1. Принцип тропосферного радіозв’язку.

Тропосферним радіозв’язком називають прямий радіозв’язок на УКХ, який здійснюється в умовах відсутності «прямої видимості» шляхом використання далекого тропосферного поширення ультракоротких радіохвиль (ДТП УКХ).

Сутність явища ДТП УКХ полягає з проникненні далеко за межі горизонту радіохвиль, розсіяних і відбитих неоднородностями діелектричної проникності ε тропосфери, зумовлених неоднородностями метеорологічних параметрів повітря: температури, вологості, тиску. Такі неоднорідності турбулентного (вихрового) і шаруватого характеру існують у тропосфері регулярно у всій її товщі — від поверхні Землі до верхньої границі на висоті 10-15 км. Неоднорідності тропосфери фізично відчуваються пасажиром літака. Про їхнє існування наочно свідчить клуби над заводськими трубами. Хмари – видима очима різновидність неоднорідностей тропосфери.

Отже, тропосферний радіозв'язок може здійснюватися незалежно від пори року й доби.

Схематично система тропосферного радіозв'язку зображена на мал.1, для наочності побудованого із сильним викривлень масштабів. Масштаб довжини R траси між станціями передачі А і прийому Б сильно розтягнутий в порівнянні з масштабом еквівалентного радіуса Землі. Вертикальний масштаб товщі h тропосфери сильно розтягнутий, як у порівнянні з масштабом радіуса Землі аэ, так і в порівнянні з масштабом довжини R траси. Збільшені внаслідок цього й кути: кут розсіювання θ, кут зустрічі (ковзання) φ, кути спрямованості антен у вертикальній площині αв1 і αв2. Реально кути θ, αв і тим більше кут φ не перевищують 3—5˚. Настільки ж малий і геоцентричний кут γ, який опирається на дугу R, оскільки R < аэ.

Енергія коливань потужного УКХ передавача станції А концентрується у вигляді вузького радіопроменю в куті діаграми спрямованості передавальної антени, націленої практично по лінії горизонту у сторону прийомної станції Б.

Потік енергії високої щільності Wпад падаючої хвилі пронизуючи тропосферу й майже повністю губиться в просторі за її межами. На шляху потоку зустрічаються неоднорідності тропосфери з різними значеннями діелектричної проникності повітря, що мають вид протяжних шарів і невеликих замкнутих локальних обсягів. Ці неоднорідності частково відбивають і розсіюють енергію падаючої хвилі в сторони, у тому числі й у напрямку на прийомну станцію Б.

Для підвищення ефективності уловлення розсіяної енергії прийомна антена також направляється практично по лінії горизонту у сторону станції А так, що її діаграма спрямованості перетинається з діаграмою спрямованості передавальної антени безпосередньо над рівнем h0 перетинання дотичних до земної сфери в точках А і Б.

У перетинанні кутів діаграм спрямованості антенн утвориться перевипромінюваний обсяг Q (у розрізі — фігура abсd на мал. 1). Реально ця фігура значно більше витягнута в напрямі ас і приплюснута в напрямі bd.

Перевипромінюваний обсяг Q є найважливішим елементом системи тропосферного радіозв'язку. Діелектричні неоднорідності, які перебувають у ньому ΔQ, відіграють вирішальну роль у формуванні сумарного потоку розсіяної енергії Wрозс усередині кута діаграми спрямованості прийомної антени, а отже, і в досягненні певної величини сумарної потужності радіосигналу на вході приймача.

Неоднорідності тропосфери, які перебувають поза обсягом Q, розсіюють енергію падаючої хвилі поза кутом спрямованості приймальної антени й тому практично не роблять впливу на потужність сигналу на виході прийомної антени.

Явище ДТП УКХ характеризується гострою спрямованістю потоку перевипромінюваної енергії. Тому для забезпечення максимального рівня сигналу на виході прийомної антени недостатньо просто схрестити в тропосфері діаграми спрямованості антен. Їх необхідно схрестити на мінімальній висоті і притому у вертикальній площині, яка проходить через точки А і Б розміщення передавальної й приймальної антен.

Висота ho точки d перевипромінюваного обсягу Q приблизно може визначатися по формулі, яка застосовується для розрахунку висоти дуги АБ кривизни земної поверхні:

ho = R²/8·аэ

Звідси витікає, що прямий тропосферний радіозв'язок важко забезпечити на відстані, які перевищують

Rмакс = √ 8·аэ·hт

Для аэ = 8500 км і hт = 15 км одержуємо практично граничну дальність тропосферного зв'язку без ретрансляций Rмакс = 1000 км. Така дальність досягнута на окремих унікальних лініях, але найчастіше величина R = 150 -500 км.