§ 6.1. Caracteristici de propagare a undelor scurte
Undele scurte includ undele radio cu o lungime de 100-10 m (frecvența 3 ÷ 30 MHz). Avantajul de a lucra pe unde scurte în comparație cu lucrul la lungimi de undă mai mari este acela că antenele direcționale pot fi create în acest interval. Valurile scurte se pot răspândi ca terestre și ionosferice.
În Capitolul 2 sa arătat că, cu o frecvență tot mai mare, absorbția de valuri pe suprafața semiconductoare a Pământului crește puternic. Prin urmare, la puterile obișnuite ale transmițătorilor, undele terestre din gama scurtă se propagă pe distanțe care nu depășesc câteva zeci de kilometri. Calculul câmpului electric al undei de suprafață care urmează să fie realizată în funcție de înălțimea antenei deasupra solului cu formula interferență (2,34) sau formula Shuleikin - Van der Pol (2,53).
Valurile scurte ale valurilor ionosferice se pot extinde la multe mii de kilometri, iar acest lucru nu necesită emițătoare de mare putere. De aceea, în prezent, undele scurte sunt folosite în principal pentru comunicare și difuzare pe distanțe lungi.
Să analizăm principalele caracteristici ale propagării ionosferice a undelor scurte.
Valurile scurte se propagă pe distanțe lungi prin reflectarea ionosferei și a suprafeței Pământului. O astfel de metodă de propagare se numește o metodă de salt (Figura 6.1) și se caracterizează printr-o distanță de salt rc1. RC2. numărul de salturi # 955; unghiurile de ieșire și de sosire # 952; 01 și # 952; 02. frecvența maximă aplicabilă (MUF) și cea mai mică frecvență aplicabilă (NPR).
Dacă ionosfera este uniformă în direcția orizontală, atunci # 952; 01 = # 952; 02 și traiectoria valurilor este simetrică. De obicei, radiația are loc într-un anumit interval de unghiuri, deoarece lățimea modelului de direcție a antenelor cu undă scurtă în plan vertical este de 10-15 ° (vezi Figura 6.1). Distanța minimă de salt pentru care condiția de reflexie (4.40) este satisfăcută atunci când # 952; 0 = # 952; 0cr. se numește distanța zonei de tăcere (rc1). Unghiurile de ieșire mai mari de 90k dau un număr de traiectorii, iar condițiile optime de comunicație radio sunt îndeplinite dacă unghiul de sosire al undei la o anumită distanță corespunde unghiului maxim de radiație al antenei (fasciculul 2 din Figura 6.1).
Fig. 6.1. Schema de propagare a undelor scurte pe distanțe lungi: 1, 2 - unde se propagă prin două reflexii din ionosferă; 3 - propagarea undelor printr-o singură reflectare din ionosferă; 4 - o undă a cărei frecvență de funcționare este mai mare decât cea maximă admisă
Pentru val ar putea fi luată la o anumită distanță față de emițător, în primul rând, să fie transportate reflecție val de starea ionosferei (4,40), iar pe de altă parte, intensitatea câmpului electric al semnalului dorit în această locație trebuie să depășească nivelul de interferență. Aceste două condiții limitează intervalul frecvențelor de funcționare aplicabile.
Pentru a reflecta undele, este necesar ca frecvența de operare să nu fie mai mare decât valoarea determinată de formula (4.40). Din această condiție este selectată frecvența maximă aplicabilă (MUF), care este limita superioară a intervalului de operare pentru o anumită distanță.
A doua condiție care limitează intervalul de lucru sub cea mai mică frecvență de operare (în intervalul scurt de lungime de undă), cu atât mai mare absorbția undei în ionosferă (vezi Figura 4.7 ..). Cea mai mică frecvență utilizabilă (ZIF) este determinată de condiția ca puterea emițătorului a intensității câmpului electric a semnalului trebuie să depășească nivelul de zgomot, și, în consecință, absorbția semnalului în ionosferă să nu mai sunt valabile.
Densitatea electronică a ionosferei variază în timpul zilei și în timpul anului. Prin urmare, limitele domeniului de funcționare se schimbă, ceea ce duce la necesitatea de a schimba lungimea de undă de lucru în timpul zilei. Ei lucrează în timpul zilei pe valurile de 10 ÷ 25 m, iar pe timp de noapte -. Valurile de 35 ÷ 100 m Este clar că necesitatea de a modifica lungimea de undă și de fiecare dată pentru a alege aceasta complică în mod corect atât de construcție a plantelor și funcționarea operatorului.
Ionosfera are mai multe maxime de ionizare, unde undele radio pot fi reflectate. În funcție de frecvența de funcționare, de unghiul 90 și de starea ionosferei, poate apărea o reflectare într-o regiune a ionosferei; În acest caz, sunt posibile diferite căi de propagare a undelor. După cum rezultă din prelucrarea statistică a numeroaselor observații [53], pe pista de până la 3000 km, modelele de traiectorii de propagare a undelor radio, prezentate în Fig. 6.2, a. Frecvența apariției fiecărui model de propagare este caracterizată prin histograme din Fig. 6.2, b.
Fig. 6.2. Mecanisme de propagare a undelor scurte: a - scheme de diferite mecanisme de propagare; Eu sunt o reflectare a stratului F; II este reflecția împrăștiată din stratul F; III - două reflexii din stratul F; IV - una și două reflecții din stratul F; V sunt două reflexii din straturile E și F; VI - două reflexii din stratul E; b - probabilitatea apariției diferitelor mecanisme de propagare: _______ lungimea rutei 1500 km; ------- lungimea rutei 3000 km
Pe o linie de 1500 km, valurile care se reflectă de două ori pe straturile F și E cel mai adesea simultan (modelul V); pe o linie de 3.000 km, răspândirea are loc mai des de o singură reflectare din stratul F. În anii de activitate solară minimă, reflecția este adesea observată numai din stratul F. Nu există un model primar pentru calea de propagare a undelor. Probabilitatea apariției unui anumit model depinde de lungimea traseului și de nivelul activității solare.
În plus față de aceste modele, pot exista cazuri de propagare anormală a undelor radio. Înmulțirea anomală poate apărea atunci când se formează un strat sporadic pe traseu. din care se pot reflecta valuri mai scurte, cu o lungime de până la un metru (a se vedea § 7.2).
Neomogenitatea ionosferei în direcția orizontală are un efect semnificativ asupra propagării undelor scurte.
Gradienții frecvențelor critice sunt maximi în orele dimineața, când valoarea lor ajunge la 0,4 MHz la 100 km. Gradienții frecvențelor critice cresc odată cu creșterea activității solare.
În ionosfera orizontală neomogenă, simetria traiectoriei este întreruptă, timpul de întârziere a grupului, distanța de salt și mărimea MUF variază.