Космические и наземные системы радиосвязи и сети телерадиовещания. Распространение радиоволн при связи со спутниками Земли. Спутниковые системы связи и их назначение

Передача радиосигналов между пунктами, расположенными на земной поверхности, осуществляется с применением разных видов распространения радиоволн, из которых наиболее характерны следующие:

*  вдоль земной поверхности;

          * с излучением в верхние слои атмосферы и из них обратно к поверхности Земли;

           * с приемом с Земли и обратной передачей на Землю посредством космических ретрансляторов.

Распространение радиоволн вдоль земной поверхности существенно зависит от ее рельефа и физических свойств. Атмосфера также оказывает влияние на передачу и прием сигналов земными радиостанциями, зависящее от целого ряда природных явлений. Эти зависимости проявляются в разной форме и степени при разных длинах волн.

Можно выделить следующие закономерности:

* в однородной среде волны распространяются прямолинейно;

* в средах с неоднородными свойствами происходит рефракция, т. е. отклонение траектории распространения радиоволны от прямой линии;

* на границах однородных сред с разными свойствами наблюдаются преломление и отражение волн;

* если на пути распространения встречаются препятствия, непроницаемы для волн, то наблюдается дифракция: огибание препятствий:

* в средах с пониженной прозрачностью, например, из-за содержания в них частиц пыли или воды, происходит частичное поглощение волн.

Основными свойствами земной поверхности, оказывающими влияние на распространение над ней электромагнитных волн, являются ее электрические параметры: электропроводность и диэлектрическая проницаемость. Влияние неровностей поверхности оказывается значительным, если их размеры сравнимы с длиной волны и превышают ее. Например, горы влияют на распространение волн практически всех диапазонов, тогда как волнение морской поверхности проявляется при распространении над ней волн метрового диапазона и меньше, т. е. ОВЧ, УВЧ и более коротких.

От электропроводности почвы зависят потери в ней энергии волн. Если бы верхний слой ее был идеально проводящим или был идеальным диэлектриком, то прохождение радиоволн не было бы связано с потерями. В реальных условиях электромагнитные поля индуцируют в почве токи, и при их протекании выделяется тепло. Следовательно, электромагнитная энергия волн, падающих на землю или распространяющихся вдоль нее, поглощается.

Атмосфера состоит из трех основных областей, которые неодинаково пропускают электромагнитные волны. Эти области называются тропосферой, стратосферой и ионосферой.

Тропосфера – нижняя часть атмосферы толщиной 10 ... 18 км. С высотой температура и давление воздуха, а также содержание водяных паров в тропосфере изменяются, но газовый состав ее практически  постоянен: азот и кислород.

Стратосфера простирается примерно до 80 км. Признаком перехода к стратосфере является прекращение понижения температуры, которая в верхней части тропосферы падает до –50...-60⁰ С. В стратосфере температура до высоты около 40 км изменяется мало, а затем примерно до высоты 60 км растет до +80⁰, далее же опять падает. Повышение температуры объясняется поглощением энергии ультрафиолетового излучения Солнца содержащимся в воздухе озоном.

Ионосфера представляет собой обширный слой разреженного газа. Падающее на ионосферу излучение Солнца вызывает ионизацию газа, т. е. отрыв электронов от атомов. Поскольку плотность газа на больших высотах мала, вероятность встречи свободного электрона с ионизированным атомом, которая приводит к их объединению (рекомбинации) невелика. По этой причине значительная часть газа остается ионизированной, т. е. представляет собой плазму. Ионизированный газ обладает электропроводностью. Концентрация свободных электронов определяется интенсивностью ионизирующего излучения Солнца и зависит от высоты, времени суток и времени года.

Как  слой  ионизированного газа,   ионосфера   простирается  примерно  от 60 км до 1,5 тыс. Км, но на очень больших высотах плотность газа очень мала