Распростарнение радиоволн
Методическое пособие - Радиоэлектроника
Другие методички по предмету Радиоэлектроника
? рабочей волны радиосвязь возможна как в пределах прямой видимости, так и за ее пределами. На условия распространения радиоволн оказывают влияние тропосфера и ионизированные слои атмосферы Земли.
Космические корабли имеют траекторию, которая может быть также разбита на три участка, причем условия радиосвязи на первом и третьем участках для спутников и космических кораблей совпадают. На втором участке траектории скорость корабля превышает вторую космическую скорость, корабль выходит из поля тяготения Земли и движется в межпланетном пространстве. Протяженность радиолинии космический корабль Земля может достигать сотен миллионов километров.
Атмосфера Земли и в этом случае оказывает влияние на условия радиосвязи.
Если космический корабль направлен на одну из планет, то при вхождении корабля в атмосферу планеты условия радиосвязи изменяются в зависимости от радиофизических свойств атмосферы планеты.
Характеристики межпланетной среды. В межпланетном пространстве электронная концентрация равна протонной и в целом плазма квазинейтральна. На расстояниях более 30км от Солнца скорость перемещения плазмы можно считать постоянной и равной 500 км/с. На этих расстояниях электронная концентрация Nэ см-3 вследствие постоянства потока частиц в единичном телесном угле зависит от расстояния до Солнца r (км) по закону
На расстоянии 150106 км от Солнца, электронная концентрация Nэ = 2 20 см -3. Межпланетная плазма является статистически неоднородной средой со средним размером неоднородностей около 200 км. Помимо этого существуют крупномасштабные неоднородности с размерами (0,1 1)106 км. Напряженность постоянного магнитного поля на расстоянии 150106 км от Солнца составляет = 410-3 А/м. После солнечных вспышек электронная концентрация и скорость потока плазмы, а также напряженность постоянного магнитного поля увеличиваются в несколько раз. Экспериментальное исследование прохождения радиоволн в космическом пространстве от источника, излучающего белый спектр (созвездие Тельца) или монохроматические колебания (передатчики, установленные на космических объектах), показали, что поток энергии УКВ в том и другом случае практически не поглощается межпланетной средой. Однако установлено, что межпланетная среда вызывает замирания радиоволн, связанные с движением неоднородностей плазмы.
Так как неоднородности межпланетной среды различны в различных областях межпланетного и околосолнечного пространства, то флуктуации фаз, амплитуд и изменение спектра радиоволны зависят от расположения трассы относительно Солнца.
Особенности УКВ радиолинии Земля космос. Потери энергии. На радиолинии Земля космос межпланетная плазма оказывает слабое поглощающее или рассеивающее действие на радиоволны. Определяющим является ослабление сигнала из-за большой протяженности трассы и поглощения в атмосфере Земли.
Диапазон радиочастот, пригодный для радиосвязи с космическим кораблем, ограничен поглощающими и отражающими свойствами земной атмосферы. Радиоволны длиннее 10 м отражаются от ионосферы и поэтому непригодны для связи с объектами, находящимися за ее пределами. Поглощение радиоволн в ионосфере с повышением рабочей частоты убывает по квадратичному закону. При прохождении всей толщи ионосферы волнами с частотами выше 100 МГц поглощение не превышает 0,1 дБ. Во время вспышек поглощения потери на волне с частотой 100 МГц возрастают до 1 дБ и условия прохождения метровых волн ухудшаются. Верхняя граница частот, применимых для космической радиосвязи, определяется поглощением радиоволн в тропосфере и равна примерно 10 ГГц. При расположении наземного корреспондента на высоте около 5 км верхняя граница рабочих частот может быть повышена до 40 ГГц.
Для радиосвязи с ИСЗ, траектория которых проходит ниже основного максимума электронной плотности ионосферы слоя F2, применимы короткие волны. Отражение и поглощение KB в этом случае подчиняется тем же законам, что и на наземных коротковолновых радиолиниях. Резкое увеличение уровня сигнала, принимаемого со спутника, наблюдается, когда спутник проходит над пунктом приема и над точкой антипода (эффект антипода).
Поворот плоскости поляризации. При распространении радиоволн в ионосфере в присутствии постоянного магнитного поля Земли происходит поворот плоскости поляризации радиоволны.
Максимальное значение угла поворота плоскости поляризации волны (в градусах) определяется выражением, получаемым из (4.14) в предположении, что волна проходит всю толщу ионосферы при наибольшей электронной плотности (днем, летом):
где - рабочая частота, МГц; - истинный зенитный угол спутника (рис.5.10). Значения yмакс для частот 500 МГц, 1 ГГц, 3 ГГц, при = , составляют соответственно ; ; .
Поворот плоскости поляризации в ионосфере проявляется на весьма высоких частотах и изменяется при движении спутника по небосводу из-за изменения угла и флуктуации электронной плотности ионосферы. При приеме на антенну с линейной поляризацией возникают замирания. Для устранения замираний применяют передающие и приемные антенны с круговой поляризацией. При этом нужно учесть, что только в центральной части диаграммы получается поле с круговой поляризацией, а по краям диаграммы поле с эллиптической поляр?/p>