Распространение декаметровых радиоволн, страница 2

На коротких волнах с достаточной точностью можно положить ε_и»1. Подставляя (15.2) в (15.4) получим окончательно:

          ,   .                                     (15.5)

Полученная формула позволяет сделать следующие важные выводы. Во-первых, поглощение в ионосфере на коротких волнах обратно пропорционально частоте волны, что соответствует утверждению, сделанному в разделе 12. Во-вторых, поглощение в ионосфере определяется произведением электронной концентрации и числа соударений электронов с нейтральными частицами. Как следует из табл. 12.2., это произведение имеет максимальное значение для слоя Е.  Расчет показывает, что поглощение в слое Е примерно в сто раз превосходит поглощение в слое F₂. Таким образом, основным поглощающим слоем ионосферы на коротких волнах является слой Е.

В реальных условиях поглощение коротких волн происходит также в слое D. На этих высотах ω>>ν, поэтому в формулах (15.2) уже нельзя пренебрегать величиной ν по сравнению с ω.

Подведем итог выше изложенному. Естественно, что для уменьшения поглощения в ионосфере необходимо при радиосвязи на коротких волнах применять более высокие частоты. Однако при этом нужно учитывать, что на радиолинии заданной протяженности должно обеспечиваться условие отражения волны от ионосферы. Поэтому рабочая частота не должна превышать максимальную частоту для данной радиолинии. Работа на максимальной частоте связана с риском нарушения отражения из-за изменчивости состояния слоя F₂. Исходя из этого рабочую частоту выбирают примерно равной 0,7 f_макс, тем самым уменьшая вероятность нарушения радиосвязи. Частота волны, отвечающая этим двум условиям, называется оптимальной рабочей частотой (ОРЧ).

Пример 15.1. Определить оптимальную рабочую частоту на коротковолновой линии радиосвязи при следующих условиях:

- протяженность трассы r=2000 км,

- время – летний день.

Оптимальная рабочая частота обычно берется равной 0,7×f_макс. Максимальная рабочая частота f_макс определяется из формулы (12.58):

.

Электронную концентрацию отражающего слоя определим из таблицы 12.2. для летнего дня. Так как длина трассы составляет 2000 км, то отражающим слоем будет слой F₂. Из этой же таблицы найдем действующую высоту слоя h_д. Угол возвышения β найдем из формулы (12.56):

.                          

Для определения угла падения φ₀ волны на слой воспользуемся формулой:

                               ,                                (15.6)

где геоцентрический угол θ определим из соотношения (13.2):

, где r – в км.

Вычисленные величины сведем в табл. 15.2.

Таблица 15.2.

r (км)	hд (км)	N , см–3	qо — 2	φ0˚	β˚	fмакс (МГц)
2000	300	106	9	70	10,3	12,46

Таким образом, оптимальная рабочая частота равняется:

.

Учитывая приведенные выше обстоятельства, весь диапазон коротких волн условно разбивают на три поддиапазона:

- дневные волны (λ = 10 – 25 м) для радиосвязи в дневное время,

- ночные волны (λ = 35 – 100 м) для радиосвязи в ночное время,

- промежуточные волны (λ = 25 – 35 м) для радиосвязи в переходное время суток.

Оптимальные условия радиосвязи в дневное время на дневной волне обеспечиваются тем, что в часы освещенности высокое значение электронной концентрации позволяет использовать максимально высокие частоты, не нарушая условия отражения. Одновременно обеспечиваются условия минимальных потерь в поглощающих слоях.

Работа в ночное время на ночных частотах не нарушает условия отражения при пониженной электронной концентрации, а отсутствие слоя D исключает его из процесса поглощения ионосферной волны.

Нарушение любого из указанных условий приводит к уменьшению времени уверенного приема. Если продолжать работать на дневной волне с наступлением сумерек, то вследствие постепенного уменьшения электронной концентрации слоя F₂ наступит момент, когда рабочая частота окажется больше максимальной частоты, и радиоволна перестанет отражаться от слоя. Лишь частично искривляясь, луч будет пронизывать ионосферу, проникая в космическое пространство.