WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Чинники, що впливають на дальність і якість радіохвиль - Курсова робота

Чинники, що впливають на дальність і якість радіохвиль - Курсова робота

Радіохвилі КВ так само, як і світло, розповсюджуються прямолінійно. Але вони можуть долати багато тисяч кілометрів, огинаючи земну кулю величезними скачками від декількох сотень до 3000 км і більш, відображаючись поперемінно від шару іонізованого газу і від поверхні Землі або від води.

Ще в 20-х роках нашого сторіччя вважалося, що радіохвилі коротше 200 м взагалі не придатні для телекомунікації через сильне поглинання. І, ось коли були проведені перші експерименти по дальньому прийому коротких хвиль через Атлантику між Європою і Америкою, англійський фізик Олівер Хевісайд і американський інженер-електрик Артур Кеннелі незалежно один від одного припустили, що десь навкруги Землі існує іонізований шар атмосфери, здатний відображати радіохвилі. Цей шар отримав назву Хевісайда-Кеннелі, або іоносфера.

За сучасними уявленнями іоносфера складається з негативно заряджений вільних електронів і позитивно заряджений іонів, в основному молекулярного кисню O+ і окислу азоту NO+ . Іони і електрони утворюються в результаті іонізації, яка полягає у відриві електрона від нейтральної молекули газу. А для того, щоб відірвати електрон, необхідно затрачувати деяку енергію - енергію іонізації, основним джерелом якої для іоносфери є Сонце, точніше його ультрафіолетове, рентгенівське і корпускулярне випромінювання.

Поки газова оболонка Землі освітлена Сонцем, в ній безперервно утворюються всі нові і нові електрони, але одночасно частина електронів, стикаючись з іонами, знов утворює нейтральні частинки - атоми і молекули. Після заходу Сонця утворення нових електронів майже припиняється, і число вільних електронів починає убувати. Взагалі, ніж більше вільних електронів в іоносфері, тим краще від неї відображаються хвилі високої частоти. А якщо електронів мало, то дальнє проходження спостерігається тільки на низькочастотних КВ діапазонах. От чому вночі, як правило, можливий прийом дальніх станцій лише в діапазонах 75, 49, 41 і 31 м.

Електрони розподілені в іоносфері нерівномірно. На висоті від 50 до 400 км є декілька шарів або областей підвищеної концентрації електронів. Ці області плавно переходять одна в іншу і по-різному впливають на розповсюдження радіохвиль КВ діапазону.

Сама верхня область, до речі, найщільніша, отримала назву області F. Вона розташована на висоті більше 150 км над поверхнею Землі і грає основну відбивну роль при дальньому розповсюдженні радіохвиль високочастотних КВ діапазонів. Іноді в літні місяці область F розпадається на два шари - F1 і F2. Шар F1 може займати висоти від 200 до 250 км, а шар F2 як би "плаває" в інтервалі висот 300 ... 400 км. Звичайно шар F2 іонізований значно сильніше за шар F1. Вночі шар F1 зникає, а шар F2 залишається, поволі втрачаючи до 60 % своєї іонізації.

Нижче за область F на висотах від 90 до 150 км розташована область E, іонізація якої відбувається під впливом м'якого рентгенівського випромінювання Сонця. Звичайно ступінь іонізації області E нижче, ніж області F. Проте вдень прийом станцій низькочастотних КВ діапазонів 31 і 25 м відбувається при віддзеркаленні сигналів від області E. Звичайно це станції, розташовані на відстані 1000 ... 1500 км. Вночі в області E іонізація різко зменшується, але і в цей час вона продовжує грати помітну роль в прийомі сигналів станцій діапазонів 41, 49 і 75 м.

Великий інтерес для прийому сигналів високочастотних КВ діапазонів 16, 13 і 11 м представляють ті, що утворюються в області E прошарку (точніше хмари) сильно підвищеної іонізації. Площа цих хмар може змінюватися від одиниць до сотень квадратних кілометрів. Цей шар підвищеної іонізації отримав назву - спорадичний шар E і позначається Es. Хмари Es можуть переміщатися в іоносфері під впливом вітру і досягати швидкості до 250 км/година. Влітку в середніх широтах в денний час походження радіохвиль за рахунок хмар Es за місяць буває 15 ... 20 днів. В районі екватора він присутній майже завжди, а у високих широтах звичайно з'являється вночі. В роки низької сонячної активності, коли немає проходження на високочастотний КВ діапазонах, іноді, як подарунок, на діапазонах 16, 13 і 11 м з доброю гучністю раптом з'являються дальні станції, сигнали яких багато разів відобразилися від Es.

Сама нижня область іоносфери - область D розташована на висотах між 50 і 90 км. Тут порівняно мало вільних електронів. Від області D добре відображаються довгі і середні хвилі, а ось сигнали станцій низькочастотний КВ діапазонів сильно поглинаються. Це вдень, а після заходу Сонця іонізація дуже швидко зникає і з'являється можливість приймати дальні станції в діапазонах 41, 49 і 75 м, сигнали яких відображаються від шарів F2 і E.

З викладеного вище стала зрозуміла роль окремих шарів іоносфери а розповсюдженні сигналів КВ радіостанцій. Необхідно додати, що якщо сигнал відобразився від шару E ( або Es ), то стрибок не перевищує 2000 км, а від шару F ( точніше F2 ) - 4000 км. Стрибків може бути дещо, і тоді до вашого радіоприймача приходять сигнали від мовних станцій, віддалених на тисячі кілометрів. На денній стороні Землі такий сигнал досить сильно ослабляється при багатократному проходженні через область D. За один стрибок це трапляється двічі. Чим нижче частота, тим це ослаблення помітніше. Але це єдиний шлях хвилі в іоносфері по дорозі від передавача до вашого приймача. Іноді створюються такі умови, при яких хвиля, відобразившися від шару F2, не повертається назад до Землі, а розповсюджується, відображаючись поперемінно від шарів E(Es) і F2. Хвиля як би потрапила в іоносферний хвилевід і проходить багато тисяч кілометрів при відносно малому ослаблення.

А ось відповідні умови для виходу хвилі з цього хвилеводу звичайно утворюються в місці прийому при сході або заході Сонця. Звичайно це дає можливість приймати станції, розташовані на протилежний точці земної кулі. Це явище найбільш явно виражено на низькочастотних КВ діапазонах. Тривалість такого прийому в діапазоні 75 м може бути близько години. При переході на більш короткохвильові діапазони цей час скорочується.

На умови розповсюдження КВ сильний вплив надає одинадцятилітній період сонячної активності, фаза якого визначає загальну інтенсивність сонячного ультрафіолетового і рентгенівського випромінювань, а отже і сумарну іонізацію атмосфери Землі: в роки максимуму ця іонізація зростає, в роки мінімуму — убуває. Зрозуміло тому, що для практики розповсюдження КВ дуже важливо мати свій в розпорядженні відомості про стан сонячної активності.

Протягом довгого часу після початку застосування в техніці зв'язку і в радіолокації ультракоротких хвиль учені і інженери вважали, що хвилі цього діапазону не здатні розповсюджуватися на великі відстані. І лише до 1950 р. на підставі численних експериментальних фактів був зроблений висновок про існування нового механізму, сприяючого розповсюдженню УКВ на відстані, значно перевершуючі дальність дифракційного горизонту.

Спеціально поставлені дослідження показали, що причиною дальнього розповсюдження УКВ є розсіяння хвиль на глобулярних неоднорідностях тропосфери і віддзеркалення від шаруватих неоднорідностей.

Як приймальні антени в тропосферних лініях зв'язку застосовуються також направлені антени. Тому в приймальну антену потрапляє тільки те проміння, яке розсівається неоднорідностями, розташованими в межах загального об'єму, утвореного перетином просторових діаграм спрямованості передаючої і приймальної антен.

Великою перевагою тропосферних ліній зв'язку в порівнянні з лініями іоносферного розсіяння і метеорними трасами є можливість передачі щодо великих потоків інформації. Тоді як по лініях іоносферного розсіяння і по метеорних |трассам можна передавати одне-два телеграфних повідомлення, тропосферні канали здатні пропускати одну телепередачу або 120 телефонних розмов. Проте якість передачі по тропосферних каналах помітно поступається передачі по радіорелейних лініях зв'язку звичайного типу.

Для отримання такої відносної широкосмугової доводиться вживати енергійних заходів для боротьби із завмираннями, супроводжуючими тропосферне розповсюдження хвиль. Досягається це застосуванням на кожному кінцевому пункті ліній зв'язку двох передавачів по 10—15 квт, працюючих на різних частотах, і двох великих антен (звичайно параболічних, розміром 20X20 м), чотирьох окремих приймальних пристроїв для здійснення розноситься по частоті і в просторі.

Висновок

Для радіозв'язку використовуються наступні 12 діапазонів радіохвиль, межі яких по частоті визначаються співвідношенням 0,310N-310N (тут N — номер діапазону): четвертий — міріаметрові хвилі (100—10 км), п'ятий — кілометрові хвилі 10—1 км), шостий — гектометрові хвилі (1000—100 м), седьмой— декаметрові хвилі (100—10 м), восьмої - метрові хвилі (10—1 м), дев'ятий — дециметрові хвилі (1,0—0,1 м), десятий — сантиметрові хвилі (10—1 см), одинадцятий — міліметрові хвилі (10 — 1 мм), дванадцятий — децимиліметрові хвилі (1,0—0,1 мм).

В системах оптичного і лазерного зв'язку застосовуються частоти чотирнадцятого і п'ятнадцятого діапазонів (до 1015 Гц).

Діапазон міріаметрових хвиль (3— 30 кГц) використовується, як правило, для радіозв'язку під водою, діапазони кілометрових (30—300 кГц) і гектометрових (300— 3000 кГц) хвиль застосовуються в звуковому радіомовленні і міжнародній рятувальній службі. На декаметрових хвилях (короткохвильовий діапазон 3—30 Мгц) працюють системи дальнього звукового радіомовлення, дальнього радіотелефонного і телеграфного радіозв'язку.

Сучасні системи радіозв'язку, призначені для передачі багатоканальних телефонних повідомлень, телебачення, передачі даних з швидкостями до десятків мегабіт в секунду, працюють в метровому (30—300 Мгц), дециметровому (300—3000 Мгц) і сантиметровому (3—30 ГГц) діапазонах хвиль.

Загальний висновок полягає в тому, що надійність роботи радіоелектронної системи, складовою частиною якої є тракт розповсюдження радіохвиль, повною мірою визначається також надійністю проходження хвиль по тракту. Саме в цьому і полягає роль процесів розповсюдження в сучасній радіоелектроніці.

1 Фок В. А. Дифракция радиоволн вокруг земной поверхности. - М.: Изд-во АН СССР, 1979.

2 Долуханов М. П. Распространение радиоволн. - М.: Советское "Радио", 1972.

3 Справочная книга радиолюбителя. /Под ред. Н. И. Чистякова. – М. : Радио и связь, 1990.

Loading...

 
 

Цікаве