Что такое декаметровые волны

Короткие волны

Короткие волны (также декаметровые волны) — диапазон радиоволн с частотой от 3 МГц (длина волны 100 м) до 30 МГц (длина волны 10 м).

Короткие волны отражаются от ионосферы с малыми потерями. Поэтому, путём многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли, они могут распространяться на большие расстояния. Короткие волны используются для радиовещания, а также для любительской и профессиональной радиосвязи. Качество приёма при этом зависит от различных процессов в ионосфере, связанных с уровнем солнечной активности, временем года и временем суток. Так днём лучше распространяются волны меньшей длины, а ночью — большей. Для связи между наземными станциями и космическими аппаратами они непригодны, так как не проходят сквозь ионосферу.

На коротких волнах наблюдаются замирания — изменение уровня принимаемого сигнала, они проявляются как кратковременное снижение амплитуды несущей частоты или вовсе пропадание последней. Замирания возникают из-за того, что радиоволны от передатчика идут к приёмнику разными путями, в разной фазе и, интерферируя на антенне приёмника, могут ослаблять друг друга.

Содержание

Влияние слоев ионосферы на распространение радиоволн в КВ-диапазоне

Слой F2 — самый верхний из ионизированных слоев ионосферы. Концентрация этого слоя повышается днем, летом она выше, чем зимой. Максимальное распространение для связи одним скачком до 4000 км. Чем выше концентрация слоя, тем более высокая частота может ещё отразиться от ионосферы. Максимальная частота, при которой происходит отражение, называется максимально передаваемой частотой — МПЧ. С увеличением угла отражения МПЧ увеличивается.

Слой F1 — существует только днем. Максимальное распространение для связи одним скачком до 3000 км. Ночью сливается со слоем F2.

Слой Е — отражающий слой, наименее подвержен солнечной активности. Максимальное распространение для связи одним скачком до 2000 км. МПЧ зависит только от угла отражения.

Слой Еs — слой Е спорадический. Возникает спорадически (изредка), чаще в экваториальных широтах. Характеристики как у слоя Е.

Слой D — самый нижний из ионизированных слоев ионосферы и единственный поглощающий слой для радиоволн КВ диапазона. Существует только днем. Ночью исчезает. При исчезновении слоя D ночью, становится возможен прием слабых и далеко расположенных радиостанций. Из-за уменьшения МПЧ отражаемой слоем F2 и увеличением помех из-за пропадания слоя D, ночью, профессиональная радиосвязь в КВ диапазоне затруднена.

«Аврора» — отражения радиоволн от северного сияния. Таким видом связи впервые воспользовался Румянцев Г. А., легендарный советский радиолюбитель, радиоспортсмен и конструктор.

Прогноз МПЧ — расчет МПЧ производится по месячным, пятидневным и ежедневным прогнозам. В России эти прогнозы выдаются Институтом земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова Российской Академии наук (ИЗМИРАН).

Вещательные диапазоны КВ

Радиовещание на КВ ведется на участках с длиной волны около:

Дневные поддиапазоны — 11, 13, 16, 19 метров, ночные — 75, 65, 52, 49, 41, 31 метр

Любительские диапазоны КВ

В первые десятилетия существования радио считалось, что волны короче 250 м малопригодны для практических целей. Поэтому весь КВ диапазон был предоставлен в распоряжение любителей-энтузиастов для экспериментов. Первым законодательным актом, регламентировавшим любительскую радиосвяэь, был «Закон о радио», принятый Конгрессом США в 1912 г. По мере совершенствования техники радиосвязи выяснилось, что при определенных условиях на КВ возможна связь на дальние расстояния даже при минимальной мощности передатчика. В настоящее время для любительской связи на КВ выделены строго определённые диапазоны частот, которые несколько отличаются для разных стран мира. Так, в Российской Федерации «Инструкция по регистрации и эксплуатации любительских радиостанций» устанавливает для любительской службы следующие диапазоны:

Ссылки

Источник

Декаметровые волны

Употребляется в документе:

Смотреть что такое «Декаметровые волны» в других словарях:

декаметровые волны — Радиоволны длиной 10 100 м. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины виды радиоволн … Справочник технического переводчика

декаметровые волны — dekametrinės bangos statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. decametric waves vok. Decameterwellen, f rus. декаметровые волны, f pranc. ondes décamétriques, f … Radioelektronikos terminų žodynas

Короткие волны — (также декаметровые волны) диапазон радиоволн с частотой от 3 МГц (длина волны 100 м) до 30 МГц (длина волны 10 м). Короткие волны отражаются от ионосферы с малыми потерями. Поэтому, путём многократных отражений от ионосферы и поверхности… … Википедия

КОРОТКИЕ ВОЛНЫ — (декаметровые волны) радиоволны в диапазоне длин волн от 10 до 100 м (30 3 МГц). На характер их распространения сильно влияет ионосфера Земли. Загоризонтное распространение К. в. осуществляется преим. путём их отражения от ионосферы или… … Физическая энциклопедия

Длинные волны — (также километровые волны) диапазон радиоволн с частотой от 30 кГц (длина волны 10 км) до 300 кГц (длина волны 1 км). Длинные волны распространяются на расстояния до 1 2 тысяч км за счёт дифракции на сферической поверхности Земли. Затем их… … Википедия

Средние волны — (также гектометровые волны) диапазон радиоволн с частотой от 300 кГц (длина волны 1000 м) до 3 МГц (длина волны 100 м). Средние волны (наряду с короткими) ― наиболее используемый диапазон для радиовещания (526,5 1606,5 кГц) с амплитудной… … Википедия

Сверхдлинные волны — Сверхдлинные волны радиоволны с длиной волны свыше 10 км. Они легко огибают Землю, слабо поглощаются земной поверхностью, хорошо отражаются от ионосферы. Содержание 1 Классификация 2 Применение и хозяйственная роль … Википедия

Ультракороткие волны — Запрос «УКВ» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Ультракороткие волны (УКВ) в современной практике это радиоволны из диапазонов метровых (МВ), дециметровых (ДМВ) и частично сантиметровых (СМВ) волн. Однако согласно советскому ГОСТ… … Википедия

Дециметровые волны — Антенна для приема дециметровых волн Дециметровые волны (ДМВ, UHF) частотный диапазон электромагнитного излучения, радиоволны с длиной волны от 1 м до 10 см, ч … Википедия

Сантиметровые волны — частотный диапазон радиоволн, с длиной волны в пределах от 1 до 10 см, и, частотой от 3 до 30 ГГц (сверхвысокие частоты, СВЧ, англ. SHF). Излучение этого диапазона находит разнообразные применения в современной технике. Например… … Википедия

Источник

Особенности распространения и области применения декаметровых волн

Поверхностные (земные) радиоволны, распространяющиеся непосредственно у поверхности Земли и частично за счет дифракции огибающие выпуклость земного шара, в декаметровом диапазоне при мощности радиопередатчика в несколько десятков киловатт могут быть приняты на расстояниях не более нескольких десятков километров. Декаметровые (короткие) волны распространяются в основном в виде пространственных ионосферных волн. При отражении от слоя F₂ радиоволна может перекрыть одним скачком расстояние. 4000 км (расстояние скачка измеряется вдоль поверхности Земли) (рис. 1.9). При отражении от слоев Е и Es максимальное расстояние скачка равно 2000 км. Проводимость ионосферы на коротких волнах сравнительно мала, и поглощение радиоволн в ионосфере при правильном выборе рабочей частоты оказывается небольшим. Благодаря этому короткие волны путем многократного отражения от ионосферы и поверхности Земли могут обеспечить связь между любыми точками на земном шаре без применения ретрансляторов (рис. 1.10).

Рис. 1.9. Пути распространения земной и ионосферных волн

Рис. 1.10. Распространение декаметровых волн на большие расстояния путем многократного отражения от поверхности Земли и ионосферы

Вместе с тем на декаметровых волнах невозможно организовать такие же широкополосные радиоканалы, как на УКВ. Декаметровые волны применяют для звукового вещания на большие расстояния, для построения магистральных телефонных линий большой протяженности в тех случаях, когда нецелесообразна организация УКВ радиолиний, а также для связи с морскими судами и самолетами.

При радиовещании на декаметровых волнах необходимо учитывать возможность появления так называемой зоны молчания. Минимальный угол падения , при котором еще возможно отражение радиоволны от ионосферы, называется критическим. Если расстояние между передающим и приемным пунктами мало, угол падения радиоволны на ионосферу может оказаться меньше и волна уйдет в мировое пространство (см. рис. 1.11). На поверхности Земли образуется зона молчания, в пределах которой прием сигналов на данной частоте невозможен. Зона молчания имеет вид кольца. Внутренняя граница зоны определяется максимальным расстоянием,

Рис. 1.11. Схема образования зоны молчания на декаметровых волнах

На декаметровых волнах электромагнитное поле в точке приема практически всегда образуется за счет сложения множества лучей. При угле падения на ионосферу, равном критическому, в точку приема приходит луч, испытавший «зеркальное» отражение в ионосфере, и множество лучей, рассеянных ионосферными неоднородностями. Многолучевость приводит к интерференционным замираниям, средний период которых на декаметровых волнах составляет около 1 с. Эти замирания могут иметь селективный характер, что приводит к искажениям принимаемого сигнала. Особенно заметные искажения за счет селективных замираний происходят при ослаблении уровня несущей частоты амплитудно-модулированного колебания, так как при этом сильно искажается форма огибающей сигнала. Эти искажения уменьшаются при использовании однополосной модуляции с подавленной несущей.

На декаметровых волнах помимо интерференционных наблюдаются поляризационные замирания, вызываемые изменением типа поляризации радиоволны при ее распространении в ионосфере. Средний период замираний на декаметровых волнах составляет секунды. Для борьбы с замираниями радиоприемные устройства снабжают автоматическими регуляторами усиления, которые изменяют усиление приемника при изменении уровня сигнала. Если уровень уменьшается, усиление приемника увеличивается, когда уровень сигнала растет, усиление уменьшается. При этом уровень сигнала на выходе приемника поддерживается неизменным. Однако при глубоких замираниях минимальный уровень сигнала на входе приемника может оказаться недостаточным для обеспечения необходимого отношения сигнал-помеха. На профессиональных радиолиниях для борьбы с замираниями дополнительно применяют разнесенный прием. При этом приемные антенны должны быть разнесены в пространстве на расстояние, примерно равное десяти длинам волн. При таком разнесении замирания сигналов на выходах антенн происходят взаимонезависимо. Кроме пространственного разнесения иногда используют поляризационное, при котором прием ведется одновременно на антенны, принимающие радиоволны с вертикальной и горизонтальной поляризациями.

При передаче коротких радиоимпульсов многолучевость может привести к появлению радиоэха. Эхо возникает, если запаздывание распространения сигнала по более длинному пути по сравнению с более коротким превышает длительность сигнала.

Частота, на которой работает радиолиния, называется рабочей. Наибольшая частота, которая может отразиться от ионосферы на данной трассе и в данное время, называется максимально применимой частотой (МПЧ) [1]. Эта частота должна соответствовать закону секанса. Для определения МПЧ необходимо знать длину трассы, высоту отражающего ионосферного слоя и зависимость его электронной концентрации от высоты. Максимально применимые частоты определяют по ионосферным прогнозам. Рабочая частота не может быть больше МПЧ, тай как радиоволны, частота которых больше МПЧ, от ионосферы не отражаются и уходят в мировое пространство. Чем выше рабочая частота, тем меньше поглощается энергия радиоволны в ионосфере. Это объясняется тем, что с ростом частоты уменьшается удельная проводимость ионизированного газа. Поэтому желательно, чтобы рабочая частота была наиболее близка к МПЧ. Наибольшая рабочая частота, обеспечивающая устойчивое отражение радиоволны от ионосферы на данной трассе и в данное время, называется оптимальной рабочей частотой. Зная мощность передатчика, минимально допустимый уровень сигнала и условия распространения радиоволн на трассе, можно определить наименьшие применимые частоты. Чем ближе выбрана рабочая частота к оптимальной, тем больше напряженность поля в точке приема.

Источник

Декаметровые волны

Короткие волны отражаются от ионосферы с малыми потерями. Поэтому, путём многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли, они могут распространяться на большие расстояния. Короткие волны используются для радиовещания, а также для любительской и профессиональной радиосвязи. Качество приёма при этом зависит от различных процессов в ионосфере, связанных с уровнем солнечной активности, временем года и временем суток. Так, днём лучше распространяются волны меньшей длины, а ночью — большей. Для связи между наземными станциями и космическими аппаратами они непригодны, так как не проходят сквозь ионосферу.

На коротких волнах наблюдаются замирания — изменение уровня принимаемого сигнала, они проявляются как кратковременное снижение амплитуды несущей частоты или вовсе пропадание последней. Замирания возникают из-за того, что радиоволны от передатчика распространяются к приёмнику разными путями, и поступают с разной фазой и, интерферируя на антенне приёмника, могут ослаблять друг друга.

Содержание

Влияние слоёв ионосферы на распространение радиоволн в КВ-диапазоне

Слой F2 — самый верхний из ионизированных слоёв ионосферы. Концентрация этого слоя повышается днем, летом она выше, чем зимой. Максимальное распространение для связи одним скачком до 4000 км. Чем выше концентрация слоя, тем более высокая частота может ещё отразиться от ионосферы. Максимальная частота, при которой происходит отражение, называется максимально применимой частотой (МПЧ). С увеличением угла отражения МПЧ возрастает.

Слой Es — слой Е спорадический. Возникает спорадически (изредка), чаще в экваториальных широтах. Характеристики как у слоя Е.

Слой D — самый нижний из ионизированных слоёв ионосферы и единственный поглощающий слой для радиоволн КВ диапазона. Существует только днем. Ночью исчезает. При исчезновении слоя D ночью, становится возможен прием слабых и далеко расположенных радиостанций. Из-за уменьшения МПЧ радиоволны отражаемой слоем F2 и увеличением помех из-за пропадания слоя D, ночью, профессиональная радиосвязь в КВ диапазоне затруднена.

Оптимальная рабочая частота оценивает максимальную частоту, которая должна использоваться для данной критической частоты и угла падения. Это частота, выбранная во избежание неоднородностей атмосферы.

Вещательные диапазоны КВ

Радиовещание на КВ ведется на участках с длиной волны около [1] :

Любительские диапазоны КВ

В настоящее время для любительской связи на КВ выделены строго определённые диапазоны частот, которые несколько отличаются для разных стран мира. Так, в Российской Федерации Решение Государственной комиссии по радиочастотам при Минкомсвязи России от 15.07.2010 № 10-07-01 [3] с изменениями согласно Решению ГКРЧ от 16 апреля 2018 года № 18-45-02 [4] устанавливает для радиостанций любительской службы на территории России следующие КВ-диапазоны:

Радиовещание на коротких волнах

В настоящий момент на русском языке на коротких волнах вещают государственные (теле-)радиокомпании стран Европы [5] :

а также религиозные радиоканалы:

Проект цифрового радиовещания в Арктике

Формат DRM — это единственный цифровой стандарт, разработанный для частот ниже 30 МГц. Преимущества [7] :

Источник

10 Особенности распространения коротких радиоволн

Лекция 10. Особенности распространения коротких радиоволн

Основной механизм распространения коротких волн. К диапазону KB (декаметровые волны) относят радиоволны с длиной волны от 100 до 10м. В отличие от более коротких волн, которые распространяются земной волной, декаметровые волны распространяются, в основном, путем отражении от ионосферы. Радиус действия земной волны в диапазоне коротких волн сравнительно невелик и при обычно используемых мощностях передатчиков не превышает нескольких десятков километров. Это обусловлено потерями в полупроводящей поверхности Земли и большими потерями в процессе дифракции вдоль Земли.

Но короткие волны могут распространяться на многие тысячи километров путем многократных последовательных отражений от ионосферы и Земли (рис.10.1), и для этого не требуются передатчики большой мощности.

Это уникальное свойство диапазона KB и используется для построения систем дальней связи. Кроме радиосвязи декаметровые волны широко используются для радиовещания, дальней (загоризонтной) радиолокации, исследования ионосферы и др. Однако ряд неблагоприятных особенностей распространения снижает эффективность использования этого диапазона. К таким особенностям следует отнести: многолучевость, сопровождающуюся глубокими замираниями; ограниченность неискаженной полосы передачи и скорости телеграфирования; подверженность влиянию ионосферных возмущений и др.

Рабочие частоты. Одной из основных особенностей KB радиолиний является ограничение рабочих частот, как со стороны высоких, так и низких значений, причем обе границы зависят от изменчивой структуры ионосферы, В результате на KB линиях, в отличие от линий других диапазонов, возникает необходимость периодической смены рабочих частот в соответствии с изменяющимся состоянием ионосферы. Верхняя граница рабочих частот определяется тем, что декаметровые волны, особенно коротковолновая часть этого диапазона (λ≤30 м), весьма критичны по условиям отражения от ионосферы. Максимальная частота, при которой отраженная от ионосферы волна может быть принята в заданном пункте приема, называется максимально применимой частотой (МПЧ). МЧП определяется как максимум произведения критической частоты (эквивалентной частоты вертикального падения) f_кр на секанс угла падения волны на слой ионосферы secφ₀. МПЧ = ( f_кр secφ₀)_max.

Рекомендуемые файлы

Процент времени существования однотипных моделей

Процент времени существования однотипных моделей распространения

Из данных табл.10.1 следует, что относительное время существования однотипных моделей в значительной мере зависит от длины трассы, причем наиболее неблагоприятные модели 4 и 5 с запаздывающими сигналами гораздо чаще- наблюдаются на трассах протяженностью, отличной от 3000 км. Вероятность появления каждой из моделей зависит не только от длины трассы, но и от уровня солнечной активности, что позволяет на основе прогноза относительного числа солнечных пятен прогнозировать процент времени существования той или иной модели распространения.

Замирания и разнесенный прием. В диапазоне KB, как и в других диапазонах, прием всегда сопровождается непрерывным изменением уровня сигнала в точке приема во времени, т.е. замираниями. Замирания на КВ линиях имеют интерференционное и поляризационное происхождение, а также связаны с изменением поглощения в ионосфере и фокусировкой и дефокусировкой волн на ионосферных неоднородностях. Основными причинами интерференционных замираний являются: интерференция нескольких волн, претерпевших различное число отражении от ионосферы (рис.10.3,а); интерференция рассеянных компонент волны (рис.10.3,б); интерференция обыкновенной («О») и необыкновенной («Н») составляющих волны (рис.10.3,в). Поляризационные замирания наблюдаются как при приеме одного луча, так и при многолучевой структуре поля. В диапазоне KB интерференционные и поляризационные замирания обычно протекают как быстрые; медленные замирания приписывают процессам медленных изменений поглощения; замирания за счет изменения условий фокусировки лучей не имеют регулярного среднего периода.

На KB радиолиниях основные характеристики быстрых замираний (частота и глубина замираний, масштабы пространственной и частотной корреляций и др.) существенно изменяются даже в течение относительно коротких интервалов времени, т.е. быстрые флуктуации сигнала представляют нестационарный процесс. Это обусловлено сменой моделей распространения, от которых зависят статистические характеристики принимаемого сигнала. Так. при моделях 4 и 5 интерферируют сигналы, соизмеримые по амплитуде. При однолучевой модели 1 замирания вызываются интерференцией магнитоионных составляющих, из которых одна («н»-я) обычно сильно ослаблена. Во время существования модели 2, для которой характерен прием рассеянного поля, замирания обусловлены интерференцией большого числа элементарных рассеянных волн со случайным распределением фаз. На трассах разной протяженности преобладают модели разных типов, соответственно изменяются и типовые статистические характеристики замираний. Различные виды статистического распределения мгновенных значений уровня сигнала обусловливают существенно различное качество работы радиолиний.

Разнесенный прием. Для повышения устойчивости работы КВ линии связи при наличии замираний обычно используют прием на разнесенные антенны и в некоторых случаях разнесение по поляризации, В диапазоне декаметровых волн в направлении, перпендикулярном трассе, масштаб пространственной корреляции замираний составляет (10. 25)λ. Из-за ограниченности площади антенных полей расстояний между двумя приемными антеннами обычно выбирают около 10λ. Выигрыш в устойчивости работы, получаемый за счет применения разнесенного приема, существенно зависит от статистической структуры поля.

Для примера, на рис.10.5 показана зависимость эффективности унесенного приема Q от допустимой вероятности ошибок р при передаче дискретной информации для двух моделей распространения. Значение Q показывает, во сколько раз (на сколько децибел) необходимо увеличить мощность передатчика при одинарном приеме, чтобы получить то же качество работы p что и при разнесенном приеме. Из рис.10.5 видно, что эффективность разнесенного приема при интерференционной структуре поля (модели 4 и 5 с запаздывающими сигналами) значительно больше, чем при рассеянной, и может достигать 36 дБ. В этом случае использование разнесенного приема эквивалентно увеличению мощности передатчика в 4000 раз. Пространственно- или поляризационно-разнесенный прием не может быть использован для борьбы с медленными замираниями, поскольку этим замираниям не свойственны пространственная и поляризационная избирательности. При расчете коротковолновых линий медленные замирания необходимо учитывать независимо от системы приема. Кроме случайных изменений амплитуды поля на коротковолновых радиолиниях всегда имеют место частотно-селективные замирания, при которых нарушается статистическая связь между флуктуациями амплитуд отдельных составляющих спектра сигнала, т.е. возникают искажения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в пределах передаваемой полосы частот. В зависимости от структуры поля в точке приема (моделей распространения) и требовании к равномерности АЧХ сигнала неискаженная полоса передачи характеризуется значениями от 100 Гц-до 2. 3 кГц. По сравнению с диапазоном УКВ коротковолновый тракт распространения значительно более узкополосный.

Время запаздывания. Магистральные линии связи в диапазоне декаметровых волн используются в основном для передачи информации в дискретной форме (дискретный телефон, телеграф, фототелеграф, передача данных), т.е. работа ведется импульсными посылками определенной длительности. В результате влияния тракта распространения длительность импульса в точке приема отличается от исходной, т.е. имеют место временные искажения. Временные искажения импульсных посылок наиболее существенны в тех случаях, когда в точку приема приходит несколько волн с соизмеримыми амплитудами и значительным временем запаздывания (модели распространения 4 и 5).

Время запаздывания ∆t_max, для этих моделей изменяется в широких пределах зависимости от длины трассы, соотношения между рабочей частотой и МПЧ, времени суток, сезона, уровня солнечной активности. Расчеты показывают, что максимальные значения ∆t_max на трассах протяженностью 1500, 3000 и 4000 км могут достигать соответственно 2,8; 1,5; 2 мс. Если принять, что исправляющая способность аппаратуры равна 40 %, то минимально допустимые длительности импульсов должны быть в 2,5 раза больше указанных значений ∆t_max, т.е. составлять 7; 3,75 и 5 мс. Следовательно, скорость передачи дискретной информации на KB линиях связи протяженностью 1500, 3000 и 4000 км ограничены соответственно значениями 143, 267 и 200 бит/с. Отметим, что такие ограничения получаются при максимально возможных значениях времени запаздывания ∆t_max. При этом общая скорость работы достигает 1200 бит/с на трассах протяженностью около 3000 км и 600 бит/с на трассах длиной 1000-2000

Влияние ионосферных возмущений. Существенное влияние на работу KB радиолиний оказывают ионосферные возмущения. В средних широтах наиболее опасными являются отрицательные возмещения, когда Критические частоты слоя F2 понижаются более чем на 20%. Это понижение f_кр F 2 сужает применимый диапазон рабочих частот, поскольку значения МПЧ приближаются к НПЧ. Кроме того, диффузность слоя F2 повышает глубину и скорость замираний сигнала за счет увеличения рассеяния. Непрохождение волн на среднеширотных радиолиниях при ионосферных возмущениях наблюдается обычно в тех случаях, которые и в отсутствие возмущений являются наиболее неблагоприятными для связи: ночные часы, часы вечерней и особенно утренней полутени, большая долготная протяженность трассы и др.

Основными мероприятиями по улучшению работы среднеширотных радиолиний в периоды ионосферных возмущений являются оперативная смена рабочих частот; повышение эффективности технических средств, в частности увеличение мощности передатчика до нескольких десятков киловатт вместо мощности несколько ватт, необходимой для работы в отсутствие возмущений; применение на радиолиниях большой протяжённости ретрансляции через пункты, расположенные в более южных широтах, где критические частоты, как правило, имеют меньшие отрицательные возмущения и длительность возмущенных периодов также меньше. Перечисленные выше мероприятия непригодны для борьбы с «вспышками» поглощения, так как они сопровождаются столь резким увеличением поглощения, что работа KB радиолинии оказывается вообще невозможной. На радиолиниях, проходящих в высоких широтах, в периоды сильного поглощения (зональное поглощение и поглощение в полярной шапке) прямая радиосвязь в диапазоне декаметровых волн не может быть обеспечена даже при применении высокоэффективных технических средств. Для поддержания связи в этих случаях рекомендуют применять ретрансляцию через пункты, расположенные; в средних и южных широтах, а также резервирование с помощью механизмов распространения, не подверженных влиянию ионосферных возмущений: тропосферного или ионосферного рассеяния.

Расчет KB радиотрассы. Углы наклона траектории ∆ и максимально применимые частоты на коротковолновых радиолиниях можно рассчитать, выбирая за основу экспериментальные данные вертикального зондирования ионосферы. Пересчет этих данных на наклонное падение достаточно сложен и обычно проводится с использованием ряда приближений. В простейшем случае, когда пренебрегают сферичностью ионосферы и влиянием магнитного поля Земли, для пересчета используют закон секанса. На частотах, обычно применяемых на среднеширотных радиолиниях, такие значения h_Д, для действующих высот отражения слоя F2 могут быть приняты:

Максимально применимые частоты рассчитывают для каждого слоя ионосферы и наибольшее значение из них определяет МПЧ трассы. На протяженных радиолиниях, когда волна приходит в точку приема за счет нескольких отражений от ионосферы, МПЧ определяют для каждой области отражения и наименьшая из этих частот является МПЧ всей трассы в целом.

Расчет напряженности поля. Ослабление поля на KB радиолиниях вызвано расходимостью волны, поглощением в ионосфере, отражением от поверхности Земли и другими причинами. Одним из основных методов расчета напряженности поля является метод, предложенный А.Н. Казанцевым. Наибольшую точность этот метод обеспечивает при расчете трасс, проходящих в средних широтах. В соответствии с указанным методом действующее значение напряженности поля в точке приема

Чем больше степень ионизации ионосферы (f_к_p E ), тем больше ее удельная проводимость и больше поглощение. Чем больше длина трассы, тем больший путь проходит волна в неотклоняющих слоях и тем больше поглощение. Из формулы следует, что с уменьшением f_p возрастают потери, так как растет проводимость ионосферы. Второе слагаемое в формуле оценивает отклоняющее поглощение при отражении волны от слоя F2. Коэффициент В_F₂ зависит от протяженности трассы и действующей высоты отражения волны (рис.10.7).

Из рисунка видно, что при увеличении r значения В_F₂ уменьшаются, т.е. уменьшается поглощение. Это можно объяснить тем, что на более длинных трассах используются волны с более пологими траекториями, которые меньше проникают вглубь отражающего слоя и меньше поглощаются.

Для диапазона KB характерно наличие мертвой зоны, в пределах которой регулярный прием невозможен, так как радиус действия земной волны обычно меньше, чем наименьшее расстояние, перекрываемое по Земле ионосферной волной. Внутренний радиус этой зоны устанавливают путем расчета напряженности поля земной волны. Рассчитывая напряженность поля на разных расстояниях от передающей антенны, определяют то расстояние, при котором уровень поля равен минимально допустимому значению. Внешний радиус устанавливается по критическому углу падения волны на ионосферу. Если в первом приближении отражающий слой ионосферы считать достаточно тонким, то внешний радиус мертвой зоны можно оценить по приближенной формуле

Из формулы видно, что на частоте f_p = f_кр внешний радиус мертвой зоны равен нулю. С возрастанием частоты радиус г_мз увеличивается, достигая максимального значения на частоте f_р равной МПЧ.

Волновое расписание. Количественная оценка крайних частот рабочего диапазона (МПЧ и НПЧ) обычно производится на основе проектных материалов. Верхняя граница рабочего диапазона определяется с помощью часовых медианных значений МПЧ. Однако, работая на частоте, равной месячной медианной МПЧ данного часа суток, можно в этот час получить отражение волны от ионосферы примерно лишь в 50% дней данного месяца из-за флуктуации критических частот и высот слоев от дня ко дню. Частота, обеспечивающая связь по условиям отражения в течение 90% времени за месяц, называется оптимальной рабочей частотой (ОРЧ) и является верхним пределом рабочего диапазона частот при составлении волнового расписания. Статистическая обработка наблюдений показала, что при спокойном состоянии ионосферы ОРЧ должна быть ниже месячной медианной МПЧ слоя F2 на 10. 20%. Однако флуктуации слоя F2 не всегда одинаковы: они изменяются от дня к ночи и зависят от географического положения точки наблюдения. Поэтому более точно расчет ОРЧ ведут по данным о флуктуациях МПЧ и специальным номограммам, приводимым в месячном прогнозе распространения радиоволн. Такие уточнения наиболее важны для радиолиний, проходящих и полярных областях, где флуктуации особенно велики и ОРЧ может быть ниже МПЧ на 40%

Для каждой радиолинии согласно международным правилам выделяется ряд фиксированных частот. Для протяженных магистральных линий число таких частот достигает не более четырех-пяти, а для менее ответственных линий – двух…трех.

На каждый месяц составляется волновое расписание, которое устанавливает, на каких из выделенных частот следует работать в различные часы суток. Для этого по данным прогноза рассчитываются и строятся зависимости ОРЧ и НПЧ от времени суток – рис.10.8.

В каждый данный период времени работа может вестись на любой частоте не выше ОРЧ и не ниже НПЧ. Из закрепленного набора частот для равных периодов суток выбираются частоты ближе к ОРЧ, так как при этом выше устойчивость работы. Наиболее трудно составить волновое расписание на протяженных линиях, ориентированных примерно вдоль параллелей в часы частичной освещенности трассы, так как состояние ионосферы на западном и восточном участках трассы различно. На неосвещенном участке предутренний минимум электронной концентрации слоя F2 обусловливает низкие значения ОРЧ для всей линии. В то же время на освещенной части происходит большое поглощение, поэтому НПЧ оказываются высокими. На наиболее трудных линиях НПЧ бывают выше ОРЧ. В таких случаях прямая связь оказывается не возможной, и используют ретрансляцию через пункт расположенный примерно в середине трассы.

Углы возвышения и требования к диаграммам направленности антенн

Источник