Бос кеңістікте радиотолқынның таралуы.

Под свободным пространством понимается среда, в которой отсутствует атмосфера и различные препятствия (к примеру, к свободному пространству можно отнести космос). В окружающей земной шар атмосфере различают две области, оказывающие влияние на распространение радиоволн: тропосферу и ионосферу.      Тропосферой называется приземная область атмосферы, простирающаяся до высоты примерно 10—15 км. Она неоднородна как в вертикальном направлении, так и вдоль земной поверхности, кроме того, ее электрические параметры меняются при изменении метеорологических условий. Распространение тропосферных волн связано с рефракцией (искривлением траектории волны) в неоднородной среде, а также с рассеянием и отражением радиоволн от различных неоднородностей.      Ионосферой называется область атмосферы, начинающаяся от высоты 50—80 км и простирающаяся примерно до 10000 км над поверхностью Земли. В этой области плотность газа весьма мала и газ ионизирован, т. е. имеется большое число свободных электронов (примерно  электронов в 1 м³ воздуха). Присутствие свободных электронов существенно влияет на электрические свойства газа и обусловливает возможность отражения радиоволн от ионосферы. Путем последовательного отражения от ионосферы и поверхности Земли радиоволны распространяются на очень большие расстояния (например, короткие волны могут несколько раз огибать земной шар). Ионосфера является неоднородной средой, и радиоволны рассеиваются в ней, что также обусловливает возможность распространения радиоволн на большие расстояния. Радиоволны, распространяющиеся путем отражения от ионосферы или рассеяния в ней, будем называть ионосферными, пространственными волнами.      За пределами ионосферы плотность газа и электронная плотность уменьшаются и на расстоянии, равном 3—4,5 радиусам земного шара, атмосфера Земли переходит в космическое пространство, где газ полностью ионизирован, плотность протонов равна плотности электронов и составляет всего 2—20 эл/см³. Условия распространения радиоволн в космосе близки к условиям распространения в свободном пространстве. Таким образом, оказывается возможным рассматривать раздельно влияние на распространение радиоволн земной поверхности, тропосферы, ионосферы и космического пространства. 

Бос кеңістіктегі электромагнитті толқынның құрылымы.

Енді электромагниттік толқынның кеңістікте таралу механизмін қарастырайық. Осы түрленулерді жүзеге 3.5-сурет асыру үшін кеңістіктің кез келген бір аймағында өрістің біреуінің ұйытқуын туғызу қажет. 3.5-суретте құйынды электр және магнит өрістерінің ұйытқуының таралу процесі көрсетілген. Оны тепе-теңдік қалпында тербелетін немесе шеңбер бойымен тербеле қозғалатын электр заряды арқылы жүзеге асыруға болады. Кеңістіктің бір нүктесінде өте үлкен жиілікпен тербелетін электр зарядының айналасында, модулі мен бағыты периодты өзгеретін электр өрісінің кернеулік   векторы пайда болады. Нақ осы мезетте модулі және бағыты да периодты түрде өзгеретін магнит өрісінің индукция   векторы да туады. Бұл өрістің тербелістері жақын жатқан нүктелердегі электромагниттік тербелістер көзі болып табылады және оған бір-біріне перпендикуляр электр өрісінің кернеулік векторы мен магнит өрісі индукциясы векторының тербелістері кешігіп жетеді. Осылай электромагниттік өpic кеңістіктің барлық бағытында  м\с жылдамдықпен электромагниттік толқын түрінде тарайды (3.6-сурет).

Электромагниттік толқындағы   және   векторларының кез келген нүктесіндегі тербеліс фазалары бірдей. Бірдей фазада тербелетін ең жақын екі нуктеніц арацашыцтыгы

электромагниттік толқын шындығын береді:

 (3.3)

Электромагниттік толқынның негізгі сипаттамасы — оның тербеліс жиілігі   (немесе периоды  ). Себебі электромагниттік толқын бір ортадан екінші ортаға өткенде толқын ұзындығы өзгереді, ал жиілігі өзгермей тұрақты күйде қалады. Электр өрісінің кернеулік және магнит өрісінің индукция векторларының тербеліс бағыттары толқынның таралу бағытына перпендикуляр. Демек, электромагниттік толқын — көлденең толқын. Электромагниттік толқынның таралу жылдамдығы   кернеулік және индукция векторлары жататын жазықтықтарға перпендикуляр орналасады. Демек, электромагниттік толқындағы   және   векторлары бір-біріне және толқынның таралу жылдамдығының бағытына перпендикуляр. Егер бұрандасы оң бұрғыны   векторынан   векторына қарай айналдырса, онда бұрғының ілгерілемелі қозғалысы толқын жылдамдығының    векторымен дәл келеді (3.6-сурет). Сонымен, электромагниттік толқындарды тербелуші электр зарядтары шығарып таратады. Бұл қалайша жүзеге асады? Өткізгіштегі ток күші өзгергенде оның магнит өрісі де өзгереді. Ал ток күшінің өзгеруі өткізгіштегі электр зарядтарының қозғалыс жылдамдығының өзгеруіне, яғни зарядтардың үдемелі қозғалысына байланысты. Және бұл эксперимент жүзінде дәлелденген. Ендеше, электромагниттік толқын электр зарядтарының үдемелі қозғалысы кезінде туындайды. Зарядтың үдеуі неғұрлым үлкен болса, туындаған толқынның интенсивтігі соғұрлым жоғары болады. Зарядталған бөлшек үдей қозғалғанда электромагниттік өріске тән инерттілік байқалады. Өріс үдей қозғалған зарядталған бөлшектен бөлініп шығады да, электромагниттік толқын-дар түрінде кеңістікте еркін тарала бастайды

Г

Гектомертлік (ОТ) толқынның қолдану аумағы және таралу ерекшеліктері.

Гектометрлiк толқындар олар сонымен бiрге күндiз қабаттай толқындар және тiптi Dтың жiгiмен өрiстiң күндiзгi деңгейiнiң (киловатттың жүздiгi) хабарлағыштардың үлкен қуаттарында бұл өте күштi қылғиды бөгеуiлдi деңгейге төменде көрсетiлдi соғысады. (орташа) гекто метрлiк толқындарға ионосфералық толқынның қабылдауы тек қана түнде болуы мүмкiн. Диапазон бұның жер толқыны 300 шақты қашықтықтарда радиохабармен қамтамасыз етуге мүмкiндiк берген қысқа толқынға қарағанда өте алыс жерде таралады. 100 кВттiң хабарлағыштың қуатының жанында 400 кмi және 100.... 200 м биiктiгiмен жiберушi антенналарының қолдануында.

Жер толқындарынан тысқары түнде ионосфералық толқын көрiнiп қалады. Бұл толқындардың интерференциялары салдарынан қылшиып қалулар пайда болады. Қылшиып қалуларды мерзiм бiрнеше минуттарды құрайды. Қылшиып қалулар таңдаулы сипаттарды иемдене алады. Қылшиып қалулармен күрестер үшiн жiберушi (қылшиып қалу федингтермен кейде деп атайды) антенналар арнайы антифедингті қолданады. Антенна антифедингті тiк жазықтықтағы БД қарапайым дiрiлдеткiшке қарағанда алады (12.6 сурет) жер күштi қысылған. Ионосфералық толқын сондықтан бұл аймаққа қылшиып қалу тек қана хабарлағыштанғы жер толқын қызмет көрсетiлетiн өте алыс жерлерiнде түбегейлi деңгей аймақтың сыртына қабылдайды шеттейдi. Толқынның D-ның жiгi арқасында ионосфералық таратуды хабарлағыштанғы өте алыс жерлерiнде қабылдана аладуға жоғалатындасы түнде. Сигналдың қылшиып қалуларына бұл көпсәулелендіргішке алып келедi.

12.6 cурет - Антифедингтік антенаның БДИоносфералық толқындардың гектометрлiк диапазонындағы таратулары ерекшелiк ионосфера пайда болатын сызықты емес эффекттер болып табылады. Iс жүзiндесi радиотолқындардың әрiлi-берiлi модуляция қорытушы сызықты емес эффект есепке алуға керек. Әрiлi-берiлi амплитудалық модуляция сол екi амплитудалық жағдайда пайда болады - әр түрлi станциялардың модульделген толқындары ионосфераның бiр облыстарынан шағылысады. Әлмендi өрiс сонымен бiрге тактке амплитудалық модуляциямен ионосферадағы жұтуды өзгертедi: жұту үлкенiрек амплитудада өседi, жанында құлау кiшiрек. Бұл қабылдау құрылымында мүмкiн емес арылған оның қосымша модуляциясына алып келген ионосферадағы басқа толқынның жұтуы өзгертедi. Әрiлi-берiлi модуляцияның пайда болуын мүмкiндiк гектометрлiк толқындардың радиостанцияларының орналастыруында және олардың қуатының таңдауында есепке алуға керек. Гектометрлiк толқындар жер толқыны көмегiмен тұрудың ептеген нәсiлдерiне байланыс үшiн қолданады және облыстық және республикалық радиохабардың ұйымы үшiн.

Гектомертлік (ОТ) толқынның қолдану аумағы және таралу ерекшеліктері.Гектометрлiк толқындар олар сонымен бiрге күндiз қабаттай толқындар және тiптi Dтың жiгiмен өрiстiң күндiзгi деңгейiнiң (киловатттың жүздiгi) хабарлағыштардың үлкен қуаттарында бұл өте күштi қылғиды бөгеуiлдi деңгейге төменде көрсетiлдi соғысады. (орташа) гекто метрлiк толқындарға ионосфералық толқынның қабылдауы тек қана түнде болуы мүмкiн. Диапазон бұның жер толқыны 300 шақты қашықтықтарда радиохабармен қамтамасыз етуге мүмкiндiк берген қысқа толқынға қарағанда өте алыс жерде таралады. 100 кВттiң хабарлағыштың қуатының жанында 400 кмi және 100.... 200 м биiктiгiмен жiберушi антенналарының қолдануында.

Жер толқындарынан тысқары түнде ионосфералық толқын көрiнiп қалады. Бұл толқындардың интерференциялары салдарынан қылшиып қалулар пайда болады. Қылшиып қалуларды мерзiм бiрнеше минуттарды құрайды. Қылшиып қалулар таңдаулы сипаттарды иемдене алады. Қылшиып қалулармен күрестер үшiн жiберушi (қылшиып қалу федингтермен кейде деп атайды) антенналар арнайы антифедингті қолданады. Антенна антифедингті тiк жазықтықтағы БД қарапайым дiрiлдеткiшке қарағанда алады (12.6 сурет) жер күштi қысылған. Ионосфералық толқын сондықтан бұл аймаққа қылшиып қалу тек қана хабарлағыштанғы жер толқын қызмет көрсетiлетiн өте алыс жерлерiнде түбегейлi деңгей аймақтың сыртына қабылдайды шеттейдi. Толқынның D-ның жiгi арқасында ионосфералық таратуды хабарлағыштанғы өте алыс жерлерiнде қабылдана аладуға жоғалатындасы түнде. Сигналдың қылшиып қалуларына бұл көпсәулелендіргішке алып келедi.