книги из ГПНТБ / Красюк Н.П. Электродинамика и распространение радиоволн учеб. пособие

сти от частоты излучаемых электромагнитных колебаний и време­ ни суток необходимо учитывать различное число собственных волн. Так, например, днем при / = 30 кгц и более низкой частоте на рас­ стоянии свыше 1000 км надо учитывать только одну волну. Ночью же на частоте 30 кгц число собственных волн, подлежащих учету при определении поля, доходит до Ю л-12. Так как формулы, полу­ ченные в результате строгого решения, сложны, то инженерный рас­ чет напряженности поля в диапазоне сверхдлинных и длинных волн производят по эмпирическим формулам. Из них наибольшее рас­ пространение получила формула Остина:

поля произвести для случая распространения радиоволн над почвой с параметра­

1/пр=У21/,пр = 1,41-0,95=1,35. Действующее значение поля найдем по формуле

(12.8а):

ным задачи 1, приняв радиус Земли а = 6370 км.

517

К средним волнам, как известно, относят радиоволны длиной от 100 до 1000 м. Они используются в радиовещании, радиосвязи и радионавигации.

Основная особенность средних волн состоит в том, что днем они распространяются как поверхностные волны, а ночью как по­ верхностные и пространственные волны за счет отражения от ионо­ сферы. Это объясняется тем, что средние волны проникают днем через существующую в это время суток ионизированную область D и отражаются от области Е. При этом поглощение их в области D настолько велико, что влиянием пространственной волны можно пренебречь. Исключение составляют высокие широты, где днем в зимнее время могут наблюдаться пространственные волны значи­ тельной интенсивности.

Напряженность поля, создаваемая поверхностной волной в мес­ те приема, зависит от электрических параметров почвы (главным образом проводимости) и частоты. С увеличением проводимости почвы и уменьшением частоты поверхностные волны испытывают меньшее поглощение, и поле в месте приема возрастает [см. форму­ лы (12.106) и (12.12)]. Поэтому поверхностные волны средневолно­ вого диапазона поглощаются в почве сильнее длинных и тем более сверхдлинных волн. Кроме того, по сравнению с длинными и сверх­ длинными волнами они меньше дифрагируют вокруг участков зем­ ной поверхности. По указанным причинам дальность распростра­ нения поверхностной волны на средних волнах значительно мень­ ше дальности распространения поверхностной волны на длинных и тем более сверхдлинных волнах.

518

антенны. В результате этого в ночное время в месте приема

где Ar — разность путей, проходимых пространственной и поверх­ ностной волнами.

Величина Аф непрерывно изменяется вследствие непрерывных колебаний (флуктуаций) электронной концентрации ионизирован­ ной области, вызывающих изменение высоты отражающего слоя, а следовательно, длины пути, проходимого пространственной волной. В результате этого будет непрерывно изменяться амплитуда резуль­ тирующего поля в месте приема, причем это изменение амплитуды поля имеет беспорядочный, случайный характер. По указанной при­ чине происходит замирание принимаемого сигнала. С укорочением длины волны глубина замираний увеличивается, а длительность их уменьшается.

519

Для борьбы с замираниями применяют специальные передающие антенны, которые получили название антифединговых антенн. Эти

В диапазоне средних волн, помимо суточных, наблюдаются се­ зонные колебания напряженности поля в месте приема, проявляю­ щиеся в том, что в дневные часы летом напряженность поля пространственной волны оказывается меньше, чем зимой. Это объ­ ясняется зависимостью электронной концентрации области D от вре­ мени года: днем в летние месяцы электронная концентрация облас­ ти D будет больше, и, следовательно, поглощение радиоволн будет больше, чем зимой, а ночью поглощение почти не зависит от време­ ни года.

Следует учитывать, что условия приема определяются не абсо­ лютным значением напряженности поля в месте приема, а отноше­ нием сигнала к уровню помех. Поэтому резкое изменение условий приема средних волн в летние и зимние месяцы определяется не столько изменением напряженности поля сигнала, сколько сезонным ходом уровня помех. В умеренных и северных широтах северного полушария грозы наблюдаются только летом. В результате этого отношение поля сигнала к уровню помех летом будет меньше, чем зимой, а следовательно, условия приема зимой будут лучше.

Ионосферные возмущения практически не влияют на распростра­ нение средних волн, так как свойства ионизированных областей Е и D мало изменяются во время ионосферных бурь.

Влияние одиннадцатилетнего периода солнечной деятельности характеризуется незначительным увеличением поглощения радио­ волн с возрастанием солнечной активности.

520

§ 19.4. М ЕТОДИКА РАСЧЕТА Н АПРЯЖ ЕН Н ОСТИ ПОЛЯ С Р Е Д Н И Х ВОЛН

Для расчета напряженности поля средних волн днем (напряжен­ ности поля поверхностной волны) можно пользоваться графиками рис. 12.13 и 12.14 и формулой (12.30).

Расчет среднего за год медианного значения напряженности по­ ля средних волн ночью (напряженности поля пространственной и поверхностной волн) производится по эмпирической формуле

измерений поля радиовещательных станций в течение восьми лет, выполненных наблюдательными пунктами союза европейского ра­ диовещания.

Из формулы следует, что напряженность поля при постоянных значениях г, Р„, D зависит от длины волны, причем эта зависимость на малых расстояниях от передающей антенны выражена слабо (длина волны входит в показатель степени экспоненциального мно­ жителя). Укорочение длины волны в пределах диапазона средних волн приводит к уменьшению напряженности поля.

§ 19.5. Н ЕЛ И Н ЕЙ Н Ы Е ЭФФЕКТЫ В И ОНОСФ ЕРЕ ПРИ Р АСП РО СТРА Н ЕН И И СРЕ Д Н И Х ВОЛН

В 1924 г., когда начала работать на средних волнах первая мощ­ ная радиостанция в г. Горьком, были обнаружены нелинейные свой­ ства ионосферы. Это проявлялось в том, что передачи горьковской станции прослушивались приемниками, настроенными на частоту другой станции, причем частота горьковской станции была за поло­ сой пропускания приемника. Сигнал менее мощной средневолновой станции оказывался промодулированным сигналом более мощной станции. Подобная перекрестная модуляция вызвана нелинейными свойствами ионосферы, которые можно объяснить следующим об­ разом [6]. Под влиянием электрического поля радиоволны мощной радиостанции электроны приобретают дополнительную скорость, действующее значение которой в соответствии с (13.20) равно

где Е д — действующее значение напряженности поля радиоволны. Полная действующая скорость движения электронов ѵ склады­

вается из скорости теплового движения пт и скорости ѵд:

521

П Р И Л О Ж Е Н И Я

П РИ ЛОЖ ЕН И Е !

Т а б л и ц а П.1.1

Основные свойства некоторых диэлектриков при 20° С

523

П РИ Л ОЖ ЕН И Е И

Т а б л и ц а П .П .!

Основные свойства некоторых магнитномягких материалов для низких частот

П р и м е ч а н и е . Магнитная проницаемость электротехнических сталей и железонике­ левых сплавов с повышением частоты (1 кгци выше) резко уменьшается.

524

525