Распространение мириаметровых и километровых радиоволн, страница 2

,                 (13.3)

где  Р₁ – излучаемая мощность передатчиком, расположенным в точке А, D₁ – коэффициент направленного действия передающей антенны, S - площадь конического кольца, в пределах которого распределяется энергия волны. Учитывая, что h<<a, площадь S можно определить по формуле:

          ,                             (13.4)

где  CD – средний радиус конического кольца.

 Множитель ослабления по отношению к свободному пространству можно определить, приравнивая значение П в (13.3) к величине  , откуда следует, что:

          .                                   (13.5)

Выражение для напряженности поля с учетом (9.6) можно записать в виде:

,  ,                       (13.6)

где  Р₁  – в кВт,  r, a  и  h  – в км.

На рис. 13.5. приводится зависимость напряженности поля волны от расстояния от передатчика (пунктирная линия), которая подтверждает высказанное ранее утверждение о возрастании напряженности поля в антиподе. Здесь же (сплошная линия) приведена реальная зависимость с учетом поглощения.

Механизм этого явления можно объяснить следующим образом. Площадь конического кольца, на которой распределена энергия волны, растет по мере увеличения угла θ и достигает максимума при θ=90˚, а затем уменьшается. Величина плотности потока П при уменьшении S по мере приближения к точке антипода увеличивается, а напряженность поля возрастает.

Особенностью длинных и сверхдлинных волн является малая зависимость условий распространения от времени года, времени суток и от солнечной активности. Ночью напряженность поля несколько увеличивается, так как отражение происходит от слоя Е, где число соударений электронов и нейтральных частиц меньше, чем в слое D.

Не проникая в глубь ионосферы, длинные и сверхдлинные волны не испытывают влияния ионосферных возмущений, отличаясь высокой стабильностью распространения. Это позволяет их использовать в системах аварийной связи и радионавигации. Сверхдлинные волны достаточно глубоко проникают в толщу моря, что позволяет использовать их для связи с подводными лодками, находящимися в полупогруженном состоянии.

Недостатком рассматриваемого диапазона волн является высокий уровень атмосферных помех и применение передатчиков большой мощности, работающих с антеннами очень больших размеров.

 

13.2.  Расчет напряженности поля

Рассмотрены методы расчета напряженности поля.

 

Расчет напряженности поля на длинных и сверхдлинных волнах сопряжен с большими трудностями и до сих пор не имеет строгого аналитического обеспечения. Причина заключается в одновременном существовании двух механизмов распространения в виде поверхностной волны и волноводным способом. Теория волноводного распространения в настоящее время еще не доведена до завершения из-за трудностей, связанных с математическим моделированием реального ионосферного волновода с полупроводящими стенками и неявно выраженной верхней границей в виде ионосферного слоя.

На расстояниях до 2000 км расчет ведется по графикам (рис.13.6.а и 13.6.б), содержащимся в рекомендациях Международного консультативного комитета по радиосвязи (МККР), которые получены в результате расчета по дифракционным формулам. На расстояниях, превышающих 2000 км, расчет напряженности поля производится по эмпирическим формулам.

Чаще всего применяется так называемая формула Остина, полученная на основании обобщения результатов многочисленных измерений напряженности поля:

,  ,                   (13.7)

где r – в км, l - в км, Р₁ – в кВт.

Формула Остина позволяет определять напряженность поля при распространении над морем в дневные часы. Поглощение при распространении длинных и сверхдлинных волн в основном определяется потерями при отражении от ионосферы и почти не зависит от свойств земной поверхности. Поэтому формула Остина может применяться и при расчете напряженности поля при распространении волны над сушей, однако, только на расстояниях свыше 2000 – 3000 км. Во всех случаях формулой Остина можно пользоваться до расстояний 16000 – 18000 км.

Вопросы для самопроверки

1.  Какой частотный спектр занимает мириаметровые и километровые радиоволны? 2.  Объяснить, какие механизмы распространения имеют место в диапазоне мириаметровых и километровых волн? 3.  Объяснить причину того, что на небольших расстояниях от передатчика отсутствуют ионосферные волны? 4.  Что называется эффектом антипода и в чем его причина? 5.  Что называется ионосферным волноводом? 6.  Объяснить методику расчета напряженности поля  мириаметровых          и  километровых радиоволн?