Распространение коротких волн

Для этого диапазона интервал длин волн 100 –10 метров, что соответствует интервалу частот 3 – 30 МГц. Длина волны не слишком велика и удается создать антенны приемлемых габаритов с достаточно высокой направленностью. С другой стороны короткие волны, в особенности длинноволновая часть спектра, хорошо отражаются от ионосферы и волны хорошо распространяются, как ионосферные. Все это позволяет проводить эффективную связь на большие расстояния. Линии связи, как правило, используют коротковолновый диапазон.

Для связи в КВ диапазоне используют слоиЕилиF. При организации связи нужно учитывать, что в дневное время существуетDслой. Проходя через него, короткие волны сильно поглощаются. Нужно либо согласиться с этими потерями, либо, контролируя параметры ионосферы, организовать связь так, чтобы волны отражались отDслоя.

Проектирование линий связи в коротковолновом диапазоне требует сведений о характере распределения электронной плотности в ионосфере применительно к конкретному времени суток и к известным географическим координатам точек размещения источника и приемника сигнала. При проектировании выбирается конкретный слой в ионосфере, который предполагается использовать как отражающий.

Пусть необходимо организовать связь на расстоянии ℓ, используя в качестве отражателя слой в ионосфере с концентрацией электроновN_Э, находящийся на высотеh. Геометрия задачи, рис.5.14, позволяет рассчитать угол, под которым необходимо направить электромагнитное поле на ионосферу и частоту, на которой следует проводить связь. Рассчитаем угол.

sin= 2h/ℓ;= 90⁰–. (5.46)

Теперь определим максимальную частоту, которая еще будет отражаться от выбранного нами слоя (см. 5.44)

,

где f₀определяется концентрацией электронов в отражающем слое (см.5.40). Эта частота называется максимально применимой частотой (МПЧ). Все сигналы с более низкой частотой будут отражаться от выбранного слоя, а с более высокой частотой – проходить выбранный слой без отражения. Для устойчивости связи рабочую частоту выбирают процентов на двадцать ниже МПЧ.

Ионосферный механизм распространения коротких волн приводит к тому, что они не могут попасть в точки земной поверхности, находящиеся под точкой отражения. Участки вдоль трассы, в которых отсутствует сигнал, называют зонами молчания.

Короткие волны могут распространяться, отразившись несколько раз от Земли и ионосферы. Поэтому на коротких волнах возможна связь на большие расстояния.

Как и в среднечастотном диапазоне, и даже в большей степени, на коротких волнах наблюдаются замирания сигнала. Меры борьбы с этим явлением те же, что и в средневолновом диапазоне.

Распространение ультракоротких волн

Электромагнитные волны этого диапазона практически не отражаются от ионосферы, поэтому линии связи УКВ диапазона, как правило, работают на земных волнах в условиях прямой видимости.

Максимальное расстояние, на которое возможна связь, определяется высотой источника и приемника (см.5.19)

.

На самом деле это расстояние несколько больше, так как из-за градиента коэффициента преломления электромагнитное поле распространяется не по прямой линии, а слегка искривляется.

Вторая особенность в распространении УКВ у поверхности Земли – многолучевость при широкой диаграмме направленности источника и приемника. При расчете поля нужно пользоваться интерференционным множителем (5.24). Амплитуда сигнала на входе приемника будет зависеть от частоты и от высоты антенны над поверхностью Земли (см. рис.5.6). Чтобы бороться с интерференционными явлениями следует сужать диаграмму направленности приемной антенны.

Для дальней УКВ связи необходимы специальные условия, которые обеспечили бы отражение сигнала и последующую его передачу в точку приема. Чаще всего для этого используются искусственные спутники Земли или неоднородности в тропосфере или в нижних слоях ионосферы. Турбулентные неоднородности всегда присутствуют в нижней части атмосферы на высоте 10 – 20 километров, а в нижних слоях ионосферы на высоте 60 – 100 километров часто возникают следы от метеоритов. Это высоко ионизированные плазменные образования, имеющие высокую отражательную способность, но существующие всего несколько секунд.