임계 주파수

임계 주파수 (臨界周波數, Critical frequency)는 원거리 통신에서 다음과 같은 의미를 지니고 있다.

전리층으로 HF 라디오 주파수가 전달되는데, 해당 중요 임계 주파수 이하는 전리층(F 레이어) 에 의해서 반사가 되어 통신에 사용될 수 있고, 그 이상은 전리층을 투과하게 된다.
근거리 HF 라디오 통신 시스템(NVIS)의 경우에도 중요 임계 주파수이하에서는, 전리층(F 레이어) 에 의해서 반사가 되어 통신에 사용될 수 있고, 그 이상은 전리층을 투과하게 되는 형태를 갖게 된다.

본 주파수의 존재에 대해서는 이온전리층의 이온양의 한계치(용량) 때문이다. 즉 충분한 양의 자유전자가 존재할 때 그만큼 높은 주파수에서의 반사를 허용하게 된다. ( 많은 양의 자유전자, 즉 두터운 F 층의 경우 더욱 높은 주파수의 중요 임계주파수를 갖게 된다)

아침과 저녁의 중요 임계 주파수가 다른데, 그 이유는 이온전리층(F 레이어)이 밤에는 한개로 합쳐서 두터워지며, 낮에는 두개로 나뉘어서 F1 과 F2 로 나누어 지면서 이온전리층 D 레이어가 생성되는데 D 레이어는 주파수를 흡수하는 역할을 하게 된다.

장거리 HF 라디오 통신 시스템의 경우, 전리층에 의해서 비스듬하게 반사되는 전파에 의해서 통신이 되는데, 만약 HF 주파수가 임계 주파수 보다 클경우에는, 해당 전파가 전리층을 투과하게 된다.
임계 주파수의 경우 지속적으로 변경되게 되는데, 전리층 F 층의 경우 HF 통신의 주요 통신 수단이 되어 HF 전파를 지구로 다시 반사하여 통신에 사용될 수 있게 하는 역할을 한다.
전리층중에서 F 레이어의 아래층에 낮시간에 형성되는 D 레이어의 경우 오히려 전파를 흡수하는 역할을 하게 되며, 낮시간에는 F레이어가 둘로 나뉘어 F1 과 F2 로 형성된다.
전리층에 낮시간과 밤 시간이 서로 바뀌게 되는것에 따라서, 임계 주파수 이하의 주파수 중에서 낮시간에는 보통 높은 주파수 대역이, 밤시간에서는 낮은 주파수 대역이 효과적인 HF 통신망으로 활용이 가능하게 된다.
낮시간에 높은 주파수가 좀더 효율적인 이유는 낮 시간에는 D 레이어가 HF 전파를 흡수하는 역할을 하게 되는데, 높은 주파수가 D 레이어를 손실없이 투과한 후에 F레이어까지 도달하여 반사된 주파수가 통신에 사용될 수 있기 때문이다.