Особенности распространения радиоволн СЧ диапазона
В диапазоне СЧ (0,3…3 МГц) дальность РРВ с помощью поверхностных волн обычно не превышает 1500 км, так как потери в почве возрастают с повышением частоты.
Пространственные волны этого диапазона в дневное время сильно поглощаются в слое D ионосферы. Ночью поглощение меньше и пространственное РРВ СЧ диапазона возможно на расстояния до 2…3 тыс. км. Однако в силу одинакового порядка значений напряженности поля поверхностной и пространственной волн, ночью возможны глубокие интерференционные замирания радиосигнала СЧ диапазона.
Особенности распространения радиоволн ВЧ диапазона (3…30 МГц)
Поверхностные волны ВЧ диапазона сильно ослабляются из-за значительных потерь энергии радиоволн в почве, поэтому с их помощью дальность передачи информации невелика (не более 100 км).
Пространственное распространение радиоволн ВЧ диапазона с повышением частоты улучшается благодаря уменьшению потерь в ионосфере.
Радиоволны разной длины могут отражаться от разных слоев ионосферы, либо вовсе не отражаться. Для количественной оценки этого явления введено понятие критической частоты fкр радиосигнала, как максимальной частоты радиосигнала, который при вертикальном излучении (α = 90°) отражается от ионосферы и возвращается на Землю (рис. 1.13). Для каждого ионосферного слоя существует своя критическая частота, зависящая от степени ионизации ионосферы. Радиоволны с частотами f > fкр пронзают ионосферу и уходят в космическое пространство.
f >fкр
f > fМПЧ
f ≤ fМПЧ
250-500 км f ≤fкр F2
200-230 км F1
100-130 км E
60-80 км α = 90° D
α < 90°
Земля
Рис. 1.13. Отражающая способность ионосферы
При уменьшении угла излучения α возрастает максимальная частота fмакс отраженного радиосигнала, называемая максимальной применимой частотой (МПЧ) (рис. 1.13).
При уменьшении частоты радиосигнала возрастает поглощение энергии радиоволны и, соответственно, уменьшается энергия отраженной радиоволны. Минимальная частота радиосигнала fмин, которая не полностью поглощается в ионосфере, называется наименьшей применимой частотой (НПЧ).
Таким образом:
-для каждой радиолинии определяются свои значения МПЧ и НПЧ,которые изменяются в зависимости от времени суток, сезона и года цикла солнечной активности.
- динамический диапазон рабочих частот радиолинии на каждый сеанс передачи информацииопределяется значениями МПЧ и НПЧ на интервал времени проведения этого сеанса передачи:fмин … fмакс.
Ионосферные слои представляют собой не зеркальные, а шероховатые (неоднородные и неровные) поверхности, поэтому радиоволны отражаются от них в разных направлениях, т. е. имеет место рассеянное (диффузное) отражение (рис. 1.14), приводящее к рассеянию энергии радиоволны, падающей на ионосферу, и тем самым уменьшающее энергию отраженной радиоволны.
250-500 км F2
200-230 км F1
100-130 км E
60-80 км D
Земля
Рис. 1.14. Многомодовость и диффузность
распространения радиоволн
Из анализа особенностей распространения поверхностных и пространственных радиоволн ВЧ диапазона следует, что между сравнительно небольшой зоной распространения поверхностной волны и территорией, на которую приходят пространственные волны, образуется "зона молчания" (рис. 1.15), т.е. зона, до которой не доходят поверхностные волны и которую «перескакивают» пространственные волны.
Распространение радиоволн ВЧ диапазона характеризуется многолучевостью распространения, определяемой рядом факторов:
- наличие поверхностной и пространственной волн (рис. 1.15);
- диффузность отражения радиоволны от ионосферы (рис. 1.14;
- магнитоионное расщепление отраженной радиоволны на обыкновенную и необыкновенную волны;
- многомодовость распространения, т.е. распространение с разным числом отражений от Земли, с отражением от разных ионосферных слоев, с неоднократным отражением от Земли и разных ионосферных слоев (рис. 1.14).
250-500 км F2
200-230 км F1
100-130 км E
60-80 км D
Зона
молчания
Земля
Рис. 1.15. Зона молчания
Многолучевость распространения радиоволн ВЧ диапазона приводит к возникновению интерференционных замираний радиосигнала в месте приема.
Существенное влияние на условия РРВ ВЧ диапазона оказывают ионосферные возмущения, вызванные процессами на Солнце. Они приводят к резкому повышению степени ионизации как отдельных ионосферных слоев (авроральные возмущения), так и ионосферы в целом (возмущения типа «Полярная шапка») на широтах выше 60° сгш, экранируя верхние слои ионосферы и поглощая, и рассеивая энергию радиоволн ВЧ диапазона.
Особенности распространения радиоволн ОВЧ и более высокочастотных диапазонов (30…300 МГц и выше)
Общим для радиоволн ОВЧ и более высокочастотных диапазонов является сильное поглощение поверхностных волн в земле, слабая дифракция и отсутствие регулярных отражений радиоволн от ионосферы и тропосферных неоднородностей.
Радиоволны ОВЧ и более высокочастотных диапазонов распространяются подобно свету прямолинейно и требуют обеспечения геометрической видимости между пунктами передачи информации. Дальность прямой видимости r определяется по формуле
где h1 и h2 – высоты поднятия антенн (объектов) системы передачи (извлечения) информации.
Пространственные волны ОВЧ и более высокочастотных диапазонов, т.е. радиоволны, излученные под углом к земной поверхности, уходят в заатмосферное (космическое) пространство практически без изменения траектории. Однако радиоволны этих диапазонов могут рассеиваться тропосферными неоднородностями. В этом случае дальность передачи информации может достигать нескольких сотен километров и более.
Неоднородности существуют и на больших высотах, в ионосфере, где они проявляются в неравномерности концентрации свободных электронов и в них тоже происходит рассеяние радиоволн. В этом случае ионосферное рассеяние позволяет обеспечить передачу информации на расстояниях 1...2 тыс. км.
Поверхностные волны ОВЧ и более высокочастотных диапазонов могут отражаться от земной поверхности и местных предметов, что приводит к многолучевости и, как следствие – к интерференционным замираниям радиосигнала.
Таким образом, радиоволны всех диапазонов могут распространяться поверхностной и пространственной волной и при распространении в среде РРВ в большей или меньшей степени испытывают поглощение, рассеяние и имеют многолучевой характер распространения.
Преимущественный способ распространения радиоволн различных диапазонов приведен в табл.1.1.
Таблица 1.1
Дата добавления: 2020-12-11; просмотров: 565;