книги из ГПНТБ / Рожков, Л. И. Средства радиосвязи учеб. пособие

Поэтому их используют для связи па сравнительно небольшие расстояния (десятки километров).

Рис. 3.2

Напряженность поля поверхностных воли различной дли­ ны (10—100 м) в зависимости от параметров почвы (проводи-

60

мости G, диэлектрической постоянной г) убывает не одина­ ково (рис. 3.2).

Чем длиннее волна и больше проводимость почвы (G), тем медленнее убывает напряженность поля Е, и, следовательно, можно обеспечить большую дальность связи (D). При умень­ шении длины волны и проводимости почвы наблюдается об­ ратное явление при тех же мощностях, излучаемых передаю­ щей антенной.

Это обстоятельство необходимо учитывать на практике и использовать при организации связи на небольшие расстояния наиболее длинные волны КВ диапазона.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что напряженность поля в точке приема зависит также от расстояния между пере­ датчиком и приемником, от величины мощности, излучаемой в направлении приемника, от характера местности и состояния поверхности земли между радиостанциями и типа антенн. Все это должно учитываться при проверке дальности связи между

# ), КМ

Рис. 3.3

взаимодействующими объектами, которая проводится с по­ мощью специального графика (рис. 3.3), представляющего со-

61

бои зависимость напряженности поля Е от дальности D при различных рабочих длинах волн X,, и определенных типовых антеннах н мощностях передатчика.

Нормальная (требуемая) величина напряженности поля в точке приема Еп зависит, прежде всего, от чувствительности и избирательности приемника, направленности приемной антен­ ны и уровня помех.

Опыт показывает, что при КВ связи и приеме на ненаправ­ ленную антенну приемником средней чувствительности с поло­ сой пропускания порядка 5 кГц достаточна следующая напря­ женность поля Е„:

—при слуховой телеграфной связи 2 (днем) и 10 (ночью) мкВ/м;

—при радиотелефонной связи соответственно 5 и 20 мкВ/м;

—при радиовещании высокого качества соответственно 50

и200 мкВ/м.

Применение направленных антенн и приемников с лучшим качеством дает возможность вести уверенный прием при мень­ шей напряженности поля.

Чтобы определить дальность связи между объектами, необ­ ходимо вычислить расчетную напряженность поля при задан­ ной мощности передатчика и коэффициенте усиления антенны:

f» ----- —-----

РК г У К Г к '

где

Кх. — поправочный коэффициент, зависящий от характера поверхности, Кх — 0,1 -,L 2;

Р\ — мощность, излучаемая передатчиком;

.^л — коэффициент усиления антенны.

Зная и >.г, по графику рис. 3.3 определяем дальность связи в километрах (Д,). Если она окажется меньше требуе­ мой, то необходимо использовать либо другую рабочую часто­ ту, либо увеличить мощность передатчика или сменить антен­ ну и т. п.

В качестве примера можно рассчитать дальность связи по­ верхностными волнами по среднепересеченной местности, по­ крытой травой и на 25% — лесом, время летнее, дневное, про­ водимость почвы е =“ 7 • 10-3 мО/м, антенна — штырь 10 м с противовесом 4X10 м, мощность передатчика 100 Вт, рабо­

62

позволяет обеспечить дальность связи на сотни и тысячи кило­ метров передатчиками мощностью в десятки и сотни ватт.

Сущность отражения радиоволн от ионосферы сводится к следующему. Под действием различных излучений Солнца и

да солнечной активности степень ионизации воздуха возраста­ ет. Таким образом, плотность ионизированного воздуха меня­ ется по высоте, а образующиеся в процессе ионизации свобод­ ные электроны создают различные по плотности слои. Элек­ тронный луч, проходя эти слои, преломляется и в конечном счете отражается (рис. 3.4).

Физической причиной поворота луча в вершине траектории является полное внутреннее отражение, которое происходит в случае, если при переходе луча из слоя, оптически менее плот­ ного, в слой более плотный угол падения <-г0 превышает не­ которое критическое значение ®кр.

Для выполнения условия заворота радиоволн в ионосфере необходимо подобрать такой угол падения луча на нижнюю границу ионосферы, который обеспечивает полное внутреннее отражение.

Максимальная частота радиоволн, которая может отра­ зиться от ионосферы, связана со степенью ионизации соотно­

где

©— угол падения луча на нижнюю границу ионосферы; УУмацс — степень ионизации в точке поворота волны.

G3

Для случая, когда электромагнитная волна падает верти­ кально на ионизированный слон, угол = U, а сот о ~ 1 и вы­ шеприведенная формула принимает вид:

Получаемая при этом частота / к1> называется критической. Частоты выше этой частоты при ®=г. О будут пронизывать ионосферу насквозь, а при у1 лах падения ®< 0 могут отра­ жаться и достигать точки приема.

П-------- -------------------------------------------

Риг. 3.4

Связь между применяемыми частотами / р и критической устанавливается соотношением:

х _ / *р

рcos /

Из этого соотношения следует, что если известна частота fyV, то для любого расстояния можно рассчитать максималь­ ную частоту при наклонном падении волны, называемую пре­ дельной частотой по отражению (ПЧО):

Так как степень ионизации и высоты слоев ионосферы ме­ няется, то рабочую частоту выбирают примерно на 15% ниже

64

ПЧО. Этот выбор обусловлен еще п тем, что критические час­ тоты сильно зависят от времени суток, года и периода солнеч­ ной активности (рис. 3.5).

3»МЛ

Поэтому КВ диапазон обычно разбивают на три поддиапа­ зона:

—дневные волны (10—25) м;

—промежуточные (25—35) м;

—ночные волны (35—100) м.

Следовательно, при КВ связи пространственными волнами необходимо переходить на другие частоты при смене дня и но­ чи. Это своеобразный недостаток данного вида связи, и так очень сильно зависящего от состояния ионосферы, обусловлен­ ного отражающим слоем F. •

Непостоянство структуры слоя F приводит к тому, что в диапазоне коротких волн наблюдаются такие нежелательные явления, как глубокие замирания, зоны молчания, радиоэхо

идр.

1.Замирания при приеме сигналов КВ передатчиков прояв­ ляются в беспорядочном или периодическом изменении уров­ ня сигналов. Возрастание уровня сигналов чередуется с глу­ бокими минимумами. Амплитуда сигналов при замираниях ме­ няется в десятки и даже сотни раз. Основной причиной зами­ раний считают интерференцию нескольких приходящих в мес­ то приема лучей, фазы которых из-за непостоянства ионизиро­ ванных слоев непрерывно меняются. Для изменения фазы при­ ходящей волны на 180° достаточно, чтобы длина пути одного из лучей изменилась на >./2, т. е. всего на десяток или несколь­ ко десятков метров. Главным методом борьбы с замираниями является прием на разнесенные антенны в направлении рас-

пространения сигнала, устанавливаемые друг от друга на рас­ стоянии, примерно равном 10 X.

2. Зоной молчания называют образующуюся вокруг рабо­ тающего радиопередатчика кольцевую область, в которой от­ сутствует прием сигналов. Внутренний радиус зоны молчания определяется условиями распространения поверхностных волн и не зависит от времени суток (зависит только от рабочей час­ тоты). Абсолютное значение внутреннего радиуса устанавли­ вается расчетом напряженности поля поверхностной волны рассмотренным выше методом. Внешний радиус определяется условиями распространения ионосферных волн. Устраняют зоны молчания выбором рабочих частот.

3. Эхо на коротких волнах образуется за счет их способ­ ности распространяться на значительные расстояния и оги­ бать земной шар. При благоприятных условиях возможно мно­ гократное распространение КВ вокруг 'земного шара, приводя­ щее к возникновению так называемого кругосветного эха. Методом борьбы с радиоэхо является применение острона­ правленных антенн, а также выбор радиочастот, которые, рас­ пространяясь по более длинному пути, либо испытывают зна­ чительное поглощение, либо вовсе не отражаются от ионо­ сферы.

Антенны, применяемые для связи в КВ диапазоне

Дальность радиосвязи между взаимодействующими объек­ тами во многом, как уже указывалось, зависит от типа антенн передатчика и приемника. В КВ диапазоне применяются: ан­ тенна типа «Штырь», антенна бегущей волны (АБВ) и сим­ метричный вибратор «Диполь».

Антенна типа «Штырь» в горизонтальной плоскости излу­ чает электромагнитную энергию во все стороны и принимает со всех сторон одинаково (рис. 3.6,а). В вертикальной плос­ кости она хорошо излучает и принимает вдоль земли и под углами А = 15°-1-25° к горизонту (рис. 3.6,б).

Такую антенну можно использовать для работы поверх­ ностными волнами на небольшие расстояния и для работы пространственными волнами на расстояния от 600-1-700 км

до 1200 f 1500 км.

Особенностью антенны типа «Штырь» является низкий ко­ эффициент усиления (К ~ 1) и малая эффективность. Она ис-

гользуется при работе на ходу.

Антенна бегущей волны (АБВ) используется только в ка­ честве приемной. Развертывается она на корреспондента, т. е. в направлении максимума ДН. Диаграмма направленности за­ висит от длины антенны и частоты.

66

При работе поверхностными волнами АБВ позволяет уве­ личить дальность связи, по сравнению с приемом на штырь, в 1,5 раза. При приеме пространственной волной АБВ целесооб-

Рис. 3.6

разно использовать для связи с корреспондентом, удаленным на R = 600 тт-2000 км.

Антенна состоит из двухпроводной собирательной линии, к которой через равные промежутки присоединяются симметрич­ ные вибраторы. Симметричные вибраторы связываются с со­ бирательной линией через конденсаторы. На конце собира­ тельной линии, обращенном к корреспонденту, подключается

Рис. 3.7

Диаграммы направленности этой антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях представлены на рис. 3.8,

67

Какой поддиапазон и какие антенны следует выбрать для

меньшее затухание.

2. Из всех антенн целесообразно выбрать Т-образную, так как «Диполь» работает только пространственными волнами, АБВ — только на прием, штырь — для связи на небольшие расстояния и на ходу.

Таким образом, из анализа особенностей распространения волн КВ диапазона можно сделать следующие рекомендации.

1.При работе поверхностными волнами следует выбирать более низкие частоты из имеющихся в диапазоне радиостан­ ций и использовать для передачи антенну типа «штырь» или Т-образную антенну, а для приема — АБВ.

2.Во время работы пространственными волнами следует всегда учитывать состояние ионосферы и выбирать рабочие час­ тоты, исходя из передаваемых прогнозов. Наиболее тяжелый период для связи пространственными волнами — период один-

надцатилетпей солнечной активности в ночные часы осенних, зимних и весенних месяцев. В это время критические частоты очень низки, и диапазон применяемых частот существенно со­ кращается.

Следовательно, в более узком диапазоне требуется размес­ тить то же количество радиостанций, что к ранее. Это ведет к увеличению помех и ухудшает условия работы КВ радиостан­ ций.

Назначение и характеристика КВ радиостанций

Радиостанция КВ диапазона широко применяется для свя­ зи в различных радиосетях и радионаправлениях.

В настоящее время широко используются в основном два базовых вида радиостанций: Р-118БМ и Р-102М. Модернизи­ рованный вариант этих радиостанций Р-118БМ-3 и Р-102М2.

Эти радиостанции разработаны в послевоенные годы на основе современного уровня развития радиотехники и удовлет­ воряют основному требованию вхождения в связь без поиска корреспондента и ведения ее без подстройки приемника.

Они характеризуются высокой стабильностью частоты и помехозащищенностью, блочностыо конструкции и высокой механической прочностью. Эти станции имеют единый возбу­ дитель типа ВТ-44 с плавной перестройкой частот в основном

Ь9