100 лет радио - Мигулина В.В.
ISBN 5-256-01228-2
Скачать (прямая ссылка):
108
А. Е. Резников, В. В. Копейкин
информативнее, чем на СНЧ, но соответственно и более подвержены влиянию изменений в ионосфере.
Средневолновый (СВ) диапазон частот занимает полосу 0,3...3 МГц и в первую очередь занят мощными радиовещательными и связными станциями. В последние годы авторам не известны какие-либо крупные новые области применения и соответственно крупные исследовательские и опытно-конструкторские разработки в этом диапазоне. Особенности взаимодействия радиоволн СВ диапазона с ионосферой, относительно большая длина волны, что требует больших антенных полей, и сравнительно невысокая пропускная способность радиоканала не привлекают специалистов для работ в этом диапазоне. ,
Существенно более перспективным представляется коротковолновый (КВ) диапазон частот 3...30 МГц. В настоящее время есть основания полагать, что этот диапазон частот начнет переживать вторую молодость. Сравнительно высокая пропускная способность радиоканала в этом диапазоне частот, относительно низкая стоимость приемной и передающей аппаратуры позволяют использовать его для радиолокации, радиовещания, цифровой и любительской радиосвязи, а также в телефонном и телефаксном режимах. Роль ионосферы для распространения радиоволн диапазона КВ носит определяющий характер. Особенно важным представляется в перспективе использование фокусирующих свойств ионосферы для построения адаптивных линий радиосвязи и систем загоризонтной радиолокации. Способность фокусировать пучок в нужном месте пространства облегчает решение проблемы электромагнитной совместимости во всех диапазонах, начиная от СВ и до УКВ. В каждом диапазоне эта проблема формулируется с учетом естественных и искусственных помех и особенностей распространений радиоволн, но в диапазоне КВ с учетом его свойств и большой загрузки она стоит особенно остро.
Ультракороткие волны, проникающие через ионосферу, кроме наземных систем связи, включая тропосферные, успешно применяются в радиолокации и в системах спутниковой связи, а также в системах связи, использующих рассеяние на следах метеоритов. Самые мощные современные радиолокационные системы работают именно в этом диапазоне частот, так как сравнтельно небольшая длина волны позволяет сформировать эффективную диаграмму направленности излучения и короткие мощные импульсы. Системы связи на УКВ носят локальный характер, поскольку эффективны в основном в зоне прямой видимости.
Следует отметить, что в УКВ диапазоне весьма привлекательны средства связи, использующие рассеяние радиоволн на локальных областях с повышенной концентрацией заряженных частиц, возникающих при сгорании небольших метеоритов в верхних слоях атмосферы. Диапазон областей частот, в которых наблюдает-
Распространение радиоволн
109
ся такое рассеяние, достаточно широк: от десятков до нескольких сотен мегагерц, но статистически устойчивая связь наблюдается на частотах 50... 150 МГц.
В последние 20 — 30 лет в области связи наиболее динамично развивались два вида систем: оптоволоконные и спутниковой связи, использующие частоты, как правило, выше 1 ГГц. Эти системы в насгоящее время и обеспечивают прохождение наиболее высокоскоростных и помехозащитных потоков информации. В гигагерцевом диапазоне частот рассеяние и поглощение радиоволн мелкомасштабными неоднородностями в атмосфере (пыль, плотный туман, дождь, вулканический пепел, песчаные бури) могут повлиять на надежность приема сигналов, хотя ионосфера практически не сказывается на распространении и затухании,
Учитывая возрастающее число средств радиосвязи во всех диапазонах частот, размешенных как на неподвижных, так и на движущихся объектах, все более значимой становится проблема электромагнитной совместимости, которую можно анализировать с различных позиций. Отметим только те ее особенности, которые связаны с распространением радиоволн вблизи поверхности Земли, хотя подобные сложности возникают и при работе спутниковых систем связи* в частности геостационарных, и вынуждают размещать их только в фиксированных, а не произвольных точках геостационарной орбиты.
Уже из краткою перечня основных свойств радиоволн различных диапазонов очевидны (с точки зрения создания взаимных помех) два класса радиоволн. В первом из них помехи обусловлены тем. что отражение существенной части энергии сигнала от ионосферы и тропосферы может приводить к значительным напряженно-стям полей не только в тех местах, куда предполагалось передавать информацию. К этому классу, для которого характерно "накопление" энергии в приземном волноводе и распределение ее по поверхности земною шара, можно отнести все радиоволны — от СНЧ до УКВ. Ко второму классу можно отнести все радиоволны от УКВ и выше, которые создают сосредоточенные помехи в зоне прямой видимости и для которых эффект "накопления" энергии отсутствует, так как в естественных условиях отсутствуют замкнутые волноводы.
Отношение сигнал-шум для радиоволн первого класса определяется в значительной степени не только загруженностью диапазона в конкретной локальной области, но и мощностями передатчиков на всем земном шаре и коэффициентом отражения радиоволн от Земли, ионосферы и тропосферы. Соотношение между совокупной нощностью передатчиков в данном диапазоне частот и мощностью естественных источников с учетом перечисленных факторов определяет условие приема радиосигналов в данной точке земной поверхности. В некоторых диапазонах частот, например СНЧ, ре-
