Fale radiowe (promieniowanie radiowe) – fale elektromagnetyczne o częstotliwościach niższych niż 3 000 GHz, rozchodzące się w przestrzeni bez pomocy sztucznego przewodnika. Uznaje się, że falami radiowymi są fale o częstotliwości 3 kHz – 3 THz (teraherc) (3·10³ – 3·10¹² Hz). Inni uważają, że nie ma górnej skali. Mikrofale (górne pasma fal radiowych) są na ogół traktowane jako fale radiowe, choć w miarę wzrostu ich znaczenia w technice, zyskują coraz bardziej samodzielny byt.

Propagacja, czyli rozchodzenie się wyemitowanych przez nadajnik (stację nadawczą) fal radiowych zależy przede wszystkim od ich długości, polaryzacji oraz warunków środowiska, w którym się rozchodzą. Związane jest to z parametrami elektrycznymi otoczenia, ale również z ukształtowaniem i rodzajem pokrycia terenu (woda, las, teren otwarty). Warunki rozchodzenia się fal są nie tylko różne dla różnego zakresu fal, ale również podlegają okresowym zmianom: dobowym, rocznym, jak i bardziej długookresowym, związanym np. z jedenastoletnimi cyklami aktywności słonecznej. W zależności od długości fali radiowej jej propagacja zależy od różnorodnych zjawisk falowych np. dyfrakcji, refrakcji, odbicia, np. od jonosfery itp.

Zależnie od długości dzielą się na pasma radiowe.

• Bardzo długie (fale myriametrowe) –

  • 3–30 kHz, kilkaset kilometrów

  • Fale bardzo długie w wyniku bardzo małego tłumienia i dużej dyfrakcji rozchodzą się na duże odległości za pomocą fali powierzchniowej.

  • Ulegają również odbiciu od najniższych warstw jonosfery o bardzo niskiej gęstości elektronowej i praktycznie nie wnikają dalej.

  • Stosowane w komunikacji z łodziami podwodnymi, elektromagnetycznych badaniach geofizycznych i w systemach nawigacyjnych dalekiego zasięgu

• Fale długie (fale kilometrowe) –

  • 30-300 kHz i długości 10-1 km

  • przeznaczony głównie dla rozgłośni radiowych w I regionie ITU (Europa, Afryka i Bliski Wschód)

• Fale średnie (fale hektometrowe) –

  • 300–3000 kHz i długości 1000–100 m

  • Fale średnie rozchodzące się w jonosferze ulegają silnej absorpcji. W ciągu dnia tłumienie jest tak duże, że fala jonosferyczna praktycznie nie występuje i o zasięgu decyduje jedynie fala przyziemna. Po zmroku absorpcja fali jonosferycznej ulega zmniejszeniu i zasięg zwiększa się do kilkuset kilometrów.

  • Sosowane w radiolatarniach bezkierunkowych jako radionawigacja lotnicza

• Fale dekametrowe (krótkie fale) –

  • 3-30 MHz i długości 10–100 m.

  • Ze względu na krzywiznę Ziemi i tłumienie przez powierzchnię terenu zasięg fali powierzchniowej w zakresie fal krótkich jest niewielki: od kilkudziesięciu kilometrów od nadajnika (fale o długości rzędu 100 m) do kilku kilometrów (fale o długości rzędu 10 m). Jednakże fale krótkie mogą się odbić (raz lub wielokrotnie) od jonosfery i od Ziemi, umożliwiając na fali jonosferycznej łączność o zasięgu ogólnoświatowym.

  • Zjawisko "echa" występuje najczęściej gdy nadajnik i odbiornik znajdują się w strefie zmiany pory doby (w strefie półmroku). Droga obu sygnałów przebiega wtedy wzdłuż strefy półmroku. Dla radiokomunikacji fonicznej zjawisko echa jest dość szkodliwe, ponieważ wielokrotne echa mogą znacznie obniżyć jakość sygnału, szczególnie w przypadku transmisji danych cyfrowych.

  • stacji amatorskich

• Fale metrowe (fale ultrakrótkie) –

  • od 30 do 300 MHz, 10 metrów do 1 metra

  • telewizja naziemna, radiofonia, sieć pagerowa oraz różne systemy łączności lokalnej – np. w lotnictwie, policji, innych służbach, radiu taxi

• Fale decymetrowe

  • 300–3000 MHz i długości 100–10 cm.

  • dla krótkofalowców i pojawia się tam coraz więcej użytkowników komercyjnych – a zwłaszcza monitoring alarmów, sieci telefonii komórkowej, sieci komputerowe Wi-Fi, Bluetooth.

• Fale centymetrowe –

  • 3-30 GHz i długości 100-10 mm.

  • łączności satelitarnej up-link, down-link, międzysatelitarnej, radioliniach łączności naziemnej, urządzeniach radiolokacyjnych (radar), radioastronomii, łączności z sondami kosmicznymi, występuje również w połączeniu konwerter - dekoder

• Fale milimetrowe

  • 30-300 GHz i długości 10-1 mm.

  • często nazywane już mikrofalami

  • Stosowane w łączności satelitarnej, radiolokacji (radar), radioastronomii, ostatnio - w badaniach nad bronią elektromagnetyczną.

• Fale submilimetrowe zbliżone już do podczerwieni

  • 300 GHz do 3 THz czyli o długości fali w przedziale 1 mm - 100 μm

  • W zakresie tych fal prowadzone są obserwacje radioastronomiczne za pomocą teleskopów

Źródła fal radiowych:

• naturalne: wyładowania atmosferyczne, zjawiska geologiczne we wnętrzu Ziemi, zorze polarne, gwiazdy, radiogalaktyki

• sztuczne

  • zamierzone: nadajnik radiowy,

  • zakłócenia/szumy: silniki komutatorowe, instalacje prądu przemiennego (50/60 Hz; 400 Hz), styczniki, komputery, kuchenka mikrofalowa, przetwornice zasilające, falowniki i regulatory tyrystorowe, piece indukcyjne i łukowe, spawarki, zapłon elektryczny (iskrowy) silników cieplnych, lampy wyładowcze, eksplozja nuklearna (impuls elektromagnetyczny).

Ze względu na środowisko propagacji wyróżnia się:

• falę przyziemną (powierzchniową i nadziemną) - fala elektromagnetyczna, która rozchodzi się w powietrzu przy granicy powietrze-ziemia, rozprzestrzenianie się zależy od: struktury gleby, wilgotności, temperatury i przede wszystkim od częstotliwości fali elektromagnetycznej. Grubość warstwy ziemi, jaka bierze udział w procesie propagacji, jest tym większa, im mniejsza jest częstotliwość fali.

• falę troposferyczną - fala elektromagnetyczna, której droga propagacji przebiega w najniższej warstwie atmosfery, czyli troposferze; uzależniona jest od warunków meteorologicznych. Wpływ ich objawia się w postaci tłumienia energii fali przez mgły i opady atmosferyczne oraz w postaci załamania się fal.

• falę jonosferyczną - fala elektromagnetyczna odbita w jonosferze z powrotem ku powierzchni Ziemi, która umożliwia odbiór sygnału stacji nadawczych fal długich, ale przede wszystkim średnich i krótkich. Zjawisko to nie zachodzi w zakresie fal ultrakrótkich, dla których jonosfera nie jest przeszkodą.

• falę w przestrzeni kosmicznej - W łączności satelitarnej używa się fal ultrakrótkich z zakresu 30 – 50 MHz (tzw. okien radiowych), dla których jonosfera staje się przezroczysta.

Ciekawostka - Wiąże się z tym ciekawa kwestia, dotycząca ewentualnej komunikacji z istotami pozaziemskimi. Mniej więcej do lat trzydziestych zeszłego stulecia, do komunikacji używano fal, które nie wychodziły poza jonosferę. Tym samym Ziemia była w zasadzie niewidoczna i „cicha” dla ewentualnych podsłuchujących ją kosmitów. Sytuacja zmieniła się znacząco przed II Wojną Światową, kiedy to rozpoczęto eksperymenty z transmisjami telewizyjnymi. Wygląda na to, że pierwsze przesłanie z planety Ziemia, jakie dotrze do naszych ewentualnych pobratymców w Kosmosie będzie zawierało… przemówienie Adolfa Hitlera.