 |
Распространение Радиоволн
|
 |
|
Земная поверхность, тропосфера и ионосфера оказывают сильное влияние на распространение радиоволн. Распространяющиеся волны разделяют на поверхностные и пространственные.
Поверхностные волны распространяются вблизи поверхности Земли, огибают ее вследствие дифракции, преломления и рассеяния в тропосфере. Пространственные волны - это волны, излучаемые под разными углами к поверхности Земли, они попадают в ионосферу, претерпевают в ней преломление и отражение на границах с ионосферными неоднородностями. Расстояние, на котором возможно осуществление радиосвязи, зависит от выбранной частоты, мощности передатчика, чувствительности приемника, типа и размещения антенной системы, условий распространения. Для конкретного радиооборудования и антенн, установленных на судне, основным фактором, определяющим дальность связи, является выбранная частота (длина волны). Радиоволны различных диапазонов распространяются на различные расстояния. Распространение радиоволн зависит от свойств атмосферы. |
||
|
|
||
|
||
| Толщина земной атмосферы равна десяткам тысяч километров Нижняя, наиболее плотная часть атмосферы называется тропосферой и простирается до высоты 10-12 км. Выше расположена стратосфера, верхняя граница которой 60-80 км. Далее находится ионосфера, которая характеризуется малой плотностью газа. Под действием солнечной радиации молекулы газа ионизируются, то еть распадаются на ионы и свободные электроны. Ионизированный газ обладает свойством электропроводности и может отражать радиоволны. Ионосфера неоднородна; некоторые ее слои ионизированы наиболее сильно. Ионосфера состоит из трех основных слоев: D,E,F. Степень ионизации зависит от интенсивности солнечной радиации, потока заряженных космических частиц, ультрафиолетового излучения некоторых звезд и космической пыли, что вызывает расщепление (ионизацию) нейтральных молекул на электроны и ионы, концентрация которых зависит от высоты и изменяется в различное время суток и года. Днем и в летнее время проводимость и толщина ионизированных слоев увеличивается, а ночью и в зимнее время степень ионизации уменьшается. Ионизация также изменяется вместе с солнечной активностью с периодом 11 лет (последний пик активности наблюдался в 2001 году); с ростом числа солнечных пятен активность слоев растет. На высотах 60-90 км в зимнее время днем образуется слой D с низкой концентрацией электронов, не более 103 эл./см3. Ночью он распадается вследствие рекомбинации ионов и электронов. Над слоем D располагается слой Е, имеющий на высоте 110-130 км концентрацию электронов от 104 эл./см3 в зимнее время, до 105 эл./см3 в летнее время. Иногда на высоте 95-125 км образуется слой с концентрацией электронов в несколько раз выше, чем в слое Е. Его называют спорадическим слоем Еs. Над слоем E имеется слой F, который в летнее время расщепляется на слой F1 c максимумом ионизации на высоте около 200-300 км и слой F2 c максимумом ионизации на высоте 350 км. Степень ионизации слоя F2 различна в летнее и изменяется в течение суток. Степень ионизации верхних слоев атмосферы сильно зависит от активности Солнца. В последнее годы с помощью искусственных спутников были обнаружены радиационные пояса Земли-области пространства вокруг нее, содержащие движущиеся с большими скоростями заряженные частицы. Внутренний пояс находится на расстоянии около 500-1600 км от Земли в области низких широт и простирается до высоты около 9000 км на более высоких широтах. Он состоит в основном из протонов. Внешний пояс находится на расстоянии около 13000 км и простирается до высот, равным нескольким радиусам Земли. В нем преобладают электроны. Слои D и F ночью исчезают, а слой F днем делится на два слоя: F1 и F2. Более низкие частоты отражаются нижними слоями ионосферы, а более высокие частоты проходят сквозь нижние слои и отражаются более высокими слоями. Частоты выше 30 Мгц проходят сквозь все слои ионосферы. Таким образом, каждый слой в каждое время имеет граничную частоту Fс, являющуюся наивысшей частотой, отражающейся в данное время от этого слоя. Частоты выше Fc проходят сквозь слой без отражения. Следует отметить, что для устойчивой связи в диапазоне коротких волн важно правильно выбрать частоту, так называемую "максимальную применимую частоту" (Maximum Usable Frequency - MUF), которая составляет около 85% от частоты Fc. Радиоволны, которые распространяются вдоль земной поверхности, называются поверхностными волнами, а радиоволны, распространяющиеся под различными углами к поверхности земли, называются пространственными. Пространственные волны или отражаются от ионосферы и возвращаются на землю или уходят в космическое пространство. Средние волны сильно поглощаются землей и ионосферой (слоем D), особенно днем. Вечером после захода солнца слой D исчезает и пространственный луч отражается от слоя F и возвращается на землю. Средние волны используют для связи на расстояние до 100 миль. Короткие волны сильно поглощаются землей при распространении вдоль земной поверхности, однако они хорошо отражаются от земли и ионосферы, что используется на практике. Дальнее распространение коротких волн иногда проходит путь нескольких последовательных отражений от ионосферы и земли. Днем более низкие частоты коротковолнового диапазона сильно поглощаются слоями D и E, а ночью, когда ионизация слабее, более высокие частоты слабо отражаются от слоя F, проходя сквозь него. Поэтому для связи днем используют более высокие частоты, а ночью - более низкие. Короткие волны используют для дальней связи. Ультракороткие волны (УКВ) не отражаются от ионосферы, проходя сквозь нее. Они также не огибают земную поверхность и крупные препятствия. Поэтому их используют для радиосвязи на сравнительно небольшие расстояния -20-30 миль. Дециметровые волны применяются для спутниковой связи и радиосвязи в пределах прямой видимости |
||
|
Radio Officer © 2002 Edition
|
 |
