Μεσαία κύματα

Τα μεσαία κύματα είναι περιοχή των ραδιοκυμάτων όπου για την Ευρώπη έχει ορισθεί από τους 526,5 KHz έως τους 1606,5 KHz ( ECA TABLE APROVED MAY 2015 ) 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.. 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 εως +/- 4,5 KHz.

Στη Βόρεια Αμερική η μπάντα αυτή έχει επεκταθεί από το 1993. Τα όρια της είναι από τους 535 KHz έως τους 1705 KHz.. Τα κανάλια απέχουν μεταξύ τους 10 KHz. 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. Σε αυτή την επιπρόσθετη ζώνη 1605 KHz - 1705 KHz εκπέμπουν και αρκετοί σταθμοί στην Αυστραλία. Το κέντρο του πρώτου καναλιού αυτής της επιπρόσθετης ζώνης είναι 1610 KHz. 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 εως 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.

Υποδοχή των μεσαίων κυμάτων με φερρίτη

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, εξαιρετικά Ελληνικά και ξένα τραγούδια, με το ίδιο όπως παλιά μεράκι. Η πλειοψηφία του κόσμου δεν το γνωρίζει.

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 να διακοπεί 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. 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. Στις 11-6-2015 υπό νέα κυβέρνηση λίγοι από τους σταθμούς αυτούς επαναλειτούργησαν ενώ γύρω στους 20 δεν ξανακούστηκαν. Κάποιος αριθμός απολυμένων επανήλθαν στις θέσεις τους. Δεν είναι ξεκάθαρο για το ποιοι ακριβώς λειτουργούν ξανά και ποιοι όχι από την επανέναρξη και μετά. Μερικοί από αυτούς που λειτουργούν, τον Ιούνιο του 2016 είναι: το Α Πρόγραμμα  729 ΚΗz 150KW Άγιος Στέφανος Αττικής,   Χανιά 1512 KHz, 50KW  Κομοτηνή 1404 KHz.100KW  Κέρκυρα 1008 KHz. 50KW

Πέρα από τους κρατικούς και τους ερασιτεχνικούς σταθμούς, υπάρχει και ο σταθμός 1431ΑΜ ο οποίος εκπέμπει στα 1431 KHz των μεσαίων κυμάτων και λειτουργεί 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. Στην 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.  

Τεχνικά χαρακτηριστικά

Τα μεσαία κύματα χρησιμοποιούν διαμόρφωση κατά πλάτος (ΑΜ). 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 χιλιόκυκλων, ο ήχος έχει χαμηλή ποιότητα και 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, όπως αυτούς από ηλεκτρικούς κινητήρες, συσκευές τηλεοράσεων, λαμπτήρες φθορισμού, παλμοτροφοδοτικά, δίκτυα υψηλής και υπερυψηλής τάσης, αναφλεκτήρες αυτοκινήτων (Μπουζί), καιρικά, δηλαδή παράσιτα από αστραπές, κεραυνούς κλπ).

Στα μεσαία κύματα, οι ραδιοφωνικοί σταθμοί χρησιμοποιούν για κεραίες κατακόρυφες ψηλές μεταλλικές κατασκευές < πύργους - πυλώνες > που εκπέμπουν ολόκληροι. Η πόλωση είναι κατακόρυφη. Οι μεταλλικές αντηρίδες που τοποθετούνται διακόπτονται από μονωτήρες για να μην διαταραχθεί η ακτινοβολία της κεραίας και δίνουν σταθερότητα απέναντι σε ανέμους κτλ. 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 Ηλεκτρ. 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.

Στην Ελλάδα η ψηλότερη ενεργή κεραία, ύψους λίγο πάνω από τα 200 μέτρα, είναι αυτή στον Άγιο Στέφανο Αττικής, όπου τροφοδοτείται με ισχύ 150 KW ( αν δεν έχει υποστεί μείωση ισχύος ), εκπέμπει στους 729 KHz και είναι ο κεντρικός πομπός για το Α πρόγραμμα της ΕΡΤ στα μεσαία κύματα.

Η επιτρεπόμενη ισχύς εκπομπής των σταθμών στο ανατολικό ημισφαίριο 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 20 KW.

Καθώς η μπάντα των Μεσαίων κυμάτων δεν έχει 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. Επειδή το φαινόμενο αυτό είναι έντονο, έχει συμφωνηθεί, ώστε κάποιοι σταθμοί να διακόπτουν την λειτουργία τους μετά την δύση του Ηλίου.

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.

Τα Μεσαία κύματα διαδίδονται βασικά με κύματα εδάφους και ιονοσφαιρικά.

Α. Τα Κύματα εδάφους ή πρώτη ζώνη κάλυψης ( Ground Waves ), διαδίδονται ακολουθώντας το ανάγλυφο και την καμπυλότητα της Γης. Η εμβέλεια των κυμάτων εδάφους εξαρτάται από:

1. 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.
2. Την ισχύ του σταθμού.
3. Την αγωγιμότητα του εδάφους. Όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο αυξάνεται και η εμβέλεια. Τα αμμώδη εδάφη, έρημος κτλ έχουν την μικρότερη αγωγιμότητα. Τα συνηθισμένα εδάφη μέτρια και την μεγαλύτερη αγωγιμότητα την έχει το θαλασσινό νερό. Στα αμμώδη εδάφη, Μέση Ανατολή, Αραβία κτλ, χρειάζεται μεγαλύτερη ισχύς εκπομπής.
4. Τον τρόπο εκπομπής της κεραίας. Όπως αναφέρθηκε νωρίτερα προτιμώνται κατακόρυφες κεραίες που εκπέμπουν τα ραδιοκύματα με κατακόρυφη πόλωση. Με αυτόν τον τρόπο το κύμα εδάφους έχει μεγαλύτερη εμβέλεια καθώς έτσι ελαττώνεται το βραχυκύκλωμα του ηλεκτρικού πεδίου του κύματος κατά την επαφή του με το έδαφος.
5. 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 πολύ μεγαλύτερη πίσω από λόφους, βουνά και άλλα εμπόδια.

Β. Ιονοσφαιρική διάδοση των μεσαίων κυμάτων

Η υπεριώδης ακτινοβολία του ηλίου προκαλεί ιονισμό των ατόμων των αερίων της απώτερης ατμόσφαιρας η οποία ονομάζεται ιονόσφαιρα. Τα μεσαία κύματα εισερχόμενα στο ιονισμένο στρώμα Ε που βρίσκεται μεταξύ των 90 και των 150 χιλιομέτρων, ανακλώνται από την ιονισμένη περιοχή, και επιστρέφουν στην γη, σε αποστάσεις γύρω στα 2000 έως 3000 χιλιόμετρα από τον σταθμό έχοντας κάνει ένα τεράστιο άλμα. Το στρώμα D της ιονόσφαιρας, καθώς βρίσκεται σχετικά κοντά στην επιφάνεια της γης, 60 έως 90 χιλιόμετρα είναι εξαιρετικά πυκνότερο από τα αέρια της ατμόσφαιρας. Όταν τα άτομα των αερίων στο D ιονισθούν, 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 στο στρώμα Ε ώστε να ανακλαστούν. Το φαινόμενο της απορρόφησης είναι πολύ πιο έντονο στα μεσαία κύματα. Για αυτόν τον λόγο εξαφανίζονται την ημέρα οι σταθμοί από άλλες χώρες σε αυτή την μπάντα. Όταν ο Ήλιος δύσει, το στρώμα D αποϊονίζεται πολύ γρήγορα, χάνει την ιδιότητα να απορροφά και να εξασθενεί τα ραδιοκύματα κάτω των 10 MHz, έτσι ώστε αυτά να φτάνουν στο Ε και να ανακλώνται. 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 Ε. 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 Γή. 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.

Σχεδόν πάντα, τα σήματα πολύ μακρινών σταθμών στα μεσαία κύματα, που προέρχονται από ιονοσφαιρική ανάκλαση  χωρίς όμως την ύπαρξη κύματος εδάφους, παρουσιάζουν διαλείψεις ( fading ). Αυτές οφείλονται στην συνεχή μεταβολή του ιονισμού στο ιονοσφαιρικό στρώμα που γίνεται η ανάκλαση - διάθλαση.