2.Ионосферная радиолиния

2.2. Расчет напряженности поля на линии связи ионосферной волной

2.2.1. Исходные данные

Дальность радиосвязи: r=1500, км.

Рабочие частоты:

f₁=3,5, МГц

f₂=8,5, МГц.

Мощность, подводимая к антенне: Р₁=1, кВт.

Коэффициент усиления передающей антенны: G₁=1,6

Время осуществления радиосвязи (местное время в точке отражения): Т₁=16,ч

Т₂ =04,ч

2.2.3. Задание

1. Определить максимально применимые частоты (МПЧ) и оптимальные рабочие частоты (ОРЧ) слоев F₂, F₁, E для заданных протяженности радиотрассы r и времени суток Т₁, Т₂.

2. Рассчитать напряженность поля ионосферной волны (ИВ) для рабочих частот f₁, f₂ в заданное время суток Т₁, Т₂.

3. Сделать выводы о влиянии частоты и времени суток на напряженность поля ИВ.

2.2.4. Общие сведения по расчету радиолинии связи ионосферной волной

Определение МПЧ и ОРЧ. Расчет МПЧ и ОРЧ проводят в следующей последовательности:

1. Для заданной длины трассы определим углы падения ИВ на слои ионосферы , , из выражения:

,

где – угловое расстояние от центра Земли между точками передачи и приема; а – радиус Земли (6370 км); h_д – действующая высота слоев F₁, F₂, E.

= 1500/222,4=6,74

Значения действующих высот необходимо принять следующими:

(днем);

(ночью);

(только днем);

(днем и ночью).

Тогда:

=

=

=

=

2. По графикам суточного хода критических частот для слоев F₂,F₁,E, определим частоты , , :

Для времени Для времени =04 ч:

=8,8 МГц =6 МГц

=5,3 МГц =---

=3,1 МГц =1,6 МГц

3. Рассчитаем МПЧ слоев F₂,F₁,E между точками передачи и приема:

; ;

МПЧ слоёв F₂,F₁,E при Т=16 ч: МПЧ слоёв F₂,F₁,E при Т=04 ч:

4. Определитм ОРЧ слоев F₂,F₁,E, учитывая следующее обстоятельство. Рассчитанные значения МПЧ обеспечивают отражение в 50% времени (медианные значения МПЧ). Для увеличения надежности отражения рабочую частоту уменьшают. Установлено, что для обеспечения отражения в 90% времени МПЧ для слоя F₂ необходимо уменьшить на 15%; для слоя F₁ – на 5%. Полученные частоты называют оптимальными рабочими частотами (ОРЧ). Для слоя Е значения МПЧ и ОРЧ совпадают, так как он по своим электродинамическим характеристикам является самым стабильным.

Тогда

; ; .

ОРЧ слоев F₂,F₁,E при Т=16 ч: ОРЧ слоев F₂,F₁,E при Т=04ч:

Определение напряженности поля ИВ. Существующие методы расчета напряженности поля ИВ являются приближенными. В инженерной практике наибольшее распространение получил метод А. Н. Казанцева, используемый для определения медианного значения напряженности поля ИВ на трассах, проходящих в средних широтах.

Расчет напряженности поля проводят обычно для одного (основного) луча, а действие других учитывают при оценке быстрых замираний. Основным называют луч, претерпевший наименьшее количество отражений от ионосферы и прошедший меньший путь в ней.

Следовательно, перед тем как начинать рассчитывать напряженность поля ИВ, необходимо определить основной луч для заданной радиотрассы. Для этого требуется найти все лучи, способные отражаться от слоев ионосферы, руководствуясь условием

,

где f – рабочая частота; f_мпч – МПЧ для слоя ионосферы, определенная ранее. Далее из всех отразившихся от слоев ионосферы лучей выбрать один, прошедший наименьший путь в ней.

Исходное выражение для определения действующего значения напряженности поля ИВ по методу Казанцева имеет вид

.

Здесь Р₁ – мощность, подводимая к антенне; G₁ – коэффициент усиления передающей антенны; r_л – расстояние, проходимое волной по основному лучу (по ломаной линии) между точками передачи и приема; – модуль коэффициента отражения от Земли; n – число отражений от ионосферы; Г – интегральный коэффициент поглощения в ионосфере.

Значение r_л определяется из выражения

.

Определим напряжённость поля ИВ днём при частоте =3,5 МГц:

3,5 МГц МГц

Значит, луч отражается от слоя E:

= + 4

Определим напряжённость поля ИВ ночью при частоте =3,5 МГц:

3,5 МГц

Значит, луч отражается от слоя E:

4

45,2

Определим напряжённость поля ИВ днём при частоте =8,5 МГц:

8,5 МГц

Значит, луч отражается от слоя E:

= + 4

Определим напряжённость поля ИВ ночью при частоте =8,5 МГц:

8,5 МГц

Значит, луч отражается от слоя :

+

=

Таблица 5

	f1 = 3,5 МГц			f2 = 8,5 МГц
	День	Ночь	День		Ночь
,мкВ/м	39 нВ/м	45,2	8,48		19,6

Выводы

При увеличении частоты величина напряжённости поля ИВ увеличивается, её значение в значительной степени зависит от времени суток, так как критические частоты для слоев Е,F₁,F₂ для дня и ночи имеют различные значения. С увеличением частоты сильно возросло значение интегрального коэффициента, который при расчёте оказывает влияние на напряженность поля ИВ.