Дальняя регулярная связь на УКВ

Увеличение дальности распространения УКВ за счет сверхрефракции происходит нерегулярно и не может быть использовано для устойчивой связи на большие расстояния. Такая связь оказалась возможной после того, как ученые обнаружили в тропосфере и ионосфере местные неоднородности, способные рассеивать радиоволны.

В тропосфере местные неоднородности образуются в результате вихревого (турбулентного) движения воздуха. В местах завихрений диэлектрическая проницаемость воздуха значительно отличается от той, которую имеет основная часть тропосферы. Это позволяет создать следующую линию радиосвязи. Передающая А₁ и приемная А₂ антенны направленного действия ориентированы таким образом, что их диаграммы направленности пересекаются в некотором объеме тропосферы (рис. 10).

Рис. 10. Схема связи, осуществляемой за счет радиоволн,

рассеиваемых неоднородностями тропосферы.

Если в этом объеме окажутся неоднородности, то каждая из них подобно радиолокационным целям будет отражать волны во всех направлениях, преимущественно вперед. Отраженные, точнее рассеянные, волны частично улавливаются приемной антенной. Полученная линия радиосвязи имеет отличительные свойства:

1. Так как в основу действия системы положен радиолокационный принцип отражения радиоволн, то плотность потока мощности, поступающей в приемник, обратно пропорциональна четвертой степени расстояния, тогда как в линиях связи, основанных на распространении волн в свободном пространстве, эта плотность обратно пропорциональна квадрату расстояния. Кроме того, значительная часть энергии теряется за счет рассеяния волн неоднородностями в той части пространства, которая не «просматривается» приемной антенной. Все это вынуждает использовать в тропосферных линиях радиосвязи очень мощные передатчики (десятки киловатт), высокочувствительные приемники и антенны с большим усилением.

2. Напряженность поля тропосферной линии связи подвергается беспорядочным пульсациям. Причина флуктуации заключается в нестабильности метеорологических условий, определяющих процесс образования неоднородностей в тропосфере. Волны, отраженные от таких неустойчивых образований, интерферируют в приемной антенне и этим создают подчас глубокие пульсации результирующего поля. Средний уровень сигналов все же достаточно устойчив и высок, чтобы надежная тропосферная связь была возможна на расстоянии до 1000 км.

3. Линии тропосферной радиосвязи имеют полосу пропускания до нескольких мегагерц. Большую полосу получить нельзя, так как с изменением частоты изменяется сдвиг по фазе между лучами, достигающими приемной антенны после рассеяния волн различными точками неоднородностей тропосферы. Применяются тропосферные линии только на УКВ; на более длинных волнах эффективнее связь за счет отражения от ионосферы или дифракции поверхностных волн.

В ионосфере местные неоднородности образуются днем на уровне слоя D, а ночью – на нижней границе слоя Е. Это – ограниченные объемы с плотностью ионизации, отличной от основной массы слоя. В основном распространение радиоволн путем рассеяния их в ионосфере протекает так же, как и при рассеянии в тропосфере. Некоторые отличия между этими линиями радиосвязи сводятся к следующему:

1. Так как высота местных неоднородностей в ионосфере выше, чем в тропосфере, то и дальность связи ионосферных линий больше, чем тропосферных (до 2000 км). Однако в ионосферной линии может быть зона молчания.

2. Условия рассеяния волн в ионосфере зависят от частоты и притом значительно. Например, проводимость неоднородностей ионосферы уже недостаточна для рассеяния сантиметровых волн. По этой причине ионосферные линии применяются только на метровых волнах, а тропосферные линии работают и на более коротких волнах.

3. Зависимость диэлектрической постоянной неоднородностей ионосферы от частоты ограничивает полосу пропускания линии ионосферного рассеяния несколькими килогерцами.

В этих радиолиниях используются передатчики мощностью в единицы - десятки киловатт и антенны с большим усилением.

Нужно особо выделить распространение радиоволн путем рассеяния их в местных неоднородностях слоя Е, возникающих в результате вторжения метеоров. Достаточно сказать, что в течение суток наблюдается вторжение 10¹⁰ метеорных частиц, имеющих массу 10^-5гр и размер 0,008 см. В процессе движения в земной атмосфере метеорные частицы нагреваются и на уровне слоя Е сгорают. Это вызывает дополнительную ионизацию, вследствие которой диэлектрическая проницаемость слоя понижается настолько, что становится возможным отражение УКВ, необходимое для их приема.

Метеорная ионизация, достаточная для отражения метровых волн, длится доли - единицы секунд. Поэтому передатчики метеорных линий связи работают непрерывно, но передача информации происходит только тогда, когда проходит сигнал достаточного уровня. Предварительно записанная информация передается с повышенной скоростью, а после приема воспроизводится с нормальной скоростью.

Большая плотность ионизации в местах сгорания метеоров позволяет уменьшить мощность передатчика по сравнению с предыдущей системой. В остальном их качественные показатели примерно одинаковые.

Имеется еще одна система радиосвязи, основанная на использовании небесных тел искусственного происхождения в качестве ретрансляторов. Это спутниковая связь. О ней мы поговорим отдельно.

Поиск по сайту: