книги из ГПНТБ / Белосток В.С. Распространение радиоволн (учебное пособие)

велика. Таким образом, на выходе одной из двух антенн, разне­ сенных достаточно далеко, напряжение окажется достаточным для приема.

Применяют также строенный и счетверенный приемы.

Для борьбы с поляризационными замираниями осуществляют прием одновременно на горизонтальную и вертикальную антенны.

РАДИОЭХО НА КОРОТКИХ ВОЛНАХ

Короткие волны при благоприятных условиях, благодаря сравнительно небольшому поглощению в ионосфере, могут рас­ пространяться на очень большие расстояния. Нередко наблюда­

НАРУШЕНИЯ РАДИОСВЯЗИ НА КОРОТКИХ ВОЛНАХ

ПРИ НЕРЕГУЛЯРНЫХ ПРОЦЕССАХ В ИОНОСФЕРЕ

Наблюдаемые нарушения связи на коротких волнах, как по­ казывают исследования, являются результатом так называемых нерегулярных процессов в ионосфере, вызываемых некоторыми проявлениями солнечной деятельности.

Известны три основных нерегулярных процесса в ионосфере:

—ионосферные возмущения в области слоя F2;

—образование спорадического слоя Ес;

—- внезапные поглощения в слое Е.

Ионосферные возмущения

На Солнце время от времени происходят своеобразные вспышки солнечной активности, сопровождаемые извержением потоков заряженных материальных частиц (корпускул). Потоки корпускул, вторгаясь в земную атмосферу, попадают в сферу

71

влияния магнитного поля Земли и, двигаясь под действием этого поля по криволинейным траекториям, сворачивают в районы магнитных полюсов (рис. 5.7), вызывая хорошо известное явле­ ние полярных сияний, заключающееся в свечении разреженного' воздуха.

Север

Рис. 5.7. Траектории движения корпускул в магнитном иоле Земли

Проникая в атмосферу Земли, интенсивные потоки корпускул

и к уменьшению электронной концентрации. В наибольшей мере действию ионосферных возмущений подвержены полярные райо­

до двух суток. Иногда связь удается восстановить путем перехо­ да к более низким рабочим частотам. В периоды наиболее силь­ ных возмущений и в часы полного разрушения слоя F2 обычно

11

В настоящее время разработаны способы составления прогно

.юв ожидаемых нарушений радиосвязи, в основу которых кладут ся главным образом подмеченные закономерности.

ные антенны, все методы борьбы с замираниями, а также методы повышения помехоустой­ чивости.

соте 200—300 км. Таким образом, отраженная волна попадает на меньшее расстояние, и связь с корреспондентом может нару­ шиться.

Внезапные поглощения в слое Е

Нарушение прохождения коротких волн на линиях связи вы­ зывается, кроме того, особой разновидностью ионосферных воз­ мущений, называемой внезапным кратковременным поглощением радиоволн.

Временами на Солнце происходят вспышки ультрафиолето­ вого излучения (рис. 5.9). Это необычайно сильное излучение

в области волн порядка 1000 А обладает большой проникающей

74

способностью и вызывает сильную ионизацию в ионосферных: слоях Е и D.

УиФЮКРасный

сУт

6000

Рис. 5.9. Спектральное распределение энергии излучения солнца (сплошная линия) и солнеч­ ных вспышек (зачерненные области)

Значительное увеличение ионизации слоев D и Е приводит к усиленному поглощению коротких волн и нарушению радиосвязи. Средние и длинные волны при этом продолжают хорошо распро­ страняться, так как в это время они отражаются от вновь обра­ зованного слоя D с повышенной ионизацией.

Явление внезапного поглощения длится от нескольких минут до одного часа и может возникнуть только на освещенной сторо­ не земного шара. Для поддержания связи во время вспышек поглощения обычно переходят к работе на более коротких вол­ нах в пределах коротковолнового диапазона пли дублируют связь на длинных волнах. т

ДАЛЬНЕЕ НАЗЕМНОЕ РАССЕЯНИЕ КОРОТКИХ ВОЛН

Одной из наиболее поздно исследованных особенностей рас­ пространения коротких волн является дальнее наземное рассе­ яние коротких волн.

Это открытие, сделанное советским ученым Н. И. Кабановым

отражения от ионосферы возврат­ но-рассеянная волна возвращается на землю в то место, где на­ ходится радиопередающее устройство (луч 5).

74

Дальности, с которых наблюдались возвратно-рассеянные сигналы, обычно достигали 2500—3000 км при мощностях пере­ датчиков порядка нескольких киловатт и антеннах типа горизон­ тального диапазонного вибратора. При передатчиках большей мощности и антеннах с большим усилением возвратно-рассеян­ ные сигналы наблюдались за 12 000 км и более.

Эффект дальнего наземного рассеяния коротких волн исполь­ зуется в методе так называемого возвратно-наклонного радио­ зондирования ионосферы, при помощи которого получают данные об условиях прохождения радиоволн на дальних коротковолно­ вых линиях связи.

Перед началом вхождения в связь передатчик посылает им- пульсно-модулированный сигнал. На специальном индикаторе производится наблюдение за возвратно-рассеянным импульсом. Само присутствие сигнала на осциллографе указывает на то, что верхняя граница применяемых частот не превзойдена. По величи­ не рассеянного сигнала можно судить о величине напряженности поля в месте приема, а по шкале расстояний можно определить, облучается ли нужная область территории.

Метод возвратно-наклонного радиозондирования позволяет быстро и точно выбрать нужную рабочую частоту, что трудно сделать другим способом.

Коротковолновое возвратно-рассеянное отражение начинает находить применение и в радиолокации. Предполагается, что коротковолновые радиолокаторы позволят обнаруживать запуск баллистических ракет и ядерные взрывы на расстояниях в не­ сколько тысяч километров. Здесь объектами, отражающими ра­ диоволны, будут те большие объемы ионизированных газов, ко­ торые образуются при запусках ракет и ядерных взрывах. Раз­ умеется, в этом случае можно обнаружить только те объекты, которые расположены ниже слоя ионосферы.

§2. Особенности распространения средних волн

Ксредним волнам относятся радиоволны длиною от 100 до 1000 м (частоты от 3 Мгц до 300 кгц).

Средние волны могут распространяться как земные и как ионосферные волны. Распространяясь вдоль поверхности земли, они испытывают значительное поглощение, вследствие чего даль­ ность распространения земной волны ограничена расстоянием порядка 700—1000 км. На большие расстояния средние радиовол­ ны распространяются за счет отражения от ионосферы.

Рассмотрим основные особенности ионосферного распростра­ нения средних волн.

Вночные часы средние волны распространяются путем отра­ жения от слоя Е, электронная концентрация которого в это вре­ мя оказывается достаточной для выполнения условия отражения.

Вдневные часы на пути распространения радиоволн располо­ жен слой D, который весьма сильно поглощает средние волны,

75

поэтому при обычных мощностях передатчиков напряженность поля ионосферных волн оказывается недостаточной для приема. Основное значение для связи днем на средних волнах играют земные волны, распространяющиеся на сравнительно небольшие. расстояния (порядка 1000 км).

ЗАМИРАНИЯ НА СРЕДНИХ ВОЛНАХ

На некотором расстоянии от передатчика в ночные часы воз­

с изменением электронной концентрации в ионосфере. Изменение

от передатчика, могут прийти волны, претерпевшие в ионосфере одно и два отражения, как это показано на рис. 5.13. Изменение разности фаз этих двух волн за счет случайных изменений высо­ ты ионизированных слоев также приводит к колебанию напря­ женности поля, называемому д а л ь н и м з а м и р а н и е м .

7(3

Рис. 5.14. Запись напряженности поля на волне А=350 м, иллюстрирующая замирания

Для борьбы с замираниями на средних волнах используются те же методы, что и на коротких волнах. Кроме того, в диапазо­ не средних волн хорошие результаты дает применение специаль­

§ 3. Особенности распространения длинных и сверхдлинных волн

Радиоволны длиною от 1000 до 10 000. .м называют длинными волнами, а радиоволны .длиною свыше 10 000 м — сверхдлин­ ными.

меньшее поглощение, чем средние, и тем более короткие радио­ волны. Поэтому длинные и сверхдлинные волны могут быть использованы для связи с подводными лодка.пи, погруженными на небольшую глубину.

77

10 м (частота выше 30 Мгц).

Интерес, который радиоспециалисты проявляют за последние годы к диапазону УКВ, объясняется следующими соображе­ ниями.

В современную эпоху развития науки и техники происходит быстрый рост объема передаваемой информации. В связи с этим, естественно, возрастают требования к каналу радиосвязи.

По современным взглядам, считается целесообразным переда­ вать по одному радиоканалу одновременно до 1200 телефонных разговоров или одну телевизионную программу. Один телеви­ зионный канал, как известно, занимает полосу частот порядка

ультракороткие волны не пригодны. Объясняется это следующи­ ми причинами.

Во-первых, в силу недостаточной электронной концентрации регулярных слоев ионосферы в диапазоне ультракоротких волн диэлектрическая проницаемость ионизированного газа е, на­ столько близка к диэлектрической проницаемости нижних слоев

79