24 Формула идеальной радиосвязи. Множитель ослабления

D_прд—коэффициент направленного действия (КНД) приемной антенны связан с ее эффективной площадью соотношением: D_прд=4A_пр.эф/², где A_пр.эф - эффективная площадь разрыва

параметр D_прд, поскольку антенные устройства являются обратимыми системами и с одинаковой эффективностью работают как на прием, так и на передачу. Мощность, поступающая в приемник, P_пр=П_прА_пр.эф

P_пр = P_прд D_пр D_прд(𝜆/4r)² -Равенство получило название формулы идеальной

радиосвязи. Эта формула достаточно хорошо описывает энергетические соотношения в радиоканале при отсутствии дополнительных потерь за счет среды распространения.

Множитель ослабления

Чтобы учитывать влияние среды распространения, в формулу P_пр=P_прдD_прD_прд(/4² принято вводить так называемый множитель ослабления F и записывать ее так:

P_пр=P_прдD_прD_прд(/4² F

Если, например, распространение радиоволн происходит в среде с погонным затуханием Δ, дБ/км, то, очевидно, множитель ослабления: F=10^r Δ ^/10

где г — длина трассы, км. Если, например, Δ = 0.3 дБ/км (типичное погонное затухание сантиметровых волн в дожде средней интенсивности), г=50 км, то в соответствии с формулой F= 0.031, что свидетельствует о достаточно сильном ослаблении амплитуды сигнала в точке приема. Понятие множителя ослабления широко используется при инженерном расчете самых разнообразных радиолиний. В частности, с помощью такого множителя принято описывать потери не только за счет поглощения радиоволн, но и за счет дифракции волн на разнообразных препятствиях.

25 Особенности распространения радиоволн различных диапазонов

Распространение сверхдлинных волн. (3-30кГц)

Сверхдлинные (мириаметровые) волны имеют частоты менее 30 кГц. В этом диапазоне практически любые природные среды, образующие подстилающую поверхность, хорошо отражают радиоволны, приближаясь по своим свойствам к идеальному проводнику. С другой стороны, сравнительно низкая частота колебаний обусловливает практически полное отражение сверхдлинных волн даже от самых нижних, наименее плотных ионосферных слоев D и Е. В результате эти волны распространяются в сферическом приземном «волноводе» Земля — ионосфера. При современной технике генерирования и приема радиоволн дальность сверхдлинноволновых радиолиний может составлять несколько тысяч километров.

Распространение сверхдлинных волн выгодно отличается постоянством уровня сигнала в разное время суток и в различные сезоны года. Радиоканалы имеют очень малую скорость передачи информации и пригодны в основном для работы в телеграфном режиме. Распространяются в ионосфере, хорошо отражаются от любых поверхностей, что позволяет использовать в наземной ,подводной радиосвязи для навигации судов и самолётов. Распространение длинных волн. (30-300кГц)

Распространяются на земной и пространственной волне. Сравнительно низкая частота длинных волн приводит к тому, что они хорошо отражаются ионосферой как в дневные, так и в ночные часы. С этим обстоятельством связана высокая устойчивость работы длинноволновых радиоканалов. Распространение длинных волн сопровождается потерями за счет конечной проводимости подстилающей поверхности, а также за счет дифракции. Основные области применения длинных волн — радиовещание, служебная телеграфная связь и навигация. Большой недостаток длинноволнового диапазона — его относительная узкополосность. Здесь полная ширина всего диапазона частот не превышает 270 кГц; Это обстоятельство ограничивает число радиоканалов, способных одновременно работать в длинноволновом диапазоне без взаимных помех.

Распространение средних волн. (300кГц-3мГц)

Условия распространения средних (гектометровых) волн оказываются различными в дневные и в ночные часы. Днем эти радиоволны сильно поглощаются в низколежащем слое D ионосферы. Поэтому они могут распространяться лишь в форме земных волн на сравнительно короткие расстояния до 1000 м. Ночью слой D исчезает, и средние волны могут распространяться на несколько тысяч километров за счет отражения от ионосферных слоев Ε и F. Средние волны используют в основном для создания радиовещательных каналов. Работа средневолновых радиоканалов осложняется так называемыми замираниями - случайное изменение уровня принимаемого радиосигнала, обусловленное вариациями параметров среды, в к-рой он распространяется.

Распространение коротких волн.(3мГц-30мГц)

Широкое применение коротких волн в практике радиосвязи и радиовещания обусловлено прежде всего тем, что в этом диапазоне удается создать передающие антенны приемлемых габаритов с достаточно высокой направленностью излучения. Это позволяет в полной мере использовать отражающие свойства ионосферного слоя Земли и осуществлять достаточно надежные радиоканалы протяженностью в несколько тысяч и даже десятков тысяч километров при весьма ограниченной мощности передатчика, порой составляющей лишь Несколько ватт.

Распространение ультракоротких волн.

Электромагнитные волны с частотами выше 30 МГц практически не отражаются от

ионосферных слоев в обычных условиях. С другой стороны, малость длины волны таких колебаний по сравнению с радиусом Земли приводит к тому, что дифракционные эффекты в этих диапазонах выражены слабо. Если приемная антенна размещается ниже уровня горизонта, т. е. попадает в область геометрической «тени», то поле в точке приема будет, как правило, весьма слабым. Поэтому радиолинии УКВ работают обычно в условиях прямой видимости. Эти условия естественно выполняются в космических линиях связи. Если же приемник и передатчик размещены вблизи земной поверхности, то факторами, ограничивающими протяженность УКВ-радиолинии, служат высоты подъема антенн над землей.