|
| |
|
Слаботочка Книги Упростив это выражение заменой 1 -- cos бкр = sin бкр получаем 8тбкр = = . (352) макс кр F Из этого выражения следует, что, чем меньше минимально применимая длина волны (больше максимально применимая частота), тем меньше критический угол возвышения луча кр и, следовательно, больше расстояние между ближним отраженным лучом и излучателем. Например, летом в полдень при Ями.ь = 40 Л1 радиус зоны молчания R = 250 км, при Ямин = Ъ0 м Rs = 750 км, при Ямин = 20 м = 1 500 км и при Ямин = \Ъ КМ = 2 ООО км. в связи с тем, что степень ионизации слоя Рг ночью и зимой уменьшается, радиус R в это время больше, чем летом и днем. Вторая особенность распространения волн заключается в существовании наиболее выгодных частот связи f для разного времени года и суток. Эта частота, очевидно, не должна быть больше той (/макс), при которой на данном расссТоянии от передающей станции возникает зона молчания. Вместе с тем, уменьшение / по сравнению с / макс вызывает рост потерь энергии в ионосфере, особенно в слое Рг. Следовательно, наиболее выгодные значения частот связи близки к /макс, а длины волн Я - к Ямйн. Чтобы избежать нарушения связи из-за случайных колебаний плотности ионизации слоя Рг, выбирают / 0,85/макс (Я Ямин/0,85). В дневное время рекомендуется применять наиболее короткие волны, имеющие Я = lO-f-25 м. Ночью их использовать нельзя, так как в это время плотность ионизации слоя намного меньше, чем днем, и отражение волн данного диапазона на Землю невозможно. Ночью следует пользоваться волнами с Я = 35-f-lOO м, и, хотя их частота меньше, чем дневных, потери в слое Е возрастают незначительно, поскольку плотность ионизации данного слоя, как и других, понизилась. При промежуточной освещенности оптимальными являются волны с Я = 25-f-35 м. Если учесть различные условия распространения коротких волн летом и зимой, П-летний цикл изменения солнечной деятельности и различную степень солнечной активности на рути движения радиоволн между очень отдаленными пунктами связи, то окажется, что количество наиболее выгодных для связи волн еще больше: оно достигает шести. Третья особенность заключается в том, что в коротковолновом диапазоне особенно сильно сказываются факторы, нарушающие устойчивость связи. Это прежде всего дальние замирания {фединги). Они отличаются от ближнего фединга тем, что на коротких волнах обе интерферирующие волны, как правило, пространственные (а не поверхностные и пространственные, как на средних вол- нах), и поэтому замирания результирующих полей получаются более частыми и глубокими. Да и причин фединга здесь больше: в ионосфере изменяется не только фаза, но и поляризация интерферирующих волн; на коротких волнах в приемной антенне может интерферировать более двух волн от одной и той же станции (см. лучи У, 2, 5 на рис. 15.5), при переходе от средних волн к коротким одно и то же изменение разности хода интерферирующих волн вызывает в десятки раз большее изменение фазового сдвига между ними. В коротковолновом диапазоне возможно также ближнее и дальнее эхо. Радиоэхо - это повторение сигнала в результате последовательного приема волн, отразившихся от ионосферы один раз или многократно. При этом ближнее эхо образуется за счет волн, распространяющихся от передающей антенны к приемной по кратчайшему пути (вол- -ны У, 2, 3), а в образовании дальнего эха участвуют волны, i кк однажды отразившиеся от ионосферы (волна /), так и обогнувшие земной шар по дальнему пути (волна 4). Из-за малых потерь энергии на пути распространения волн между Землей и ионосферой вторичная волна может оказаться интенсивной и заметно ухудшить радиосвязь. Радиоэхо имеет практическое значение в случае приема коротких сигналов (например, фототелеграфных). В 1946 г. советский ученый Н. И. Кабанов установил возможность дальнего рассеяния коротких волн. Это явление, названное эффектом Кабанова, заключается в том, что если волны после отражения от ионосферы падают на неровную поверхность Земли, то они рассеиваются в месте падения; часть рассеянных волн направляется обратно к ионосфере и может по тому же пути возвратиться к месту излучения. На основе эффекта Кабанова производится возвратно-наклонное зондирование ионосферы, сущность которого заключается в том, что на ионосферу посылается радиоимпульс и после отражения от нее этот радиоимпульс принимается; по времени запаздывания импульса и диаграмме направленности антенны можно судить о пути, пройденном волной, радиусе зоны молчания и критическом угле бкр, соответствующем частоте излучения и плотности ионизации отражающего слоя ионосферы. Эффект Кабакова может быть использован в радиолокации. 15 Зан. ю 417  Рис. 15.5. Многократное отражение радиоволн от ионосферы. 107. Распространение ультракоротких волн В диапазоне ультракоротких волн (УКВ) проводимость ионосферы выражена весьма слабо. Ее диэлектрическая проницаемость настолько близка к диэлектрической проницаемости нижних слоев атмосферы, что УКВ проходят сквозь ионосферу, не получив достаточного преломления для отражения к Земле. Таким образом, в большей части диапазона УКВ связь ионосферными волнами исключена, несмотря на минимальные потери энергии в ионосфере. Если высоты передающей (hi) и приемной (hz) антенн достаточно велики (рис. 15.6), а передающая антенна излучает волны  Рис. 15.6. Лучи волн УКВ при больших высотах антенн. В достаточно малом телесном угле, то радиосвязь осуществляется за счет прямых лучей У, которые распространяются, как в свободном пространстве. Такие условия встречаются в радиолокации, радиорелейной связи и связи с космосом при использовании дециметровых и большей части сантиметровых волн. На более коротких волнах (Я 3 см) также возможна связь прямыми лучами, но с тем отличием, что энергия распространяемых волн частично поглощается в атмосфере. Поглощение усиливается по мере уменьшения длины волны. На миллиметровых волнах к тому же наблюдается резонансное поглощение кислородом (при X = 5; 2,5; 1,7 мм) и парами воды (Я = 1,33 см) воздуха. Молекулы кислорода представляют собой электрические диполи, а молекулы водяного пара - магнитные. Электромагнитные волны возбуждают колебания диполей. При наступлении резонанса амплитуда этих колебаний возрастает, в связи с чем усиливается поглощение волн диполями. На метровых волнах, а иногда и более коротких не удается избежать облучения земной поверхности. Тогда при антеннах, возвышающихся над горизонтом, радиосвязь осуществляется за счет интерференции прямых лучей (/) и отраженных {2) от Земли. Отсюда происходит название пространства над геометрическим горизонтом - область интерференции. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 [138] 139 140 141 142 143 |