Основы распространения радиоволн и антенно- фидерные устройства

радиосвязи
ТЕМА № 1. Основы распространения

радиоволн и антенно- фидерные устройства.

ЗАНЯТИЕ № 2. Особенности распространения радиоволн различных диапазонов частот.

ионосфере

2. Особенности распространения радиоволн ДВ,СВ, КВ диапазонов.

Особенности распространения радиоволн УКВ диапазона в пределах
прямой видимости и за ее пределами

Радио и связь, 1984
2. Особенности распространения радиоволн различного диапазона

Воронеж: ВПИ, 1990

- газообразная оболочка, окружающая Землю и вращающаяся вместе с ней

как единое целое. На распространение радиоволн влияет в основном часть атмосферы, простирающаяся на 1000 км.

Тропосфера – самая нижняя область атмосферы – простирается в средних широтах до высот 10-12 км, в экваториальных – до 16-18 км и в полярных – до 7-10 км.

Стратосфера - область атмосферы - располагается над тропосферой до высот 50-60 км. Она отличается от тропосферы законом распределения температуры.

Ионосфера - область атмосферы - располагается над стратосферой до верхней границы атмосферы. Отличается от нижних областей наличием значительного количества свободных зарядов – электронов и ионов.

Плотность нейтральных частиц в атмосфере меняется за счет регулярных и нерегулярных изменений температуры в пространстве и во времени, а также за счет перемещения воздушных масс.

Ne (1/м3)
эффективная частота соударений

νэфф (1/с) электронов с тяжелыми частицами (положительными ионами и нейтральными молекулами и атомами).

Основным источником ионизации газов в атмосфере является солнечная радиация в виде фотонов, энергия которых равна
hС0/λu ,
где h – постоянная Планка,
С0 – скорость света в свободном пространстве;
λu < 0,134 мкн – длина волны ионизирующего излучения.

В простейшем случае процесс фотоионизации протекает по схеме
Г + hС0/λu → Г+ + е,
где: Г – нейтральная частица;
Г+ – положительный ион;
е - электрон.

1. Строение ионосферы, преломление и отражение волн в ионосфере.

процессов, наиболее важным из которых является процесс рекомбинации.

Рекомбинация происходит

за счет хаотического теплового движения, когда частицы с разноименными зарядами оказываются настолько близко друг к другу, что соединяются, превращаясь в нейтральные молекулы и атомы:
Г+ + е → Г + hC0/ λu
В идеализированном случае распределение Ne(h) имеет один максимум Ne max на конечной высоте в атмосфере (рис. 1) ( простой слой или слой Крючкова-Чепмена).

1. Строение ионосферы, преломление и отражение волн в ионосфере.

выше - внешней.

В реальной атмосфере распределение Ne(h) имеет сложный характер

(рис.2).

1. Строение ионосферы, преломление и отражение волн в ионосфере.

величинах электронной плотности Ne и угла падения волны на слой

ионосферы, может быть определена из выражения:

Для нормального падения радиоволны на ионосферу (θ = 00):

Максимальная частота, при которой волна ƒ отражается в случае вертикального падения на ионосферу, называется критической частотой ƒкр.
Если рабочая частота больше критической, то отражения не происходит, и волна уходит в космическое пространство.

1. Строение ионосферы, преломление и отражение волн в ионосфере.

плотности ионосферы при наклонном падении может отразиться волна, частота которой

в SEC θ раз превышает частоту волны, отражающейся при вертикальном падении на слой.

Это соотношение называется законом секанса.

1. Строение ионосферы, преломление и отражение волн в ионосфере.

электронная плотность требуется для отражения и тем на большей высоте

происходит отражение (рис.3).

1. Строение ионосферы, преломление и отражение волн в ионосфере.

ослабление при отражении от ионосферы и от поверхности Земли. Согласно

теории сферического волновода, зависимость поля от расстояния имеет вид, показанный на рис. 4.

Рис 4. Рис. 5

2. Особенности РРВ ДВ, СДВ, СВ и КВ диапазонов. Особенности РРВ УКВ диапазон в пределах прямой видимости и за ее пределами.

Особенности РРВ УКВ диапазон в пределах прямой видимости

и за ее пределами.

Особенности распространения ДВ и СДВ:

относительно малое затухание поля в тракте распространения;

устойчивость по отношению к ионосферным возмущениям;

малая частотная емкость позволяет применять только телеграфные
системы с малыми скоростями телеграфирования.

Большое применение эти частоты находят в системах дальней навигации и передачи сигналов точного времени, что объясняется большой стабильностью амплитудных и фазовых характеристик поля.

СДВ и ДВ отражается от нижней границы ионосферы, не проникая сколько-нибудь глубоко в толщу, т.о. можно сказать, что СДВ и ДВ распространяются в сферическом волноводе, нижней стенкой которого является поверхность земли, а верхней – днем слой D, ночью слой Е.

кГц (100 – 1000 м). Однако СВ не могут отражаться

от нижних границ ионизированной области, что характерно для СДВ и ДВ, а заметно проникают в толщу ионосферы, преломляясь и описывая криволинейную траекторию.

Особенности распространения СВ.
А. Поглощение в ионосфере. Суточные колебания напряженности поля.
Б. Случайные колебания напряженности поля (замирания).
В. Сезонные колебания напряженности поля.

2. Особенности РРВ ДВ, СДВ, СВ и КВ диапазонов. Особенности РРВ УКВ диапазон в пределах прямой видимости и за ее пределами.

на коротких волнах.
Г. Наличие радиоэхо
Особенности распространения коротких волн.

антенн;

- использование автоматических регулировок усиления в приемной
аппаратуре;

- прием

на разнесенные антенны (сигналы после выделения в своих
приемниках складываются);

- для борьбы с селективными замираниями применяется дублирование
радиопередач на частотах, отличающихся друг от друга на 600 и более
герц.

Методы борьбы с замираниями:

расстояния, при условии организации связи в пределах прямой видимости при

высоко поднятых антеннах иди между самолетами.
В любом случае для уверенного приема необходимо, чтобы приемная антенна попадала в зону прямой видимости (”освещенную зону“).

Существенное влияние на распространение УКВ оказывает рефракция – явление отклонения УКВ от прямолинейного распространения из-за неоднородного состава атмосферы.
Рефракция может быть отрицательной, положительной , критической и сверхрефракцией .

Особенности распространения УКВ в пределах прямой видимости

литературе.

2. Тема следующего занятия 1/3 «Общие сведения об антенно-фидерных

устройствах»