Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Эта цифра соответствует дневной нанизацни области 0 н ~на два порядка ниже дневной нонязапди уровня Е. Значит, ДВ отражаются от нижних слоев ионосферы при любых углах падения. Воды океанов и морей я даже влажная почва оккзываются для ДВ почти проводняком, т. е. тоже отражают нх при любам угле паденяя. Поэтому изическую картину распространения В следует представить как ~рад поочередных онражений от нижней границы ионосферы и от земной поверхности. Такой процесс (см., например, рнс.
5.27) похож на ~распространение волн в ги. гантском волнозоде, стенками которого служат ионосфера и земная поверхность (рис. 7.11). Именно такое «волнозодное» распространение н позволяет обьяснить факты поддержания регулярной длинноволновой,радиосвязи на расстояния, где только путем дифракпин (огн' бакин) выпуклости Земли получить удовлепворнтельиый прием сигналов оказалось невозможным. гия волны. Итак, ионосфера може~ быть средой, не только ыреломляккцей раеьноволяы, но н поглощающей их энергию, т. е. полупроводящей средой. Волны, которые восле преломления в ионосфере возвращаются к Земле, будем называть лрост~ранстяеп~нымя (илн ионосфер ными). Выгодными свойствами длннноволновой радиосвязи я ~ра~диавещания на ДВ являются оравннтельяое постоянство напряженности поля ~в пуыкте приема в течение суток, года и 11-летнего периода, а также отсутспвие влияния ионосферных возмущений.
Эта обьяоняется устойчивым существованием области Е, выше которой (в область яоносферных нозаеущений) длмнные волны не заходят. Однако поглощение этих воли приводит к необходимости строить для ннх очень мощные передатчики (сотня и даже тысячи киловатт мощности в антенне). Это тем более необходкмо, - если учесть, что длинноволновые антенны, как яра~вила, не имеют направленного действия. Серьезным недостатком длняноволновой связи оказывается сильное воздействие на цриемники помех, создаваемых разрядами атмосферного злектри.
честна, так как зни разряды,порожда. ют главным образом длннноволновые колебания. Наконец, полоса пропускання длнннозолновых линий радиосвязи очень мала (из-за низкой несущей частоты); на волнах длиннее 2000 м вследствие этого ~радиотелефония совсем не применяется. Однако это обстоятельство уже яе относится непосредственно к закономерностям распространения ДВ. 7дй РАСПРОСТРАНЕНИЕ СРЕДНИХ ВОЛН Диапазон СВ (1000 — 100 ы) издавна применяетсн для радиовещания н дли связей торговых .кораблей многих стран. Характер распространения этих волн уже не будет толнко вопноводным: ведь для мх отражения плотность ионизации уровни Е не нсегда достаточна, а ионизация уровня Р ~вовсе недостаточна. Дейстэителнно, подставив в формулу (7.7) крайнее значение частоты СВ (!'= =3 10' ~кГц), найдем необходимую степень ионизацаи длп мх озражения при любом угле .па~денни !У=!»(81=9Х Х10»/31 10' электронов в 1 см'.
Эта конценпрации электронов свойственна уровню Е только в дневные часы. В ночные же часы отражение возможно лишь при наклонном падении СВ на границу области Е. Замечательно следующее: в дневные часы энергия СВ очень сильно поглощается областью Р, сквозь которую волны проходят дважды †п подходе к (( вню Е и п~ри отражении от него.
очью область 'Р отсутспвует, и волны в ней ие поглощаются. Поэтому в дневные часы СВ практически могут распространитиси только ка~к поверхностные (земные), з ночью на более значительных рзсстояниих от передатчкка можно принимать ионосферные СВ. Увеличение дальносги действии средневолновых радиостанций в ночные часы очень выгодно длн радиовещании.
Для свнзи же на СВ требуется круглосуточное прохождение сигналов, а это дости. гаетсп толико прн приеме земных волн. Участие ионосферы п расцространеиил СВ в ночное ерема сопровождается некоторыми особенностями. Первой из таких особенностей следует считать з ам и,р а н и я (резкие уменьшения) силы приема. Положкм, что в пункте А (рнс. 7.12) работает .передатчик, а з пункте Рис, 7.12.
Происхождение «ближнего» замирания В ведется прием. Если дпеи в,пункт В доходят земные (и только земные) вол- 136 ны, то ночью туда же могут попадать и волны, опраженные ионосферой. Тогда в пункте приема поле становится результатом антерференции (взаимодействии) земных н ионосферных волн. При совпадении фаз,волп результнрующее поле усиливается, а при нротизофазности ослабляется (заммрает). Но степень ионнзацни отражающего слоя и, следовательно, глубина пронзачновения в него радиоволн яе остаются постоянными.
Они изменяютси,по случайному закону (подвпргаются флуктуациям) вследствие непостоянства иопизарующего излучении Солнца и налпчмп воэдузпных течений. В !результате этого изменяется длиьа пути !пространспвэнных волн, а значит, и фазовый сдвиг между земной и про. странственной волнами. Чем короче волна, тем чаще изменения фаэовмх соотношений ар~и флуктуациях длины ~пути пространственных волн от ппредатчика до пункта п~рнема. Возможны вакара. вня и в той энне, куда земные волны уже не доходят и где взаимодействуют пространственные волны, доходящие раз.
ными путами. Но такие «далвние» зим~крапин чаще наблюдаются на корот. кнх волнах. ,Вторым неизбежным следствием вливния ионосферы на распростране. ние СВ оказываются колебании силы приема в течение суток. На очень близких расстояниях от передатчика, где основным являет!си поле земных волн, сила приема в течение суток практиче. саи ке меняется. На средних ,расстоя. ниях, куда земные волны доходят с большим осла~бланкам, днем прием может быть плохой, а мочью, когда гла. венстаует поле ионосферных ,волн, ов улучшается, но сопровождается вами ранними.
На больших же расстояниях, куда земные волны, практически не доходят, ~прием возможен лишь в темное время за счет ионосферных,волн. Для ~ра!диолюбители,может представить интерес методика !расчета дально. сти действии (или, что одно и то же, напрнженмостн поля) той или иной радиовещательной станции средних волн.
Здесь, возможны следующие пути вы числений. В первую очередь ~волны, излучае. мые заземленной передающей средневолновой антенной, можно условиться считать распространяющимися ~в свободном «полупрострамстае», оправ~низином снизу кдеально проводящей ~плоской поверхностью. Для земных волн это будут «идеальные» условна раопроспранения.
7.б. РАСПРОСТРАНЕНИЕ КОРОТКИХ ВОЛН Рис. 7.13. Распространение простравственных коротких волн: а — при одном скачке; б — прл двух скачках 137 Формула (7.2) приобретает в тиком случае следующий ~внд: ~Г Р, Е! Ет 7,78 (7.8) г Здесь Š— действующее значение напряженности электрического поля а вольтах на метр (у поверхности раздела) на ,расстоянии г(м) от передающей антенны, которая дает мощность излучения Р .. (Вт) н имеет в горизовтальной плоскости коэффициент яаправленности Р. Мы виним, что действующее значение напряженности поля уве- '«' Короткие ~волны (100 — 10 м) могут распроспраняться па~к земными, так н иолосферными лучами. Но поглощенче энергии радиоволн в земной поверхности возрастает с увеличением частоты, тогда как,поглощение в ноно~фере с ростом частоты уменьшается.г Именно поэтому основным видом практически используемого распространения, КВ сле. дует считать ионосферное.
Вдоль земной поверхности КВ ,раопространяются на небольшие расстояния. При мощности передатчика ~в десятки и даже в сотни ватт дальность связи земными лучами не превышает десятков километров, особенно для ~верхней половины КВ диапазона (50 — 10 ~м). Радиопередача на КВ ианосферными лучзмв является зкономнгным способом дальней радиопередачи. В нормальных: условиях состояния,ионосферы для отражения лучей,КВ основной оказывается область Е, а ~нижележащие области Е и 7) создают предное поглощение энергии КВ. Такое «нормальное» прохождение КВ изображено на рис. 7.!З.а, а на рис. 7.!З,б показана воз- лнчилось в (/2 рзз, что соответствует улвоению мощности излучения.
Физичесни это объясняется следующими соображениями: если мощность излучения сохранена той же, которую давала антенна в свободяом пространстве, то теперь вся зта мощность взправляется в полупроспранспво, а,потому п о т о к мощности увез~и~веется. Над;реальной выпуклой поверхностью Земли я с учетом !реальных потерь энергии в поверхностном слое напряженность поля будет несколько меньше тех значений, которые вычисляютси по формуле,(7.8). мощность увеличения дальности коротковолновой связи путем «двух скачкова, т. е. двунратлого отражения от ионосферы,(с однонратным отражением от Земли). Дальность такой связи определяется углом,,под которым волны падают,на пран|ицу ионосферы (и отражаюпся от ~нее): чем больше угол падения, тем больше дальность «скачка».
Зкономичность же связи достигается благодаря тому, что п~ри нра~вильном выборе длины волны ~поглощение энергии в ионосфере на КВ незначительно (гораздо меньше, чем на СВ), поэтому в,пунктах возвращения отраженных волн к Земле на~пряженность нх поля может оказаться достаточной дпя приема даже при сравнительно небольшой мощности передатчика. ', Для того чтобы .пояснить смысл выбора выгодной части КВ дна~вазона, рассматрн|м,рис. 7.14. Здесь ' изображаются лучи раопрострзнения короткой волны, частота ~которой з ы ш е к р и т ической частоты слоя Е понос фе,р ы. Крупизну издания будем оценивать не углом падения б~ (см. Рис.
срсаа Рис. 7.14. Распространение волн, частоты которых выше критической, при излучении под разными углами 7.8), а углом возвышения 6, который образован между лучом волн и,касательной примой к поверхности Земли в пункте нэлучвния. При крутом падении (6-ч-90') волны проходят сивозь ионосферу в космос. Брн ~некоторам угле 6 р (н1р:ити ч вский угол для данной степени ионизацнн слон к для данной частоты радиоволн) происходит полное ннуареннее отражение и луч ~направляетая в ионосфере параллельно земной поверхности. Прн углах, мвньших Критичесного, лучи возвращаются к Земле, я тем даныпе от пункта излучения, чвм меньше угол 6. При излучении касательно к Земле достигается наибольшая дальность нжачка», составляющая прнблязнтельно 4000 нм. Итак, необхрдвмая дальность азязн определяет тот угол В, под ~катар ым антенна долж~на излучать макс и му м э~пер гя н.
Зная высоту отражающего слоя, легко определить этот угол простым геометрическим настроением. Для того чтобы получить в намеченном пункте приема достаточную напряженность ноля ионасферных КВ, нужно выполнить следующие два условия Прохонспения этих волн: во'первых, нужно выбрать такую частоту (длину волны), которая была бы ня же и а ксимального анапе~пня, еще отражаеачого слоем при требуем о ы у г л е в о з ~э ы ш е н н я; но .вторых,, необходимо, чтобы энергия волк этой частоты не поглощалась чрезмерно при двук~ратноы прохождении|ии (~вн е~рх ~н нняз) через о~бласт и Е и 0 (поглощенне уменьшается с,ростом частоты). Значят,~«~выбор частот дня коротко- волновой ианосферной связи резко ограничен сверху некоторой ы аксны а л ьно применимой частотой по 138 о т р а ж е н н ю н не столь резко снизу некоторой мн~ниыально лрны ен им ой частотой по поглощению.
Оба этих граничных значения частоты опнасятся к данным часам суток (т. е. к данной степени ~ионизации области Е) н к данной трассе (т. е. к углу возвышения В). Описанная нами «нормальная» картина распространения КВ позволяет пояснить,разннцу между «дневныагн» и «ночныыи» волнамн. ~,' ;/Днем для дальних связей приме. няются наиболее короткие волны этого диапазона (примерно от 1О до 25 и); такие волны ярн малом угле возвьппення способны отражаться от слоя Е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
