Файл: Белосток В.С. Распространение радиоволн (учебное пособие).pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 94

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

10—20%. Таким образом, при работе на ОРЧ обеспечиваются наилучшие условия приема, то есть наибольшая напряженность поля радиоволны в месте приема при данном расстоянии и дан­ ном состоянии ионосферы.

Выбор оптимальных рабочих частот (или МПЧ) для данного

времени суток

обычно производится

на основании

радиопрогно­

зов

(месячных

и годовых). Радиопрогнозы составляются

на

основании систематически

ведущихся

наблюдении

за

ионосфе­

рой,

земным

магнетизмом

и солнечной

активностью. Для

этой

цели

издаются

специальные

атласы

(ионосферные

карты), номо­

граммы, которые позволяют

наиболее

просто и быстро

опреде­

лять 'частоты связи между любыми пунктами. В радиопрогнозах, кроме того, даются заблаговременные предупреждения об ожи­ даемых нарушениях коротковолновой связи под действием ионо­ сферных возмущений.

В СССР радиопрогнозы составляются Научно-исследователь­ ским институтом земного магнетизма, ионосферы и распростра­ нения радиоволн (НИИЗМИР). Данные о МПЧ обычно прогно­ зируются с точностью до 10—15%.

Сведения о солнечной активности (годового и месячного про­ гнозов) выдаются астрономическими обсерваториями.

ЗОНЫ МОЛЧАНИЯ

Распространение коротких волн сопровождается явлением, присущим только этому диапазону волн. Установлено, что прием сигнала на сравнительно небольших расстояниях от передатчика

оказывается

невозможным, в то время как на расстоянии в

не­

сколько тысяч

километров

слышимость

оказывается

хорошей.

Область, в которой прием

сигнала

практически невозможен,

на­

зывается з о н о й м о л ч а н и я.

распространении

коротких

Появление

зоны

молчания при

волн объясняется тем,

что земные волны

в

диапазоне

коротких

волн испытывают сильное

поглощение

в

полупроводящей

по­

верхности земли, так

что уже на небольших расстояниях (поряд­

ка 100 км)

напряженность

поля оказывается недостаточной

для

приема (рис. 5.2). Как ионосферные, короткие волны принимают­

ся только на расстояниях, больших АС. Это обусловлено

тем, что

короткие волны могут отражаться от слоя F2 только в том случае,

если они падают

достаточно полого

на ионосферный

слой, так

как критическая

частота слоя Р2

не

превосходит

13 Мгц (диапа­

зон коротких волн до 30 Мгц).

короткие волны,

отразившись от

При таком пологом падении

ионосферы, приходят к Земле на сравнительно больших расстоя­ ниях. На малых же расстояниях от передатчика прием ионосфер­

ных волн

коротковолнового диапазона оказывается невозможен,

так как для волн,

падающих на ионосферу под малыми

углами,

не выполняется

условие

отражения [см.

формулу (4.7)], и они,

несколько

искривившись,

пронизывают

ионосферу

насквозь

(рис. 5.2).

 

 

 

 

 

68

В

результате

получается, что в некоторой части

трассы ВС

прием

радиоволн

как

земных, так и ионосферных оказывается

невозможным. Это и есть зона молчания.

 

 

 

Таким

образом, зона молчания

представляет собой, кольце­

вую область вокруг

передающей

станции,

в пределах

которой

1фием сигналов невозможен. Размеры зоны молчания

расширя­

ются при

укорочении

рабочей волны

н уменьшении

электронной

концентрации.

Так,

например, при передатчике средней мощ­

ности в дневные часы внешний радиус зоны молчания

г2 на вол­

не 40 .и

составляет

около 200 км,

а

на

волне 20 м

порядка

1000 км (рис.

5.3).

 

 

 

 

 

 

 

Рис. Г).2. Образование зоны

Рис. 5.3. Зона молчания

молчания

при распространении ко­

 

ротких радиоволн

ЗАМИРАНИЯ В ДИАПАЗОНЕ КОРОТКИХ ВОЛН

При приеме передач в диапазоне коротких волн наблюдаются быстрые колебания напряженности поля сигнала, называемые замираниями (федингами). Причиной замираний является много­ лучевое распространение радиоволн. Чаще всего причиной зами­ рания служит приход в точку приема двух лучей, распространя­ ющихся путем одного и двух отра­

жений от ионосферы, как это пока

 

зано

на

рис.

5.4.

Поскольку

два

 

луча, приходящие в точку В, про­

 

ходят

различные

пути,

фазы их

 

неодинаковы,

и

результирующее

 

иоле в месте приема в зависимости

п - л D

от сдвига

фаз

между

падающими

^

^

г

больше

или

 

^

Рис. О.4. Возникновение замирать:

.лучами будет

меньше

вследствие интерференции иоио-

поля

луча,

претерпевшего

ОДНО

сферных волн, претерпевших одно

отражение.

 

 

 

 

 

и Два отражении

Так как электронная концентра­ ция ионосферы непрерывно и беспорядочно изменяется в некото­

рых пределах, то меняется и высота, на которой происходит отра­ жение радиоволн, в результате чего непрерывно изменяются дли­ ны путей каждого из лучей. Вследствие этого разность фаз полей,

(4)

приходящих в место приема, также подвержена непрерывным it беспорядочным изменениям.

Как известно, для того, чтобы фаза волны изменилась на 180°,

достаточно

изменения длины

пути

на

то

есть на

5—50 м,

(диапазон

коротких волн 10—100 м).

Такие

незначительные

изменения

высоты отражения

всегда

могут возникнуть,

поэтому

колебания напряженности поля в диапазоне коротких волн явля­

ются частыми и глубокими.

 

которые

носят

Помимо

рассмотренных

случаев замираний,

общее название интерференционных замираний,

при отражении

от ионизированных слоев

наблюдаются

также

замирания,

обу­

словленные

изменением

поляризации

поля (поляризационные-

замирания).

Попадающий

в ионосферу

плоско

поляризованный

луч под действием магнитного поля Земли расщепляется в общем случае на два эллиптически поляризованных луча с противопо­ ложными направлениями вращения плоскостей поляризации. Интерференция этих компонентов при некоторых благоприятных условиях образует эллиптически поляризованную волну. В слу­ чае приема на линейно поляризованную антенну это может при­ водить к замиранию сигналов, связанных с беспорядочным изме­ нением направления большой оси MN эллипса (рис. 5.5)..

а

 

Действительно, в случае приема

ННТЕННЯ на

 

вертикальную

антенну

(на

 

рис.

5.5

она

изображена

в виде

 

вертикального вибратора) интен­

 

сивность

сигнала

будет

наиболь­

 

шей,

когда

большая

ось

эллипса

 

примет

направление,

близкое к

 

вертикали.

Наоборот,

если в

про­

 

цессе

непрерывных

изменений

 

электронной

концентрации

ось

 

эллипса

поляризации

примет

на­

 

правление, близкое к горизонтали*

_ _

сила

приема будет

наименьшей.

 

Обычно

поляризационные

за-

Рис. 5.5. К происхождению н°ляРи-МИрания

наблюдаются

гораздо

ре­

ляционных замирании

же

v

интерференционных

г

1

 

 

и состав­

ляют 10—15% от всех случаев. Для борьбы с замираниями применяются различные методы.

Одним из методов, например, является применение приемных, антенн с узкой диаграммой направленности, ориентированных так, чтобы принимался только один луч.

Эффективным является также прием на разнесенные антенны. Увеличение и уменьшение напряженности поля происходит не­ одновременно даже на сравнительно небольшой площади земной поверхности. В то время, когда в месте расположения антенны уровень напряженности поля мал, то на расстоянии в несколько длин волн (сто или несколько сотен метров) напряженность поля

велика. Таким образом, на выходе одной из двух антенн, разне­ сенных достаточно далеко, напряжение окажется достаточным для приема.

Применяют также строенный и счетверенный приемы.

Для борьбы с поляризационными замираниями осуществляют прием одновременно на горизонтальную и вертикальную антенны.

РАДИОЭХО НА КОРОТКИХ ВОЛНАХ

Короткие волны при благоприятных условиях, благодаря сравнительно небольшому поглощению в ионосфере, могут рас­ пространяться на очень большие расстояния. Нередко наблюда­

ются

случаи,

когда короткие

волны один

или

несколько раз

огибают земной шар. Такие

сигналы могут

быть

приняты в том

же пункте, где ведется прием

 

основного

сигнала.

Схематически

такое

распространение показано на рис. 5.6.

 

 

 

Напряженность поля сигнала, обо­

 

 

 

гнувшего земной шар (в результате

 

 

 

последовательных

отражений

радиоволн

 

 

 

между ионосферой и поверхностью зем­

 

 

 

ли), достаточно велика для приема, но

 

 

 

сигнал приходит с запаздыванием при­

 

 

 

мерно

на 0,1

сек.

Следовательно, если

 

 

 

не принять специальных мер, то окажут­

 

 

 

ся одновременно принятыми два сигна­

 

 

 

ла:

основной

и его «эхо». Это

явление

 

 

 

так

и называется:

р а д и о э х о .

Особен­

 

Рис. Г>.(). Радиоэхо:

но сильно мешающее действие радиоэхо

 

1—-путь основного сигнала; 2—путь

оказывает на длинных линиях связи

 

обратного сигнала (радиоэхо)

протяженностью 9000—15 000

км.

 

 

 

НАРУШЕНИЯ РАДИОСВЯЗИ НА КОРОТКИХ ВОЛНАХ

ПРИ НЕРЕГУЛЯРНЫХ ПРОЦЕССАХ В ИОНОСФЕРЕ

Наблюдаемые нарушения связи на коротких волнах, как по­ казывают исследования, являются результатом так называемых нерегулярных процессов в ионосфере, вызываемых некоторыми проявлениями солнечной деятельности.

Известны три основных нерегулярных процесса в ионосфере:

—ионосферные возмущения в области слоя F2;

—образование спорадического слоя Ес;

—- внезапные поглощения в слое Е.

Ионосферные возмущения

На Солнце время от времени происходят своеобразные вспышки солнечной активности, сопровождаемые извержением потоков заряженных материальных частиц (корпускул). Потоки корпускул, вторгаясь в земную атмосферу, попадают в сферу

71

Смотрите также файлы