4.4. Особенности распространения радиоволн в диапазоне

ОЧЕНЬ НИЗКИХ ЧАСТОТ (3…30 КГЦ)

В диапазоне очень низких частот на участке 10...14 кГц работает сверхдлинноволновая фазовая разностно-дальномерная радионавигационная система АЛЬФА (Россия). Этот диапазон частот для радиосвязи морской подвижной службы не используется.

Точность определения места судна по результатам измерения разностей фаз между высокочастотным заполнением сигналов, излучаемых станциями радионавигационной системой АЛЬФА, зависит от точностей прогнозируемых поправок на условия распространение радиоволн. Поправки к измеренным фазам зависят от электрических свойств подстилающей поверхности и параметров атмосферы. Если поправки в отсчеты разностей фаз не вводить, то может возникнуть хорошо известное в теории радионавигации явление “не устранение многозначности отсчетов”, при котором погрешность определения координат места судна будут исчисляться не единицами, а десятками единиц километров.

Задача ввода поправок с приемлемой точностью может быть решена, если известно аналитическое описание процесса распространения радиоволн в этом диапазоне.

В диапазоне 3...30 кГц подстилающая поверхность Земли является хорошим проводником с коэффициентом отражения близким к единице. Нижние слои ионосферы высотой 60...70 км (слой D днем) и 85...100 км (слой Е ночью) также обладают почти идеальными отражающими свойствами. Таким образом, образуется сферический волновод вокруг Земного шара. Радиоволна приобретает волновой характер, начиная с удаления свыше 2000 км от передающих станций, поэтому поправки на разности фаз могут быть рассчитаны с достаточной точностью лишь на этих удалениях. Сигнал в месте приема представляется в виде суммы модов, где: - амплитуда -го мода: z – расстояние от поверхности Земли; h – высота отражающего слоя; S = 0,1, 2...n – номер мода; r – расстояние до станции; СS – скорость распространения радиоволны S-ого мода (СS >C).

S E S

Наибольшее значение для сверхдальнего распространения мириаметровых волн имеет первый и второй моды. Остальные моды обладают очень большим коэффициентом затухания и мало влияют на результирующий сигнал в точке приема. Размеры природного волновода претерпевают суточные и сезонные изменения в зависимости от освещенности его верхних границ (ионосферы), от цикла солнечной активности. Имеют место и аномальные трудно прогнозируемые явления, вызванные ионосферными и магнитными бурями. Поправки зависят также от направления трассы распространения радиоволн (восток – запад или запад – восток) относительно геомагнитного поля Земли, от высоты над уровнем Земли, от электрических свойств подстилающей поверхности Земли. Несомненным преимуществом этого частотного диапазона является относительно большая глубина проникновения электромагнитных волн в водную среду.

4.5 Особенности распространения радиоволн в диапазоне

НИЗКИХ ЧАСТОТ (30…300 КГЦ)

В диапазоне низких частот работают радиомаяки, фазовая радионавигационная система ДЕККА (Великобритания), импульсно-фазовые радионавигационные системы ЧАЙКА (Россия), Лоран – С (США). Все эти диапазоны используются не для радиосвязи, а радионавигации.

Радиомаяки работают на частотах выше 250 кГц, радионавигационная система ДЕККА излучает посылки на нескольких несущих частотах в участке 60...130 кГц, системы ЧАЙКА и Лоран – С работают на фиксированной несущей частоте 100 кГц.

В дневное время нижний слой D ионосферы полностью поглощает пространственные сигналы и дальность распространения радиоволн определяется лишь земными волнами. Дальность действия радиомаяков лежит в пределах 30…430 км, системы ДЕККА около 200 км, систем ЧАЙКА, Лоран – С около 1000 км.

Ночью слой D исчезает, и радиоволны отражаются с незначительными потерями от слоя Е, достигая поверхности Земли на удалениях, где интенсивность земных сигналов пренебрежимо мала. Поэтому дальность распространения радиоволн ночью воз- растает, однако фаза несущей частоты сигналов отличается большой нестабильностью.