Качественный прием УКВ возможен на расстояниях значительно превышающих расстояние прямой видимости. Как известно, Земля окружена газообразной оболочкой — атмосферой, учитывая физические свойства и изменения в качественном составе атмосферы, ее подразделяют на пять областей или сфер.
Самый нижний слой, непосредственно прилагающий к поверхности Земли и простирающийся до высоты 11…12 км, называется тропосферой. В нем происходят метеорологические явления, связанные с изменением температуры, давления, влажности. Высота тропосферы непостоянна и зависит от времени года. кроме того, над экватором ее высота достигает 17…18 км, а над полюсами 8…9 км.
От тропосферы до высоты 55 км простирается стратосфера, затем от 55 до 80 км — мезосферы, от 80 до 800 км — термосфера и самая внешняя область экзосфера. С точки зрения роли атмосферы в процессах распространения радиоволн особое значение имеют ее верхние ионизированные слои, расположенные выше 60 км. Они получили название ионосферы и состоят из свободных электронов, положительных и отрицательных ионов. Ионизация атмосферы происходит под воздействием солнечной радиации, главным образом от ультрафиолетового излучения солнца, и имеет слоистый характер. В нижних слоях атмосферы плотность электронов небольшая, но уже на высоте 60 км она достигает значительной величины и влияет на распространение радиоволн. Относительно большая плотность электронов сохраняется до высоты 300…500 км, а затем она уменьшается. Степень ионизации атмосферы определяется кол-вом электронов в одном кубическом сантиметре газа. С повышением степени ионизации увеличиваются и ее преломляющие свойства, при одной и той же степени ионизации более короткие волны преломляются слабее, чем более длинные.
Максимум электронной плотности и изменение ее величины с высотой зависит от времени суток, периода года и неодинаковы из года в год. В течении дня обычно наблюдается три четких максимума электронной плотности, которые располагаются друг над другом отдельными слоями: слой Е и слои F1 и F2. Ниже слоя Е находится зона относительно малой плотности ионизации, которая, называется слоем D. Максимума плотности слой D достигает между 60 и 90 км высоты. Высота же максимума плотности слоя Е почти постоянна и равняется приблизительно 110…120 км.
Максимум электронной плотности слоя F1 находится на высоте 225 км и имеет незначительные суточные и сезонные колебания.. Высота слоя F2 в зависимости от широты подвержена значительным суточным и сезонным колебаниям. Ночью слой F2 опускается до высоты 250 км, а днем поднимается до 350 км. С наступлением темноты, то есть после прекращения действия солнечного излучения, ионизация слоев F1 и D быстро уменьшается.
В пределах всей толщи тропосферы воздух имеет такой же состав, как и у поверхности Земли. Несмотря на это, состояние тропосферы беспрерывно меняется, что зависит от давления, температуры и влажности воздуха. Все это влияет на преломление радиоволн, а следовательно, и на скорость их распространения.
Радиоволны огибают сферическую поверхность Земли при дальнейшем распространении в результате таких явлений, как дифракция, отражение от ионизационных слоев атмосферы, атмосферная рефракция. Сущность дифракции заключается в том, что радиоволны, встречая на своем пути какое-либо препятствие, в том числе и выпуклость Земли, огибают его. Дифракция особенно заметна в тех случаях, когда геометрические размеры препятствий соизмеримы с длиной волны. Если же они во много раз превышают длину волны, то дифракция проявляется весьма незначительно и ею можно пренебречь. Именно поэтому в диапазоне УКВ дифракция значительно слабее, чем диапазоне более длинных волн.
Как можно объяснить сверхдальнее распространение метровых волн?
- Чаще всего сверхдальнее распространение волн длиной 6…10 м наблюдается при максимуме солнечной активности, которая повторяется через каждые 11 лет. В эти годы зимой электронная плотность слоя F2 достигает днем таких значений, при которых метровые волны отражаются от него и могут быть приняты на расстоянии 2000…2500 км. Ближе 2000 км радиоволны не принимаются. Причем радиосвязь в этом случае будет периодической.
- Возникает оно и под действием высокой солнечной активности или при спорадических (нерегулярных) образованиях в атмосфере, когда на высоте 100 км появляется сильно ионизированный слой Es (или ионизированные зоны), который назвали спорадическим. От этого слоя кратковременно могут отражаться радиоволны метрового диапазона, прием которых возможен на расстоянии до нескольких тысяч км. При этом длительная и регулярная связь невозможна.
- Ионизированные слои атмосферы, находящиеся на высоте 75…90 км, неоднородны и подобны облакам, в которых электронная плотность, а следовательно, и диэлектрическая проницаемость отличается от электронной плотности и диэлектрической проницаемости окружающей среды. Радиоволны, попадающие на такой слой, рассеиваются отражающей зоной.
В результате использования рассеивания метровых волн на неоднородностях ионосферных слоев в настоящее время осуществляется нерегулярная радиосвязь на трассах длиной в 1000…2000 км при мощности передатчика не менее 5 кВт. Наиболее устойчива связь на волнах длиной 5…10 м. На более кротких волнах напряженность поля в месте приема резко снижается, и связь становится не возможной.
Литература — Приемные телевизионные антенны. И.П. Онищенко. 1989г.
Загрузка...