50 χιλιόμετρα  και

2. Οι ευρύτερης  ζώνης έως  20KW με κατευθυνόμενες κεραίες που εξυπηρετούν συγκεκριμένες γεωγραφικές περιοχές.

Στον Καναδά υπήρχαν περίπου 30 σταθμοί στα μεσαία κύματα 50 KW μέγιστο, από τους οποίους έχουν μείνει περίπου οι μισοί λόγω μετακόμισης στα FM.  Στην Αυστραλία ( Ωκεανία ) λειτουργούν περί τους 270 σταθμούς.

Τεχνικά χαρακτηριστικά 
Τα μεσαία κύματα χρησιμοποιούν διαμόρφωση κατά πλάτος. Amplitude Modulation  (ΑΜ). Ιστορικά είναι ο πρώτος  τρόπος με τον οποίο προσδόθηκε ήχος σε ένα ραδιοφωνικό σήμα. Την τεχνική αυτή ανέπτυξαν αρχικά ο Roberto Landell de moura, βραζιλιάνος  ιερέας και εφευρέτης και ο καναδός  εφευρέτης Reginald  Fessenden με πειράματα από το 1900. Ουσιαστική συμβολή από το 1906 και μετά, είχε και η εφεύρεση της  τριόδου Λυχνίας  ( άνοδος , πλέγμα, κάθοδος ) από τον αμερικανό εφευρέτη Lee De Forest, ο οποίος της έδωσε το όνομα << AUDION >> που εφαρμόσθηκε σε δέκτες και πομπούς. Γύρω στο 1920 ερασιτέχνες χρησιμοποιούσαν αυτήν την μέθοδο διαμόρφωσης για τις εκπομπές τους προς το ευρύ κοινό. Η διαμόρφωση συχνότητας ( F.M ) αναπτύχθηκε μετά τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο.    

Στη χώρα μας, όπως και στην υπόλοιπη Ευρώπη, κάθε κανάλι έχει εύρος 9 KHz. Λόγω του μικρού εύρους ακουστικών συχνοτήτων  που είναι δυνατό να μεταφερθεί μέσα από ένα κανάλι 9 χιλιoκύκλων, ο ήχος έχει χαμηλή πιστότητα, σαφώς καλύτερη από αυτή του τηλεφώνου, αλλά εξαιρετικά χαμηλότερη από αυτήν των σταθμών στην μπάντα των FM. Επίσης, λόγω της διαμόρφωσης κατά πλάτος, οι δέκτες μεσαίων κυμάτων, εκτός από τα σήματα των σταθμών, μπορεί να λαμβάνουν ανεπιθύμητους ηλεκτρομαγνητικούς θορύβους. Ανθρωπογενείς, όπως αυτοί από ηλεκτρικούς κινητήρες, συσκευές τηλεοράσεων, λαμπτήρες φθορισμού, παλμοτροφοδοτικά, Dimmers, δίκτυα μέσης, υψηλής και υπερυψηλής τάσης, αναφλεκτήρες αυτοκινήτων (Μπουζί) κτλ  και φυσικούς, όπως  καιρικά, δηλαδή παράσιτα από αστραπές, κεραυνούς, στατικούς ηλεκτρισμούς της ατμόσφαιρας, κτλ).

Στα μεσαία κύματα, οι ραδιοφωνικοί σταθμοί χρησιμοποιούν για κεραίες, κατακόρυφες ψηλές μεταλλικές κατασκευές < πύργους > που εκπέμπουν ολόκληροι. Η πόλωση είναι κατακόρυφη. Οι ατσάλινες αντηρίδες που τοποθετούνται δίνουν σταθερότητα απέναντι σε ανέμους. Οι αντηρίδες διακόπτονται από μονωτήρες ώστε να μην αναπτύσσονται μεγάλα ρεύματα επάνω τους, και να μην διαταραχθεί η ακτινοβολία της κεραίας.  Οι μονωτήρες απομονώνουν τον ιστό, ο οποίος διαρρέεται από  υψηλή τάση ραδιοσυχνότητας και έχουν μεγάλες μηχανικές αντοχές σε τάσεις εφελκυσμού ( δυνάμεις επιμήκυνσης ) και θλίψης ( δυνάμεις συμπίεσης ). Οι κατακόρυφες κεραίες εκπέμπουν κυκλικά και έχουν ισχυρότερο κύμα εδάφους από τις οριζόντιες. Το σημείο τροφοδοσίας της κεραίας είναι στην βάση της, μονωμένο από την γη με κεραμικά υλικά και βρίσκεται σε υψηλό ηλεκτρικό δυναμικό υψηλής συχνότητας, κοντά στο ½ του μήκους κύματος. (180 μοίρες ηλεκτρικό μήκος). Η τροφοδοσία εκτός βάσης χρησιμοποιείται όλο και λιγότερο.

Οι χαμηλότερης ισχύος σταθμοί χρησιμοποιούν ύψη από 1/4 λ (90 Ηλεκτρικές μοίρες) , έως 5/8 λ  (225 Ηλ.μ).  Οι υψηλότερης ισχύος σταθμοί χρησιμοποιούν ύψη από 1/2 λ (180 Ηλ. μ) έως 5/9λ (200 Ηλ.μ). Μεγαλύτερα ύψη από 5/9 δίνουν φτωχότερα κατακόρυφα πατρόν ακτινοβολίας, δηλαδή λεπτότερους χαμηλούς λοβούς ακτινοβολίας που απογειώνονται συντομότερα με ταυτόχρονη δημιουργία λοβών σε ψηλότερες γωνίες που δεν χρειάζονται. Ιδεώδη ύψη θεωρούνται αυτά των 195 Ηλ. Μοιρών. Η 1/4 λ ονομάζεται και Ground Plane, αλλά και κεραία Μαρκόνι καθώς την λειτούργησε για πρώτη φορά ο ίδιος το 1895. Αυτή η κεραία χρειάζεται εξαιρετικά καλό τεχνητό έδαφος.

Η μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύς εκπομπής των σταθμών στην περιοχή  ITU region 1  η οποία καλύπτει μεγάλο μέρος του ανατολικού ημισφαιρίου, είναι εξαιρετικά μεγάλη. Βλέπε BSKSA 1521 KHz , Radio Riyadh και 594 KHz. Al-Aam ισχύς 2000 KW ( 2MW ) ο κάθε ένας από την DUBA της Σαουδικής Αραβίας και Kossuth Radio στην Βουδαπέστη της Ουγγαρίας 540 KHz ισχύς 2000 KW ( 2MW ). Η ισχύς των ερασιτεχνικών σταθμών στην Ελλάδα, κυμαίνεται από λίγες δεκάδες βατ, έως μερικές εκατοντάδες, με εξαίρεση ελάχιστους σταθμούς από την επαρχία όπου η ισχύς τους μπορεί να φτάνει τα 25 KW.

Καθώς η μπάντα των Μεσαίων κυμάτων δεν έχει πάρα πολλά διαθέσιμα κανάλια, έχουν δοθεί ίδιες συχνότητες εκπομπής σε σταθμούς διαφορετικών κρατών, με αποτέλεσμα, μετά την δύση του Ηλίου, τα σήματα που φτάνουν σε μία χώρα, μετά από ανάκλαση στην ιονόσφαιρα, να παρεμβάλουν τους σταθμούς της χώρας αυτής. Το ίδιο συμβαίνει και μεταξύ σταθμών των Ηνωμένων Πολιτειών.

Επειδή το φαινόμενο αυτό είναι έντονο, υιοθετήθηκαν  κατόπιν συμφωνίας, διάφορες τεχνικές μείωσης των παρεμβολών, όπως: Μικρότερη  ισχύς από τον ίδιο σταθμό την νύχτα και μεγαλύτερη την ημέρα. Διακοπή λειτουργίας  σταθμών μετά την δύση του Ηλίου, ( ημερήσιοι σταθμοί ). Άλλοι σταθμοί με μικρή ισχύ και άλλοι με μεγάλη, ειδικά το βράδυ. Χαμηλότερη ισχύς για κυκλική εκπομπή και μεγαλύτερη για κατευθυνόμενη.

Είναι δυνατή η εκπομπή στερεοφωνικού ήχου μέσω των μεσαίων, με το πρωτόκολλο C-QUAM που εφαρμόζεται επισήμως στην Ωκεανία αλλά και πειραματικά από ερασιτέχνες στην Αττική Παράλληλα, σε Ευρώπη και Αμερική έχει ξεκινήσει η χρήση της τεχνολογίας DRM που επιτρέπει ψηφιακή μετάδοση ήχου, με μεγαλύτερη πιστότητα. Οι δύο παραπάνω τεχνολογίες απαιτούν χρήση ειδικού δέκτη.

Διάδοση των μεσαίων κυμάτων
Τα Μεσαία κύματα διαδίδονται βασικά με κύματα εδάφους πρώτη ζώνη κάλυψης ( Ground Waves ), και ιονοσφαιρικά.
Τα κύματα εδάφους είναι αυτά που γενικά παραμένουν κοντά στην γη και χωρίζονται σε κύματα επιφανείας ( surface waves )  που έχουν εξαιρετικά μεγάλη συμμετοχή στην διάδοση των μεσαίων κυμάτων, για αυτό θα αναπτυχθούν παρακάτω και σε κύματα χώρου ( space waves ). Τα κύματα χώρου χωρίζονται  σε κύματα οπτικής επαφής,   και σε κύματα μετά από ανάκλαση στο έδαφος.  Στους παραπάνω όρους πάντα υπήρχε μια μικρή σύγχυση.

Τα Κύματα επιφανείας, διαδίδονται ακολουθώντας το ανάγλυφο και την καμπυλότητα της Γης. Η εμβέλεια των κυμάτων επιφανείας εξαρτάται από:   
 Την συχνότητα εκπομπής. Όσο χαμηλότερη είναι τόσο και μεγαλύτερη η εμβέλεια. Ένα σήμα στους 500 KHz εξασθενεί 20 με 60 db λιγότερο από κάποιο άλλο στους 3 MHz. Έτσι οι σταθμοί που βρίσκονται στο χαμηλόσυχνο μέρος της μπάντας εξασθενούν λιγότερο.   
 Την ισχύ του σταθμού.   
 Την αγωγιμότητα του εδάφους. Όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο αυξάνεται και η εμβέλεια. Τα αμμώδη εδάφη, έρημος κτλ έχουν την μικρότερη αγωγιμότητα και τα συνηθισμένα εδάφη μέτρια. Την μεγαλύτερη έχει το θαλασσινό νερό. Στα αμμώδη εδάφη, Μέση Ανατολή, Αραβία κτλ, χρειάζεται μεγαλύτερη ισχύς εκπομπής.    
 Τον τρόπο εκπομπής της κεραίας. Όπως αναφέρθηκε νωρίτερα προτιμώνται κατακόρυφες κεραίες που εκπέμπουν τα ραδιοκύματα με κατακόρυφη πόλωση*. Με αυτόν τον τρόπο το κύμα επιφανείας έχει μεγαλύτερη εμβέλεια καθώς έτσι ελαττώνεται το βραχυκύκλωμα του ηλεκτρικού πεδίου του κύματος κατά την επαφή του με το έδαφος.     
 Το είδος του ανάγλυφου του εδάφους. Στις μεγάλες επίπεδες εκτάσεις όπως κάποιες των ΗΠΑ, το κύμα εδάφους εξασθενεί λιγότερο από ότι σε χώρες με πολλά βουνά όπως η Ελλάδα. Στην πρώτη περίπτωση χρειάζεται μικρότερη ισχύ εκπομπής. Στις μεγάλες σε έκταση πόλεις με ψηλά κτήρια και ουρανοξύστες το κύμα εδάφους εξασθενεί περισσότερο. Στην μπάντα των F.M 88 έως 108 MHz, η διάδοση των ραδιοκυμάτων γίνεται με οπτική επαφή, και η εξασθένησή τους είναι κάπως μεγαλύτερη πίσω από λόφους, βουνά και άλλα εμπόδια. Τα εμπόδια παίζουν ρόλο εφόσον το μέγεθός τους είναι ένα σημαντικό μέρος του μήκους  κύματος. Παρόλα αυτά εδώ βοηθάει το φαινόμενο της περίθλασης. ( Difraction ) Όταν τα ραδιοκύματα συναντήσουν αιχμηρές κορυφογραμμές βουνών, και λόφων στρέφονται προς τα κάτω και πίσω από αυτά τα εμπόδια, ώστε ένα ραδιοφωνικό σήμα να ακούγεται εκεί όπου κατά τα άλλα θα υπήρχε σκιά και σχετική απουσία σήματος. Το φαινόμενο ισχύει και για τα μεσαία κύματα. 
   
Οι κεραίες εκπέμπουν ένα ηλεκτρικό πεδίο και ένα μαγνητικό. ( ηλεκτρομαγνητικό πεδίο ).  Στις κατακόρυφες κεραίες, οι  γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου είναι κάθετες με το έδαφος, ενώ οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου είναι παράλληλες με το έδαφος. Η πόλωση ορίζεται από τις ηλεκτρικές γραμμές.

Ιονοσφαιρική διάδοση των μεσαίων κυμάτων  

Η υπεριώδης ακτινοβολία του ηλίου προκαλεί ιονισμό των ατόμων των αερίων της απώτερης ατμόσφαιρας η οποία ονομάζεται ιονόσφαιρα. Μετά την δύση του ηλίου τα κύματα ανακλώνται από τα ιονισμένα στρώματα της ιονόσφαιρας  και επιστρέφουν πίσω στην γη. Ο μηχανισμός είναι λίγο πιο περίπλοκος.   

Το στρώμα D της ιονόσφαιρας, καθώς βρίσκεται σχετικά κοντά στην επιφάνεια της γης, (60 έως 90 χιλιόμετρα), είναι εξαιρετικά πυκνότερο από αέρια της ατμόσφαιρας. Όταν τα άτομα των αερίων στο D ιονισθούν από την παρουσία της ηλιακής ακτινοβολίας την ημέρα, δημιουργούν ένα υπερβολικά ιονισμένο στρώμα, που αντί να ανακλάσει τις συχνότητες κάτω των 10 MHz τις απορροφά και τις εξασθενεί με αποτέλεσμα να μην φτάνουν στα επόμενα στρώματα για να ανακλαστούν. Το φαινόμενο της απορρόφησης είναι πολύ πιο έντονο στα μεσαία κύματα, που είναι μια χαμηλόσυχνη μπάντα, καθώς η απορρόφηση είναι αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της συχνότητας.  Για αυτόν τον λόγο εξαφανίζονται την ημέρα οι σταθμοί από άλλες χώρες.

Όταν ο ήλιος δύσει, το στρώμα D αποϊονίζεται και εξαφανίζεται πολύ γρήγορα, χάνει την ιδιότητα να απορροφά και να εξασθενεί τα ραδιοκύματα κάτω των 10 MHz, έτσι ώστε αυτά να φτάνουν στο  Ε ( που βρίσκεται μεταξύ των 90 και των 150 χιλιομέτρων), και το οποίο έχει την βασική συμμετοχή στην ανάκλαση των μεσαίων κυμάτων σε αποστάσεις 2000 έως 3000 χιλιόμετρα από τον σταθμό. Ο ιονισμός του Ε δεν οφείλεται μόνο από την παρουσία της ηλιακής ακτινοβολίας αλλά προέρχεται και από άλλες πηγές ενέργειας όπως κοσμικές ακτίνες και  μετέωρα, έτσι διατηρείται σε έναν βαθμό και την νύχτα.  Αρκετά υψηλότερες συχνότητες από αυτές των μεσαίων κυμάτων διαπερνούν το Ε και ανακλώνται από το F σε μεγαλύτερες αποστάσεις.

Τον χειμώνα όπου οι νύχτες είναι μεγάλες αλλά και όταν η ηλιακή δραστηριότητα είναι στο ελάχιστο, το D ιονίζεται λιγότερο επιτρέποντας ακόμη καλύτερες ανακλάσεις από το επόμενο στρώμα. Στην πραγματικότητα δεν πρόκειται για ανάκλαση όπως αυτή του φωτός, αλλά για μια καμπυλωτή διαδρομή, ένα σταδιακό λύγισμα, διάθλαση ( Refraction) της πορείας των ραδιοκυμάτων πάλι πίσω στην γη. Το αποτέλεσμα είναι οι σταθμοί των μεσαίων κυμάτων να ακούγονται εκατοντάδες ή και χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά, παρακάμπτοντας κάθε είδος εμποδίου που βρίσκεται στην επιφάνεια της Γης.

Ένας ακόμη λόγος που προτιμώνται οι κατακόρυφες κεραίες σε σχέση με τις οριζόντιες, είναι η χαμηλή γωνία ακτινοβολίας τους σε σχέση με τον ορίζοντα. (Low Elevation angle). Μεγαλύτερες γωνίες ακτινοβολίας, δημιουργούν διαθλάσεις σήματος στην ιονόσφαιρα που επιστρέφει εντός της εμβέλειας του κύματος εδάφους. Το κύμα εδάφους και εκείνο από διάθλαση, συνδυάζονται άλλοτε σε φάση και άλλοτε εκτός, με αποτέλεσμα τις διαλείψεις και τον ίδιο τον σταθμό να αυτοπαρεμβάλλεται.  

Στα μεσαία κύματα όπως και σε άλλες  μπάντες, σχεδόν πάντα, τα σήματα πολύ μακρινών σταθμών, που προέρχονται από ιονοσφαιρική ανάκλαση  χωρίς  να υπάρχει πια η εμπλοκή του κύματος εδάφους, παρουσιάζουν διαλείψεις ( fading ). Άλλοτε ανεπαίσθητες και άλλοτε μεγαλύτερες. Το φαινόμενο αυτό εξηγείται ως εξής.      

Κατά την διάθλαση των κυμάτων ενός σταθμού στην ιονόσφαιρα, στον δέκτη μπορεί να φτάσουν δύο ή περισσότερα σήματα που έχουν ακολουθήσει διαφορετικές διαδρομές  ( Multipath  Propagation ). Αν τα δύο σήματα φτάσουν στο δέκτη με την ίδια φάση τότε υπάρχει ενίσχυση ( Upfade ). Ο Σταθμός ακούγεται δυνατότερα. Αν δεν έρχονται με την ίδια φάση, η λήψη είναι υποβαθμισμένη. Αν η διαφορά φάσης είναι 180 μοίρες, τότε τα δύο σήματα αλληλοεξουδετερώνονται και ο σταθμός παύει να ακούγεται ( Downfade ). Ενώ σε μία περιοχή μπορεί να έχουμε ενίσχυση του σήματος,  σε μία άλλη μπορεί να έχουμε πλήρη απώλεια λήψεως. Επίσης στα μεσαία, μερικές φορές το ανακλώμενο από την ιονόσφαιρα σήμα παρουσιάζει παραμόρφωση στον ήχο του. Αυτό εξηγείται ως εξής.  Η διαμόρφωση είναι τοποθετημένη και στις δύο πλευρικές του σήματος, ( Double Side Band Full Carrier Amplitude Modulation) που έχουν μία πολύ μικρή διαφορά συχνότητας. Υπό κάποιες συνθήκες, η κάτω και η επάνω πλευρική, παίρνουν διαφορετικές διαδρομές κατά την διάθλαση τους στην ιονόσφαιρα, φτάνοντας στον δέκτη εκτός φάσης, έτσι ώστε να παρουσιάζεται ήπια η σοβαρότερη παραμόρφωση. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται επιλεκτική διάλειψη. ( Selective Fading )

Κεραίες λήψεως, για τα μεσαία κύματα 
Σε αυτές τις συχνότητες ο ατμοσφαιρικός θόρυβος που προέρχεται βασικά από τις ηλεκτρικές εκκενώσεις κεραυνών και  αστραπών παγκοσμίως,( περίπου 40 ανά δευτερόλεπτο ), εμφανίζεται σαν λευκός θόρυβος, και είναι πολύ πάνω από το πηλίκο σήμα προς θόρυβο ( signal to noise ratio ) των δεκτών. Κεραίες σύρματος ενός μικρού μέρους του μήκους κύματος,  μπορεί να χρησιμοποιηθούν για λήψη, η οποία αυξάνεται πολύ όταν συντονισθούν στην επιθυμητή συχνότητα, αλλά λαμβάνουν το ίδιο καλά και τους ανθρωπογενείς και φυσικούς θορύβους, που είχαν αναφερθεί παραπάνω.

Όταν η κεραία εκπομπής είναι κατακόρυφη ( κατακόρυφη πόλωση) όπου οι γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου είναι κάθετες προς το έδαφος, οι κεραίες λήψεως τουλάχιστον για το κύμα εδάφους, πρέπει να είναι και αυτές κατακόρυφες.

Η πιο κοινή κεραία μικρών διαστάσεων και πολύ ευαίσθητη είναι αυτή της ράβδου φερρίτη, ( ferrite rod ), που έχει τυλιγμένες κατάλληλες  σπείρες πηνίου και μπορεί να χωρέσει  μέσα σε ραδιόφωνα μεσαίων φορητά και όχι. Οι ράβδοι φερριτών τοποθετούνται οριζόντια στο εσωτερικό των δεκτών, και λαμβάνουν το μαγνητικό πεδίο του κύματος δηλαδή τις οριζόντιες μαγνητικές γραμμές των κεραιών με κατακόρυφη πόλωση.     Μία νέα εφεύρεση με μία ράβδο  φερρίτη και δύο τυλίγματα στις άκρες του,  μεταβλητό πυκνωτή και μετασχηματιστή, δίνει καλύτερα αποτελέσματα.  Εφευρέτης,  Christopher Justice. Ημερομηνία κατάθεσης εφεύρεσης 6-7-2001 C.Crane Twin Coil Ferrite antenna. 

Για τα μεσαία κύματα, οι κεραίες του τύπου εσωτερικού βρόχου, ( Loop Antennas ) λαμβάνουν και αυτές το μαγνητικό πεδίο του κύματος , και συνοδεύουν μικρά ηχοσυστήματα και επιτραπέζιους δέκτες. Η κεραία φερρίτη και η Loop έχουν κατευθυντική λήψη, όχι κυκλική και απορρίπτουν αρκετά τους θορύβους. Παρόλα αυτά δεν πρέπει να στρέφονται σε κοντινές παρασιτογόνες  πηγές. Στρεφόμενες ενισχύουν κάποια σήματα ενώ εξασθενούν άλλα, και δίνουν μία δυνατότητα επιλογής σημάτων που βρίσκονται στην ίδια συχνότητα και προέρχονται από διαφορετικές διευθύνσεις. Με ειδικές διατάξεις στις ράβδους φερριτών μπορεί  να γίνει κυκλική λήψη και όχι  κατευθυντική. Αυτό μπορεί να έχει εφαρμογή στο δέκτη ενός αυτοκινήτου και απαιτείται ειδική κατασκευή πάνω από το αυτοκίνητο. Η λήψη θα είναι καθαρότερη σχετικά με τους ανθρωπογενείς ηλεκτρικούς θορύβους.

Παραπομπές

Ραδιόφωνο

Ραδιοφωνική τεχνολογία