Радиоволны — электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц, распространяющиеся в пространстве без искусственного волновода. Радиоволны в электромагнитном спектре располагаются от крайне низких частот вплоть до инфракрасного диапазона. С учётом классификации Международным союзом электросвязи радиоволн по диапазонам, к радиоволнам относят электромагнитные волны с частотами от 0,03 Гц до 3 ТГц, что соответствует длине волны от 10 млн километров до 0,1 миллиметра.
В широком смысле радиоволнами являются всевозможные волновые процессы электромагнитного поля в аппаратуре (например, в волноводных устройствах, в интегральных схемах СВЧ и др.), в линиях передачи и, наконец, в природных условиях, в среде, разделяющей передающую и приёмную антенны.
Радиоволны, являясь электромагнитными волнами, распространяются в вакууме со скоростью света. Естественными источниками радиоволн являются вспышки молний и астрономические объекты. Искусственно созданные радиоволны используются для стационарной и подвижной радиосвязи, радиовещания, радиолокации, радионавигации, спутниковой связи, организации беспроводных компьютерных сетей и в других бесчисленных приложениях.
В зависимости от значения частоты (длины волны) радиоволны относят к тому или иному диапазону радиочастот (диапазону длин волн). Можно также вести классификацию радиоволн по способу распространения в свободном пространстве и вокруг земного шара.
Расстояние, на котором возможно осуществление радиосвязи, зависит от выбранной частоты, мощности передатчика, чувствительности приемника, типа и размещения антенной системы, условий распространения. Для конкретного радиооборудования и антенн, установленных на судне, основным фактором, определяющим дальность связи, является выбранная частота (длина волны).
Распространение радиоволн зависит от свойств атмосферы. Нижняя, наиболее плотная часть атмосферы называется тропосферой и простирается до высоты 10-12 км. Выше расположена стратосфера, верхняя граница которой лежит на высоте 60-80 км. Далее находится ионосфера, которая характеризуется малой плотностью газа. Под действием солнечной радиации молекулы газа ионизируются, то есть распадаются на ионы и свободные электроны. Ионизированный газ обладает свойством электропроводности и может отражать радиоволны.
Ионосфера неоднородна; некоторые ее слои ионизированы наиболее сильно. Различают слои ионосферы D, Е и F. Степень ионизации атмосферы зависит от интенсивности солнечной радиации и изменяется в различное время суток и года.
Днем и в летнее время проводимость и толщина ионизированных слоев увеличивается, а ночью и в зимнее время степень ионизации уменьшается. Ионизация также изменяется вместе с солнечной активностью с периодом 11 лет (последний пик активности наблюдался в 2000 году); с ростом числа солнечных пятен активность слоев растет.
Слои D и Е ночью исчезают, а слой F днем делится на два слоя: F1 и F2. Более низкие частоты отражаются нижними слоями ионосферы, а более высокие частоты проходят сквозь нижние слои и отражаются более высокими слоями.
Частоты выше 30 МГц проходят сквозь все слои ионосферы. Таким образом, каждый слой в каждое время имеет граничную частоту Fc, являющуюся наивысшей частотой, отражающейся в данное время от этого слоя. Частоты выше Fc проходят сквозь слой без отражения. Следует отметить, что для устойчивой связи в диапазоне коротких волн важно правильно выбрать частоту, так называемую «максимально приемлемую частоту» (Maximum Usable Frequency — MUF), которая составляет около 85% от частоты Fc. Радиоволны, которые распространяются вдоль земной поверхности, называются поверхностными волнами, а радиоволны, распространяющиеся под различными углами к поверхности земли, называются пространственными.
Пространственные волны или отражаются от ионосферы и возвращаются на землю или уходят в космическое пространство.
Рассмотрим кратко особенности распространения средних и промежуточных (гектометровых), коротких (декаметровых) и ультракоротких (метровых) волн.
Средние и промежуточные волны сильно поглощаются землей и ионосферой (слоем D), особенно днем. Вечером после захода солнца слой D исчезает и пространственный луч отражается от слоя F и возвращается на землю. Средние волны используют для связи на расстояния до 160 км в пределах прямой видимости. Короткие волны сильно поглощаются землей при распространении вдоль земной поверхности, однако они хорошо отражаются от земли и ионосферы, что используется на практике. Дальнее распространение коротких волн иногда происходит путем нескольких последовательных отражений от ионосферы и земли. Днем более низкие частоты коротковолнового диапазона сильно поглощаются слоями D и Е, а ночью, когда ионизация слабее, более высокие частоты слабо отражаются от слоя F, проходя сквозь него. Поэтому для связи днем используют более высокие частоты, а ночью — более низкие. Короткие волны используют для дальней связи.
Ультракороткие волны не отражаются от ионосферы, проходя сквозь нее. Они также не огибают земную поверхность и крупные препятствия. Поэтому их используют для радиосвязи на сравнительно небольшие расстояния — 20-30 миль. Дециметровые волны применяются для спутниковой связи и радио-связи в пределах прямой видимости.