сти ведения радиосвязи в зимние месяцы. Для получения более надежной связи необходимо увеличить мощность передатчика или направленность передающей и приемной антенн.

Качество принимаемых сигналов на очень больших расстояниях обычно получается невысоким из-за фазовых сдвигов- радиоволн, пришедших в точку приема из различных областей тропосферы. Это обстоятельство приводит к ограничению полосы частот, пропускаемых тропосферой. В случае слабонаправленных антенн полосу пропускания тропосферы Afip (Мгц) можно ориентировочно определить по формуле

ДР=- (6-26)

где г - расстояние, выражается в сотнях километров.

Пример. Оценить полосу пропускания тропосферы для радиолинии протяженностью /-=400 км, если приемная антенна обладает направленностью порядка 6=40°.

Решение. Поскольку на приемной стороне применяется слабонаправленная антенна, то можно воспользоваться при расчете формулой (6-26). Получаем:

16,7

ДР= - = 0.26Мгч.

В данном случае полоса пропускания тропосферы не позволяет удовлетворительно вести прием широкополосных передач, например телевидения.

Для увеличения полосы пропускания тропосферы приходится применять остронаправленные передающие и приемные антенны. Существзтощие методы расчета линий дальней тропосферной радиосвязи для практических целей изложены в [Л. 2, 20, 21].

Прием слабых рассеянных тропосферных сигналов обычно сопровождается более или

менее глубокими быстрыми и медленными замираниями. Быстрые замирания с периодом, определяемым секундами или минутами, вызваны изменениями в положении и характере вихревых неоднородностей тропосферы, что вызывает замирания при многолучевом распространении. Медленные замирания с периодом, определяемым часами, вызваны изменением степени рефракции: увеличение рефракции увеличивает амплитуду рассеянных сигналов и наоборот. С быстрыми замираниями можно успешно бороться, применяя на приемной стороне, например, две разнесенные на расстояние больше 10 X антенны (антенны располагаются вдоль линии, перпендикулярной направлению приема). Увеличение расстояния, на которое разнесены антенны, и количества приемных антенн приводит к повышению надежности приема. На графике на рис. 6-25 представлены кривые распределения вероятностей превышения некоторого минимального уровня сигнала при приеме на две, три и более разнесенные антенны. График показывает, что особенно заметен выигрыш при переходе от одной приемной антенны к двум разнесенным приемным антеннам.

Отражения УКВ от ионосферы

На волнах длиннее 4-5 м наблюдаются интенсивные отражения от ионосферы в годы высокой солнечной активности. Но радиосвязь при этом носит неустойчивый характер.

Более устойчивый характер имеет радиосвязь за счет некоторого рассеяния метровых волн на неоднородностях нижних участков ионосферы (на уровне спорадического слоя Es). Для большей надежности такой радиосвязи требуется применять передатчики мощностью до 10 кет и более, а также остронаправленные антенны. Конеч-

<?(5 ГС

99.SS SS.S SS,S- 38

95 SO 80 70 60 50 iO 30 20 W Значение дерортности, %

г 1 0,5 0,1

Рис. 6-25. Кривые распределения вероятностей превышения некоторого минимального уровня мин децибелах по отношению к медианному уровню при приеме на одну антенну) при приеме иа несколько разнесенных антенн.

но, можно применять и не очень мощные передатчики в случае, если работа на линии радиосвязи ведется с перерывами, т. е. когда линия радиосвязи автоматически включается только на моменты вспыщек ионосферы, вызванных, например, действием метеоритных ионизированных следов. Достоинством подобных линий радиосвязи следует считать отсутствие необходимости смены рабочих частот в течение суток и года [Л. 24, 25].

Прием рассеянных в ионосфере полей в диапазоне УКВ сопровождается быстрыми и глубокими замираниями, аналогичными замираниям тропосферных рассеянных полей. Поэтому борьба с этими замираниями обычно ведется с помощью приема сигналов на две антенны, разнесенные друг от друга на расстояние, равное примерно WK.

Наиболее хорошие результаты при приеме ионосферных рассеянных полей на ультракоротких волнах достигаются на трассах длиной I ООО-2 500 км. На расстояниях меньше I ООО км от передатчика уровень рассеянных в ионосфере сигналов быстро падает [Л. 20, 24,25].

Поглощение УКВ в тропосфере

Опыт показывает, что волны длиннее 10 см в тропосфере не испытывают заметного поглощения ни при каких условиях (сильный дождь, туман, снег, облака и т. д.). На волнах короче 10 см начинает заметно возрастать поглощение радиочастотной энергии в тропосфере, вызываемое: поглощением и рассеянием в капельных образованиях или гидрометеорах (дождь, туман, град, снег); молекулярным поглощением (в кислороде воздуха и в парах воды); рассеянием на молекулах и их скоплениях (в условиях дымки); поглощением в твердых частицах (пыль, частицы дыма и т. д.).

Степень поглощения оценивается с помощью множителя ослабления

. fi = exp(6iZ). где 6i - коэффициент поглощения на 1 км пути; I - пройденное радиоволной расстояние в поглощающей области, км, или множителя

f,=10-= /20,

где бг - коэффициент поглощения, дб/км; I - расстояние, км (рис. 6-26).

Если волна проходит в тропосфере путь г, причем на зону осадков приходится расстояние /, то напряженность поля определяется по формуле

173

об/км

гв б

где £д- напряженность в зоне осадков, мв/м;

-мощность передатчика, кет; г - расстояние, км.

На рис. 6-26 представлена зависимость коэффициента поглощения Os от длины волны при распространении сантиметровых и миллиметровых волн в условиях дождя и тумана.

Длина Волны, см

Рис. 6-26. Зависимость коэффициента поглощения 2 от длины волны для дождя и тумана разной интенсивиости.

а - моросящий дождь (0,25 мм1ч); б - легкий дождь (1 мм/н); е -умеренный дождь (4 мм1ч); г - сильный дождь (15 мм/ч); б - слабый туман с водностью 0,03 г/м (видимость около 600 л); е - средний туман с водностью 0,3 г/м (видимость около 120 м); ж - сильный туман с водностью 2,32 г/м (видимость около 30 м).

0.1 сг

at ofl w гр 3.0 io в ю

SB вОсм

-д =

1(2)

(6-27)

Рис 6-27. Зависимость коэффициента поглощения вв в кислороде и водяных парах от длины волиы.

Пример. Найти напряженность поля волны, распространяющейся в тумане при видимости 30-40 м на расстоянии 10 км от передатчика, если 2=0,1 кет, G=500, %=3 см.

Решение. По графику на рис. 6-26 (кривая ж) для волны длиной Я-=3 см находим 62=0,125 дб/км и определяем множитель ослабления

IO-°->25-io/20 = o.87.

Подставляя полученное значение для F2 в формулу (6-27), получим:

тУ 0,1-500

ед =----0,87 s:; ЮЬмв/м.

Молекулярное поглощение УКВ в кислороде и парах воды наблюдается даже в условиях чистой атмосферы и вызывается затратами энергии на нагревание вещества, возбуждение атомов, ионизацию и т. д. Коэффициент ослабления 63 можно определить с помощью графиков на рис. 6-27 и, рассчитав множитель ослабления, найти по формуле (6-27) напряженность поля с учетом этого вида поглощения радиоволн.

6-5. ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОРОТКИХ ВОЛН

Выбор волн для связи

Поверхностные волны на KB диапазоне имеют малое значение, поскольку явление дифракции здесь выражено слабо (поле волны быстро затухает); рассеяние коротких волн в нижних участках тропосферы также заметно не проявляется.

Основными для диапазона KB являются пространственные волны, причем отражение происходит преимущественно от слоя F. Потери энергии на KB в ионосфере невелики, если правильно выбрать рабочую волну. Поэтому в диапазоне KB можно добиться радиосвязи практически на любые земные расстояния (используя многократное отражение от ионосферы). Такие связи можно поддерживать с помощью сравнительно маломощных передатчиков.

Для радиосвязи на большие расстояния в дневные часы применяются волны от 10 до 25 м (при максимальной ионизации слоя F), в ночные часы - от 35 до 60-70 м (отсутствуют поглощающие нижние участки ионосферы на уровне слоя D, ионизация же верхних участков ионосферы ночью для этих волн достаточна). Волны от 25 до 35я применяются в сумеречное время. Приведенное здесь деление является довольно условным; в зависимости от времени года, солнечной активности, географического расположения линии радиосвязи границы между данными поддиапазонами могут претерпевать изменения.

Явления замирания и эхо

Замирания на KB носят в основном интерференционный и реже - поляризационный характер. Интерференционные замирания вызываются обычно непостоянством длины оптических путей лучей, меня-юшеися во времени случайным образом из-за случайных изменений концентрации электронов в отражающем слое, или эти замирания возникают в результате двойного лучепреломления в ионосфере.

Поляризационные замирания возникают из-за расщепления в ионосфере радиоволны иа обыкновенную и необыкновенную и последующего образования эллиптически поляризованной волиы: флюктуации концентрации электронов приводят к непрерывным хаотическим изменениям большой оси эллипса, а следовательно, и вектора напряженности поля.

Для борьбы с интерференционными замираниями применяют метод разнесенного приема (точки приема разносятся на расстояние 5-10 X), а также осуществляют прием одновременно на горизонтальную и вертикальную антенны.

Изменение характера поляризации радиоволн в ионосфере позволяет на приемной стороне пользоваться (независимо от ориентации передающей антенны) как горизонтальной, так и вертикальной антенной. Горизонтальные антенны дают больший эффект, так как атмосферные и индустриаль-ные помехи имеют преимущественно вер- тикальную поляризацию.

Явление эха. На KB часто наблюдается явление эха. Если длительность радиосигнала невелика, то при распространении королшх радиоволн по различным путям в точку приема могут прийти лучи с различным числом отражений от ионосферы, вызывающих в приемнике два (или несколько) одинаковых сигнала, следующих один за другим. Это явление называется эхом. При достаточной мощности передатчика эхо может быть кругосветным.

Расчет линий коротковолновой радиосвязи

При расчете коротковолновых линий радиосвязи определяют максимально применимую частоту (МПЧ) для данной длины радиотрассы, оптимальную рабочую частоту (ОРЧ), которая несколько меньше МПЧ, и наименьшую применимую частоту (НПЧ). Существование НПЧ объясняется тем, что при уменьшении рабочей частоты поглощение в ионосфере увеличивается и при заданных мошности передатчика и коэффициенте усиления антенны напряженность поля сигнала в точке приема с уменьшением частоты также уменьшается. Частота, при которой напряженность поля в точке приема достигает наименьшего значения, необходимого для приема сигнала, и называется НПЧ. Наименьшая же напряженность поля в точке приема определяется чувствительностью приемника, коэффициен-