Особенности распространения и области применения.

Распространение сантиметровых, дециметровых и метровых волн.

Радиоволны короче 10 м называют ультракороткими волнами (УКВ). Это волны, которые охватывают широкий диапазон частот, и на данном диапазоне возможна передача широкого спектра информации, в том числе с использованием частотной модуляции.

Земная волна на УКВ распространяется в пределах прямой видимости. За ее пределами в естественных условиях УКВ могут распространяться только за счет рассеяния в ионосфере и тропосфере, но для этого требуются мощные передатчики и сложные антенные сооружения. Для увеличения расстояния прямой видимости в диапазоне УКВ антенны устанавливают на высоких башнях, применяют РРЛ и ретрансляторы, установленные на ИСЗ.

Формула, определяющая расстояние прямой видимости с учетом радиуса Земли и без учета рефракции:

r=3,57 (Öh1 + Öh2), где h – высоты подвеса антенн.

Напряженность поля в точке приема определяется: E_д = (2,18h₁h₂ÖPD)/ r²l, эта формула носит имя академика Введенского. Формула справедлива при r ³ 18h₁h₂/l

где Е_д - действующее (эффективное) значение напряженности поля, мВ/м

r – расстояние, D – КНД

Формула напряженности поля не учитывает рассеяние поверхности Земли при отражении. То есть, расчетная напряженность поля оказывается ниже, чем на самом деле, что позволяет применять данную формулу с учетом устойчивости. На расстояниях, близких к прямой видимости и больших (r³0,8 r₀) необходимо пользоваться формулой, учитывающую дифракцию.

При расчете поля в случае распространения над пересеченной местностью вводят понятие просвета Н, который определяет расстояние между самой высокой точкой профиля трассы и линией, соединяющей центры приемной и передающей антенн. От просвета зависит число зон Френеля на фронте волны, участвующих в создании поля у приемной антенны. А при наличии отражения от Н зависит сдвиг фаз между прямой и отраженной волнами.

Эталонным просветом называют просвет Н₀ при которомразность длин АВ и АОВ составляет l/6. Эталонный просвет определяется по формуле:

Н₀=Ö(lr₁r₂/(3r)),

Если просвет на трассе меньше нуля трассу называют закрытой. На закрытой трассе поле создается за счет дифракции. При условии 0<H<H₀ трасса называется полуоткрытой или полузакрытой. При Н>Н₀ трасса открытая.

В городе на распространение радиоволн большое значение оказывают отражение от всевозможных препятствий. И чаще напряженность приходится определять экспериментально.

При влиянии тропосферы на распространение ЭМВ преломляющее свойство воздуха оценивается индексом преломления N=(n-1)10⁶ . Индекс преломления зависит от влажности, давления, температуры воздуха: с увеличением давления и влажности увеличивается, а при увеличении температуры – уменьшается, N также зависит от высоты и метеорологических условий. Зависимость коэффициента преломления от высоты приводит к искривлению траекторий радиоволны в тропосфере. Данное явление называется рефракцией. При этом фазовая скорость волны с высотой возрастает, верхняя граница фронта распространяется быстрее нижней и луч искривляется в сторону поверхности Земли. Такая рефракция называется положительной. Иногда может наблюдаться и отрицательная рефракция, при которой ЭМВ уходит за пределы атмосферы. Тропосферная рефракция изменяет расстояние прямой видимости. Искривление траектории изменяет просвет Н. При положительной рефракции закрытая трасса может стать открытой, а при отрицательной открытая трасса может стать закрытой. С учетом положительной рефракции, когда индекс преломления g=- 4,3 ×10^-2 предельная дальность прямой видимости определится по формуле:

h = 4,12(Öh₁ + Öh₂), то есть расстояние при этом увеличивается.

Поскольку напряженность поля в точке приема зависит от степени рефракции, которая зависит от состояния метеорологических условий, то с течением времени могут в точке приема возникнуть замирания – то есть ослабление ЭМВ за счет рефракционных изменений.

При длине волн короче 4 см возникают резонансные поглощения энергии в атомах газа (частота радиоволн совпадает с частотой колебаний молекул газа) При длине волн ниже 2 см происходит их ослабление за счет рассеивания в атмосфере осадков.

Дата добавления: 2015-10-13