Содержание отчета:

1. Цель занятия.

2. Основные соотношения.

3. Результаты выполнения индивидуального задания.

4. Выводы по результатам выполнения индивидуального задания.

Контрольные вопросы:

1. Каковы требования, предъявляемые к волноводным линиям передачи энергии.

2. Каковы условия распространения волны в волноводе?

3. Какие Вы знаете типы волн в волноводе?

4. Как определить сечение прямоугольного волновода при заданной длине волны?

5. От чего зависит затухание волны в волноводе?

6. Чему равна наибольшая допустимая длина волны передаваемых сигналов?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНО ПРИМЕНЯЕМОЙ ЧАСТОТЫ

(МПЧ) ПО ДАННЫМ ИОНОСФЕРНОГО ПРОГНОЗА

Цель занятия: определить МПЧ по данным ионосферного прогноза.

1. Краткие сведения по теме

Наибольшую частоту, при которой радиоволны отражаются от ионизированного слоя при вертикальном падении на него, называют критической. Критическая частота f_кр и электронная концентрация слоя связаны уравнениями:

где: f_кр - критическая частота, Гц;

N_max - максимальное число свободных электронов в одном кубическом метре.

Угол возвышения (излучения) , угол падения волны на отражающий слой Δ и действующее значение высоты отражающего слоя Н_с связаны соотношением:

Значения оптимальных углов излучения в зависимости от высоты отражающего слоя и протяженности трассы приведены на рис.5.1.

Рисунок 5.1 – Оптимальные углы излучения (возвышения):

1 – с одним скачком; 2 – с двумя скачками.

Центральный угол дуги большого круга:

.

Протяженность трассы и центральный угол связаны уравнением:

,

где: r - расстояние, км;

 - центральный угол, рад.

При заданных рабочей частоте, критической частоте слоя и его действующей высоте существует критический угол падения волны на слой. Волны, падающие под углами меньше критического, проходят слой и не отражаются. Расстояние по земной поверхности, соответствующее приему волны, падающей на слой под критическим углом, определяет внешний радиус зоны молчания.

Критический угол падения можно определить по формуле:

.

В зоне молчания нет волн, отраженных от слоев, но могут быть обнаружены слабые поля, вызванные рассеянием на неоднородностях ионосферы.

Устойчивость радиосвязи при работе на высоких частотах определяется выбором рабочих частот. Желательно работать на более высоких частотах, так как с увеличением частоты уменьшается поглощение в слоях D и Е. Максимальная частота, отражающаяся от ионосферы при заданном угле падения, т.е. для данной длины трассы, называется максимально применяемой частотой (МПЧ). Работа на МПЧ может оказаться неустойчивой из-за изменения параметров ионосферы во времени. Учитывая это, оптимальные рабочие частоты (ОРЧ) выбирают на 15% ниже МПЧ:

f_орч=0.85f_{мпч .}

2. Определение мпч по прогнозам распространения радиоволн

При определении МПЧ рекомендуется учитывать все слои ионосферы (Е, F₁, F₂) и выбирать наибольшую из полученных. На трассах протяженностью до 2000 км наибольшая МПЧ часто определяется отражением от слоя Е, на трассах (2000-3000) км – отражениями от слоя F₁ и на трассах большей протяженности – отражениями от слоя F₂ .

Для расчета МПЧ при отражении от слоя F₂ необходимо иметь карту мира (рис.5.2), ионосферную карту прогноза МПЧ (рис.5.3 и 5.4) и карту дуг большого круга (рис.5.5), выполненные в одном масштабе. Ионосферные карты для слоя F₂ представляют собой контурные карты с нанесенными на них линиями равных значений МПЧ. Одна группа ионосферных карт содержит значения критических частот, отмеченные индексом F₂ – 0 – МПЧ (рис.5.3). Вторая группа ионосферных карт содержит значения МПЧ для односкачковых трасс протяженностью 4000 км и обозначены индексом F₂ – 4000 – МПЧ (рис. 5.4). Для определения МПЧ при отражении от слоя частоты F₂ выбирают соответствующие заданному моменту времени и придерживаются следующей последовательности. На карту мира (рис.5.2) накладывают кальку и на нее наносят линию экватора, часть координатной сетки, точками отмечают пункты приема и передачи. Затем кальку накладывают на карту дуг большого круга, совмещают линии экваторов и, смещая кальку вправо или влево, добиваются положения, когда точки пунктов приема и передачи окажутся на одной дуге большого круга (сплошной линии) или на равных расстояниях по одну сторону от нее. Соединяют точки приема и передачи на кальке по дуге большого круга. Дуги большого круга пересекаются пунктирными линиями масштабной сетки. Расстояние между двумя соседними пунктирными линиями равно 500 км. Если протяженность трассы меньше 3500 км зимой и 4000 км летом, считают, что распространение происходит одним скачком и точка отражения лежит на середине трассы по дуге большого круга. Трассы большей протяженности разбивают на несколько скачков и в середине каждого отмечают точки отражения. Кальку с нанесенной трассой и точкой отражения накладывают на карту прогноза с индексом F₂ – 0 – МПЧ, совмещают координатные сетки. По ближайшей к точке отражения линии одинаковых значений определяют МПЧ₀ (критическую частоту в точке отражения).

Аналогично по ионосферной карте прогноза с индексом F₂ – 4000 – МПЧ определяют МПЧ₄₀₀₀ (соответствующую трассе протяженностью 4000). Искомое значение МПЧ для конкретной трассы по ее протяженности находят по номограмме (рис. 5.6).

Отсутствие долготного эффекта для слоев Е и F1 позволяет определять МПЧ при отражении от слоев Е и F1 по одной карте ионосферного прогноза, построенной для заданной области широт (рис. 5.7).

Местное время в точке отражения определяется разностью между долготой точки отражения и долготой меридиана Московского декретного времени (45⁰ В), если учесть, что изменение на 15⁰ по долготе соответствует изменению на 1ч по времени.

На трассах более 4000км волны испытывают несколько отражений от ионосферы и поверхности Земли. Число отражений от ионосферы на трассе определяется округлением до ближайшего числа значения, полученного по формуле:

N = r/(3500-4000),

где: N-число отражений от ионосферы;

r - протяженность трассы, км.