ЭД / Новая папка (2) / DOC / ЛК 13_ТЭД_и_РРВ_ч_2

ЭД и РРВ (ЛК 13)

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН

РАЗЛИЧНЫХ ДИАПАЗОНОВ

Сверхдлинные и длинные радиоволны

• особенности распространения сверхдлинных и длинных радиоволн;

• эффект «антипода»;

• изменения напряженности поля в диа­пазоне СДВ и ДВ в течение суток;

• зависимость изменения напряженности поля в диа­пазоне СДВ и ДВ

от природных явлений;

• распространение земной волной;

• методы расчета напряженности поля.

Особенности распространения сверхдлинных и длинных радиоволн

Диапазон ДВ — участок радиодиапазона 10 км...1 км (30...300 кГц), а СДВ — 100 км...10 км (3...30 кГц). Тропосфера не влияет. Диапазон электро­магнитных волн, создаваемых с помощью различных радиоустройств, ог­раничен длинами волн около 20...30 км (15...10 кГц).

Радиоволны СДВ и ДВ диа­пазонов распространяются как ионосферными, так и земными волнами. Характеризуются малым затуханием поля в тракте распространения и устойчивостью по отношению к ионосферным возмуще­ниям, что позволяет использовать эти диапазоны для связи на дальние расстоя­ния.

Однако малая частотная емкость этих диапазонов позволяет применять только телеграфные системы с малыми скоростями телеграфирования (например, работа ключом). Большое при­менение эти частоты находят в системах дальней радионавигации и пере­дачи сигналов точного времени, что объясняется большой стабильностью амплитудных и фазовых характеристик поля.

Особенности распространения сверхдлинных и длинных радиоволн

Современные теории утверждают, что ионосферные сверхдлинные и длинные волны распространяются в сферическом волно­воде, нижней стенкой которого является поверхность Земли, а верхней — днем слой D, а ночью — слой Е. 

Особенности распространения сверхдлинных и длинных радиоволн

Нахождение поля в сферическом волноводе «Земля - нижняя граница ионосферы» сводится к решению уравнений Максвелла с учетом граничных условий.

Волноводная теория показывает, что, как и в идеальном волноводе, поле в точке приема представляет результат интерференции множества волн, претерпевших n-кратные отражения от стенок волновода. Каждая n-составляющая,   называемая    парциальной    волной,   распространяется по наклонной траектории (по отношению к оси волновода) с фазовой скоростью, равной скорости света в данной среде.

Особенности распространения сверхдлинных и длинных радиоволн

Различают по расстоянию три области формирования поля — ближнюю, промежуточную и дальнюю.

В ближней области (r < 1000 км) справедлива лучевая трактовка распространения, когда поле представляется в виде суммы полей земной волны и волн, n-кратно отраженных от ионосферы.

В промежуточной области (r = 1000...2000 км) справедлива только волноводная схема распространения и поле формируется как основными модами, так и модами высшего типа.

В дальней области (r > 2000 км) также справедлива волноводная схема, но поле формируется только основными модами.

Эффект «антипода»

Необходимо отметить еще одну особенность распределения поля с расстоянием, наблюдаемую только в диапазоне СДВ, которая сводится к так называемому эффекту «антипода». Измерения показывают, что на расстоянии около 20000 км от излучателя (точка «антипода») напряженность поля возрастает. В антиподе амплитуда поля превышает ее значения на экваторе в 6...7 раз. Эффект «антипода» можно объ­яснить как результат «стекания» в эту область волн.

Изменения напряженности поля в диа­пазоне СДВ и ДВ

в течение суток

Регулярные изменения во времени напряженности поля длинных и сверхдлинных волн связаны с регулярными изменениями состояния ионосферы — высо­ты ее основания и степени ионизации отра­жающей области. Сложная интерференци­онная структура ночного поля, зависящая от расстояния, делает суточный ход неодно­значным. Нормальным суточным ходом счи­тается повышение поля от дня к ночи, что объясняется уменьшением поглощения ионосферных волн при пропада­нии слоя D в темное время суток. Несмотря на то, что ночью возрастает обычно не только поле полезного сигнала, но и поле помех, отношение сигнал/помеха оказывается в большинстве случаев более выгодным но­чью, чем днем. На некоторых линиях во время восхода и захода Солнца появляются глубокие минимумы поля. Это явление называется сумереч­ным эффектом.

Зависимость изменения напряженности поля в диа­пазоне СДВ и ДВ

от природных явлений

Сезонные изменения напряженности поля в промежуточной и дальней зонах выражены слабо и не всегда однозначно. Обычно в летние месяцы значения Е ниже, чем зимой.

Влияние цикла солнечной активности. Многочисленные наблю­дения показали, что с увеличением активности Солнца напряженность по­ля волн СДВ и ДВ диапазонов возрастает, что объясняется ростом гради­ента электронной плотности у основания ионосферы при повышенной солнечной активности.

Нерегулярные изменения напряженности поля обусловлены не­однородной структурой ионосферы, меняющейся во времени. Случайные колебания поля в диапазонах СДВ и ДВ незначительны по глубине и про­исходят настолько медленно, что не прослушиваются при слуховом прие­ме. Их можно обнаружить только при записи напряженности поля на са­мописец. Колебания имеют интерференционное происхождение и обу­словлены изменением сдвига фаз между интерферирующими составляю­щими.

Распространение земной волной

В диапазоне СДВ и ДВ для всех видов земной поверхности токи проводимости значительно преобладают над токами смещения, благодаря чему при распространении земной волны происходит лишь крайне незначительное проникновение энергии вглубь земли. Сферичность Земли, служащая препятствием для прямолинейного распространения радиоволн, до расстояний 1000...2000 км остается соиз­меримой с длиной волны, что способствует огибанию длинными волнами земного шара. Оба этих фактора обуславливают возможность распростра­нения длинных и сверхдлинных волн земной волной на расстояние поряд­ка 3000 км.

Методы расчета напряженности поля

В случае, когда известна излучаемая мощность, расчетная формула напряженности поля имеет вид:

, мВ/м

В случае, когда известна действующая высота антенны и ток в ее основании , расчет следует производить по формуле

, мВ/м