Файл: Рожков, Л. И. Средства радиосвязи учеб. пособие.pdf

Ф Г

6 ых о д

3 t/xtif

л

Рйе. 2.7

пой точки зрении разница между этими колебаниями заключа­ ется в расположении максимума амплитудно-частотного спек­ тра. Видеоимпульсный процесс происходит на нулевой частоте, и поэтому наибольшие энергетические уровни имеют состав­ ляющие, располагающиеся в низкочастотной области.

Иными словами, для высокократного широкодиапазонного ум­ ножения целесообразно использовать радиоимпульсные умно­ жение или преобразование частоты, а для выделения большого количества гармоник в низкочастотной области — впдеоимпульсное умножение.

В системах стабилизации д.м.ч. находят применение оба названных метода.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

1.Охарактеризовать достоинства и недостатки параметрической стаби­ лизации частоты.

2.В чем состоит сущность диапазонно-кварцевой стабилизации?

3.Что понимается под совокупностью дискретного множества частот и

соткой опорных частот?

4.Назовите основные характеристики систем стабилизации дискретного множества частот.

5.На какие две группы разделяются принципы построения систем ста­

билизации частот?

6.В чем состоит принцип частотного синтеза?

7.Записать и пояснить выражения для определения количества фиксиро­

ванных частот и кварцевых резонаторов при частотном синтезе.

8.В чем заключается метод частотного анализа в системах стабилиза­

ции.

9.Пояснить принцип работы схемы стабилизации частоты с использова­

нием метода частотного анализа.

10.Какими методами осуществляется фильтрация побочных колебаний в системах стабилизации?

11.В чем состоит метод фильтрации, использующий обычные схемы се­

лекции?

12.Пояснить метод фильтрации, основанный на использовании компен­ сационных схем.

13.Как осуществляется фильтрация побочных колебаний с помощью

схем АПЧ?

14.Каковы достоинства использования в качестве фильтров компенса­ ционных схем по сравнению со схемами АПЧ?

15.На какие две группы делятся схемы АПЧ?

58

! Л А И Л JV| КОРОТКОВОЛНОВЫЕ РАДИОСТАНЦИИ

§ 1. Особенности радиосвязи на коротких волнах. Назначение и ТТД радиостанций КВ диапазона

Особенности радиосвязи на КВ

Из всех диапазонов для обеспечения радиосвязью при уп­ равлении наибольшее распространение по отношению к дру­ гим наряду с УКВ получил коротковолновый диапазон (КВ),

лК11 — ИХ» -4- Юм, / к , ~ 3 -f- 3U МГц.

Основное преимущество радиосвязи на КВ перед другими видами связи в том, что она дает возможность передавать со­ общения на расстояние, измеряемое тысячами километров, при помощи коротковолновых станций небольшой мощности

ис простыми антеннами.

Кчислу основных недостатков связи в диапазоне коротких

волн следует отнести большое количество помех, что вызывает определенные затруднения при организации связи. Поэтому для того чтобы обеспечить в указанных условиях работы высо­ кую надежность и устойчивость радиосвязи на заданных рас­ стояниях, необходимо знать основные особенности КВ связи, и в первую очередь — закономерности распространения радио­ волн, характер помех и возможности применяемых на К.В ан­ тенн.

Рассмотрим особенности распространения коротких волн. Электромагнитная энергия, излучаемая через антенну пе­

редатчиков А |, приходит в точку приема Л2 двумя путями: вдоль земли (поверхностные волны) и после многократного отражения от ионосферы—пространственные волны (рис. 3.1). На этом рисунке слои D и Е являются поглощающими, а слой

F — отражающим.

Поверхностные волны довольно быстро затухают из-за по­ глощения электромагнитной энергии земной поверхностью.

59

Поэтому их используют для связи па сравнительно небольшие расстояния (десятки километров).

Рис. 3.2

Напряженность поля поверхностных воли различной дли­ ны (10—100 м) в зависимости от параметров почвы (проводи-

60

мости G, диэлектрической постоянной г) убывает не одина­ ково (рис. 3.2).

Чем длиннее волна и больше проводимость почвы (G), тем медленнее убывает напряженность поля Е, и, следовательно, можно обеспечить большую дальность связи (D). При умень­ шении длины волны и проводимости почвы наблюдается об­ ратное явление при тех же мощностях, излучаемых передаю­ щей антенной.

Это обстоятельство необходимо учитывать на практике и использовать при организации связи на небольшие расстояния наиболее длинные волны КВ диапазона.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что напряженность поля в точке приема зависит также от расстояния между пере­ датчиком и приемником, от величины мощности, излучаемой в направлении приемника, от характера местности и состояния поверхности земли между радиостанциями и типа антенн. Все это должно учитываться при проверке дальности связи между

# ), КМ

Рис. 3.3

взаимодействующими объектами, которая проводится с по­ мощью специального графика (рис. 3.3), представляющего со-

61

бои зависимость напряженности поля Е от дальности D при различных рабочих длинах волн X,, и определенных типовых антеннах н мощностях передатчика.

Нормальная (требуемая) величина напряженности поля в точке приема Еп зависит, прежде всего, от чувствительности и избирательности приемника, направленности приемной антен­ ны и уровня помех.

Опыт показывает, что при КВ связи и приеме на ненаправ­ ленную антенну приемником средней чувствительности с поло­ сой пропускания порядка 5 кГц достаточна следующая напря­ женность поля Е„:

—при слуховой телеграфной связи 2 (днем) и 10 (ночью) мкВ/м;

—при радиотелефонной связи соответственно 5 и 20 мкВ/м;

—при радиовещании высокого качества соответственно 50

и200 мкВ/м.

Применение направленных антенн и приемников с лучшим качеством дает возможность вести уверенный прием при мень­ шей напряженности поля.

Чтобы определить дальность связи между объектами, необ­ ходимо вычислить расчетную напряженность поля при задан­ ной мощности передатчика и коэффициенте усиления антенны:

f» ----- —-----

РК г У К Г к '

где

Кх. — поправочный коэффициент, зависящий от характера поверхности, Кх — 0,1 -,L 2;

Р\ — мощность, излучаемая передатчиком;

.^л — коэффициент усиления антенны.

Зная и >.г, по графику рис. 3.3 определяем дальность связи в километрах (Д,). Если она окажется меньше требуе­ мой, то необходимо использовать либо другую рабочую часто­ ту, либо увеличить мощность передатчика или сменить антен­ ну и т. п.

В качестве примера можно рассчитать дальность связи по­ верхностными волнами по среднепересеченной местности, по­ крытой травой и на 25% — лесом, время летнее, дневное, про­ водимость почвы е =“ 7 • 10-3 мО/м, антенна — штырь 10 м с противовесом 4X10 м, мощность передатчика 100 Вт, рабо­

62

позволяет обеспечить дальность связи на сотни и тысячи кило­ метров передатчиками мощностью в десятки и сотни ватт.

Сущность отражения радиоволн от ионосферы сводится к следующему. Под действием различных излучений Солнца и

да солнечной активности степень ионизации воздуха возраста­ ет. Таким образом, плотность ионизированного воздуха меня­ ется по высоте, а образующиеся в процессе ионизации свобод­ ные электроны создают различные по плотности слои. Элек­ тронный луч, проходя эти слои, преломляется и в конечном счете отражается (рис. 3.4).

Физической причиной поворота луча в вершине траектории является полное внутреннее отражение, которое происходит в случае, если при переходе луча из слоя, оптически менее плот­ ного, в слой более плотный угол падения <-г0 превышает не­ которое критическое значение ®кр.

Для выполнения условия заворота радиоволн в ионосфере необходимо подобрать такой угол падения луча на нижнюю границу ионосферы, который обеспечивает полное внутреннее отражение.

Максимальная частота радиоволн, которая может отра­ зиться от ионосферы, связана со степенью ионизации соотно­

где

©— угол падения луча на нижнюю границу ионосферы; УУмацс — степень ионизации в точке поворота волны.

G3

Для случая, когда электромагнитная волна падает верти­ кально на ионизированный слон, угол = U, а сот о ~ 1 и вы­ шеприведенная формула принимает вид:

Получаемая при этом частота / к1> называется критической. Частоты выше этой частоты при ®=г. О будут пронизывать ионосферу насквозь, а при у1 лах падения ®< 0 могут отра­ жаться и достигать точки приема.

П-------- -------------------------------------------

Риг. 3.4

Связь между применяемыми частотами / р и критической устанавливается соотношением:

х _ / *р

рcos /

Из этого соотношения следует, что если известна частота fyV, то для любого расстояния можно рассчитать максималь­ ную частоту при наклонном падении волны, называемую пре­ дельной частотой по отражению (ПЧО):

Так как степень ионизации и высоты слоев ионосферы ме­ няется, то рабочую частоту выбирают примерно на 15% ниже

64

ПЧО. Этот выбор обусловлен еще п тем, что критические час­ тоты сильно зависят от времени суток, года и периода солнеч­ ной активности (рис. 3.5).

3»МЛ

Поэтому КВ диапазон обычно разбивают на три поддиапа­ зона:

—дневные волны (10—25) м;

—промежуточные (25—35) м;

—ночные волны (35—100) м.

Следовательно, при КВ связи пространственными волнами необходимо переходить на другие частоты при смене дня и но­ чи. Это своеобразный недостаток данного вида связи, и так очень сильно зависящего от состояния ионосферы, обусловлен­ ного отражающим слоем F. •

Непостоянство структуры слоя F приводит к тому, что в диапазоне коротких волн наблюдаются такие нежелательные явления, как глубокие замирания, зоны молчания, радиоэхо

идр.

1.Замирания при приеме сигналов КВ передатчиков прояв­ ляются в беспорядочном или периодическом изменении уров­ ня сигналов. Возрастание уровня сигналов чередуется с глу­ бокими минимумами. Амплитуда сигналов при замираниях ме­ няется в десятки и даже сотни раз. Основной причиной зами­ раний считают интерференцию нескольких приходящих в мес­ то приема лучей, фазы которых из-за непостоянства ионизиро­ ванных слоев непрерывно меняются. Для изменения фазы при­ ходящей волны на 180° достаточно, чтобы длина пути одного из лучей изменилась на >./2, т. е. всего на десяток или несколь­ ко десятков метров. Главным методом борьбы с замираниями является прием на разнесенные антенны в направлении рас-