Распростарнение радиоволн
Методическое пособие - Радиоэлектроника
Другие методички по предмету Радиоэлектроника
?ность поля ионосферной волны на расстояниях >300 км определяется по графикам, полученным в результате обработки большого числа наблюдений [7].
5.3. Особенности распространения коротких волн
К диапазону коротких поли (KB) относят волны длиною от 10 до 100 м ( = 303 МГц). Волны KB диапазона распространяются земной волной на расстояние не более 100 км вследствие сильного поглощения в земной поверхности и плохих условий дифракции. Расчет напряженности поля земной волны следует вести по (2.15).
Ионосферной волной KB распространяются на многие тысячи километров. При этом можно применять направленные антенны и передатчики не очень большой мощности. Поэтому KB используются главным образом для связи и вещания на большие расстояния.
Распространение KB ионосферной волной происходит путем последовательного отражения от слоя F (иногда слоя E) ионосферы и поверхности Земли. При этом волны проходят через нижнюю область ионосферы слои E и D, в которых претерпевают поглощение (рис.5.3,а). Для осуществления радиосвязи на KB должны быть выполнены два условия: волны должны отражаться от ионосферы и напряженность электромагнитного поля в данном месте должна быть достаточной для приема, т. е. поглощение волны в слоях ионосферы не должно быть слишком большим. Эти два условия ограничивают диапазон применимых рабочих частот.
Для отражения волны необходимо, чтобы рабочая частота была не слишком высокой, а электронная плотность ионосферного слоя достаточной для отражения этой волны в соответствии с (4.9). Из этого условия выбирается максимальная применимая частота (МПЧ), являющаяся верхней границей рабочего диапазона.
Второе условие ограничивает рабочий диапазон снизу: чем ниже рабочая частота (в пределах коротковолнового диапазона), тем сильнее поглощение волны в ионосфере (см. рис.4.2). Наименьшая применимая частота (НПЧ) определяется из условия, что при данной мощности передатчика напряженность электромагнитного поля должна быть достаточной для приема.
Электронная плотность ионосферы меняется в течение суток и в течение года. Значит, изменяются и границы рабочего диапазона, что приводит к необходимости изменения рабочей длины волны в течение суток: днем работают на волнах 1025 м, а ночью на волнах 35100 м. Необходимость правильного выбора длины волны для сеансов связи в различное время усложняет конструкцию станции и работу оператора.
Зоной молчания KB называют кольцевую область, существующую на некотором расстоянии от передающей станции, в пределах которой невозможен прием радиоволн. Появление зоны молчания объясняется тем, что земная волна затухает и не достигает этой области (точка В на рис.5.3,а), а для ионосферных волн, падающих под малыми углами на ионосферу, не выполняются условия отражения (4.9). Пределы зоны молчания (ВС) расширяются при укорочении длины волны и снижении электронной плотности.
Рис. 5.3. Схема распространения КВ на большие расстояния:
а интерференция волн, отраженных однократно и двукратно от ионосферы: 1 поверхностная волна; 2 волна, распространяющаяся путём одного отражения от ионосферы; 3 волна, распространяющаяся путём двух отражений от ионосферы; 4 волна, рабочая частота которой больше максимально допустимой; б интерференция рассеянных волн; в интерференция магниторасщеплённых составляющих волн
Рис. 5.4. Дальнее наземное рассеяние коротких волн
Замирания в диапазоне KB более глубоки, чем в диапазоне СВ. Основной причиной замираний является интерференция лучей, распространяющихся путем одного и двух отражений от ионосферы (рис.5.3,а). Помимо этого замирания вызываются рассеянием радиоволн на неоднородностях ионосферы и интерференцией рассеянных волн (рис.5.3,б), а также интерференцией обыкновенной и необыкновенной составляющих магниторасщепленной волны (рис.5.3,в). Обработка измерений за короткие интервалы времени (до 5 мин) показала, что функции распределения амплитуд близки к распределению Рэлея. В течение больших интервалов времени наблюдений распределение ближе к логарифмически нормальному. Для борьбы с замираниями применяется прием на разнесенные антенны.
Сигналы, принятые на разнесенные антенны, складывают после детектирования. Эффективным является разнесение по поляризации прием на две антенны, имеющие взаимно перпендикулярную поляризацию. Используются также приемные антенны с узкой диаграммой направленности, ориентированной на прием только одного из лучей.
При благоприятных условиях распространения KB могут огибать земной шар один и несколько раз. Тогда помимо основного сигнала может быть принят второй сигнал, запаздывающий примерно на 0,1 с и называемый радиоэхо. Радиоэхо оказывает мешающее действие на линиях меридионального направления. Короткие волны при распространении испытывают наземное рассеяние (рис.5.4). Не вся энергия волны, падающей на неровную земную поверхность (луч 1), отражается зеркально, часть ее рассеивается в разных направлениях (лучи 2, 3, 4, 5). При этом часть энергии, отражаясь от ионосферы, возвраща