Распространение коротких радиоволн

Условия распространения КВ ( ).

Поверхностный луч слабо огибает землю и сильно затухает в ней, т.к. с повышением частоты ее проводимость резко уменьшается. Дальность распространения поверхностного луча редко превышает 100 км.

Пространственные лучи отражаются от высоких слоев или и возвращается на Землю на значительных расстояниях от передатчика. Поэтому вокруг него возникает кольцеобразная зона молчания, в которой не действует ни земной, ни пространственный луч. Ее ширина составляет от нескольких сот до нескольких тысяч километров. Зона действия пространственных лучей, в принципе, не ограничена, т.к. они могут многократно отражаться от ионосферы и от Земли (совершать несколько скачков).

Рис. 4.7 Распространение КВ

Замирания. Также как и в диапазоне СВ причиной замирания является интерференция двух лучей, но на КВ это пространственные лучи прошедшие различные пути (дальний фединг) (рис. 4.8). Их длительность – до десятков секунд. Для борьбы с ними используются те же меры, что и в диапазоне СВ, а также прием на 2 – 3 антенны, разнесенные на расстояние на несколько длин волн. Вероятность одновременного замирания во всех антеннах очень мала.

Рис. 4.8 К возникновению дальнего фединга

Кроме интерференционных, на КВ наблюдаются и поляризационные замирания. При растворении КВ в ионосфере происходит изменение направления вектора и связанных с ним векторов . Если направление поляризации (вектора Е) окажется перпендикулярным приемной антенне, приема не будет. Замирания не сказываются, если антенна имеет вертикальную и горизонтальную части.

Исследованием замираний и разработкой методов борьбы с ними занимались советские ученые А.В. Щукин, В.А. Котельников, В.И. Сифонов.

Радиоэхо. Малое затухание КВ в ионосфере создает условия для сверхдальнего их распространения за счет многократного отражения от Земли и ионосферы. Это может привести к приему эхосигнала обогнувшего землю. Разлучают прямое и обратное кругосветное эхо в первом случае эхо сигнал и сигнал принимается из одного направления, во – втором – из противоположных. Это показано на (рис. 4.9) без многократных отражений.

Рис. 12.9

1) Прямой сигнал.

2) Прямой эхо сигнал;

3) Обратный сигнал

Поскольку каждые 1000 км сигнал проходит 3 мс, запаздывание прямого эхосигнала составляет 120 мс. Это может привести к искажениям, связанным с дублированием коротких импульсов при фототелеграфной или телеграфной связи.

Для устранения эхосигналов используют остронаправленные в вертикальной плоскости антенны. Этому способствует и правильный набор рабочей длинны волны.

Ионосферные возмущения нарушают структуру или полностью разрушают слой . Это приводит к ухудшению или полному прекращению связи на КВ, в основном в приполярных широтах. Для борьбы с нарушениями связи повышают мощность РПДУ, варьируют рабочими частотами, организуют ретрансляцию в обход области возмущений. В самолетных радиостанциях дальней связи на этот случай предусмотрено применение средневолновых блоков.

Изменения солнечной активности приводит к изменениям электронной концентрации, а значит высоты отражающего слоя и поглощения в ионосфере. Регулярные изменения с 11 – летним периодом прогнозируется заранее. На период изменений производят смену рабочих частот. Нерегулярные изменения требуют оперативного маневрирования.

Эффект Кабанова. В 1946 году советский ученый Н.И. Кабанов установил возможность приема пространственных лучей КВ отраженных от Земли и возвратившихся в точку излучения через ионосферу. Это явление используется для дальней радиолокации и наклонного зондирования ионосферы.

Выбор рабочих частот. Для осуществления связи на КВ с радиостанцией, координаты которой известны, необходимо так выбрать оптимальную рабочую частоту, чтобы отражение луча происходило в определенной точке (точках) ионосферы и чтобы затухание было незначительным. Чрезмерное повышение частоты (укорочение волны) может привести к невозвращению луча или к прекращению связи в следствие расширения зоны молчания. Максимальная частота, при которой еще возможна связь на данное расстояние в одном направлении называется максимальной применимой частотой – МПЧ ( ).

Выбор чрезмерно низкой частоты (длинной волны) приводит к возрастанию затухания и к отражения от более низких слоев. Это приводит к необходимости повышения мощности излучения. Наименьшая частота пригодная для связи в данных условиях обозначается: НПЧ ( ). Оптимальная рабочая частота ОРЧ ( ), выбирается между ними: .

При выборе рабочих частот используют графики радиопрогнозов, на которых показано изменение МПЧ и НПЧ в зависимости от времени в точке отражения. Каждой радиолинии КВ выделяется, как минимум, две волны: дневная – от 10 до 25 м и ночная – от 35 до 100 м, а иногда и «сумеречная» - от 25 до 35 м. Смена волн производится зимой и летом, а также в период изменения солнечной активности. Распределением частот ведают органы Министерства связи СССР.

Сравнительные особенности.

Достоинства:

1). Расширение диапазона по сравнению с СВ в 10 раз и возможность применения направленных антенн позволяет резко увеличить число одновременно работающих каналов.

2). Малое затухания КВ в ионосфере позволяет обеспечить дальнюю связь при сравнительно малой мощности РПДУ.

3). Низкий уровень атмосферных и промышленных помех.

Недостатки:

1). Наличие зоны молчания.

2). Интерференционное и поляризационное замирания.

3). Нестабильность условий распространения и необходимость смены рабочих частот.

Область применения. КВ весьма широко используется главным образом для дальней связи всех видов, в том числе космической, а также для радиовещания. В гражданской авиации КВ используется в самолетах и наземных каналах связи средней и большой протяженности.