100 лет радио - Мигулина В.В.
ISBN 5-256-01228-2
Скачать (прямая ссылка):
Субмиллиметровые и миллиметровые волны
113
на каплях дождя важен с точки зрения предотвращения помех работе наземных станций.
Деполяризация излучения обычно сопровождается уменьшением развязки между двумя ортогонально-поляризованными сигналами, причем степень этого уменьшения зависит от интенсивности дождя и связана с ростом в нем ослабления. Она наблюдается не только в дождях, но и в предгрозовых условиях, что до сих пор не получило исчерпывающего физического объяснения. Причинами такого явления может быть рассеяние твердыми частицами в верхней атмосфере либо рефракция радиоволн вследствие резких колебаний температуры и влажности.
В настоящее время многочисленные экспериментальные исследования позволили накопить значительный .статистический материал об ослаблениях в чистой атмосфере, а также при дожде, снеге, тумане, мороси и дымке, что позволяет корректировать и оптимизировать различные модельные расчеты характеристик распространения. Однако эта статистика не определяет еще полностью вероятность ослаблений на ММВ и СБМВ из-за пространственной
У.дБ/хм
Длина волны
Рис.2. Частотные зависимости поглощения в парах воды и кислороде (7 — расчет по С.А.Жевакину и А.П.Наумову), а также ослабления в дожде с интенсивностью 10 мм/ч (2), в снеге с интенсивностью 1 мм/ч (3) и в тумане с оптической видимостью 100 м рассчитанные с учетом дифракции электромагнитного излучения на водяных сферах и функций распределений их по размерам
114
А. В. Соколов
неоднородности гидрометеорных и аэрозольных образований в атмосфере. По этой причине в России и за рубежом проводятся исследования на СМВ, ММВ ослаблений во всей толще неоднородной атмосферы с помощью ИСЗ и бортовой приемопередающей аппаратуры.
Сигналы ММВ и СБМВ сильно изменяются во времени из-за турбулентности атмосферы и вариаций концентрации гидрометеорных и аэрозольных частиц вдоль трасс распространения.
В условиях чистой атмосферы в отличие от оптических волн, где амплитуда флуктуации значит<ельно обусловлена интенсивностью турбулентности независимо от поглощения, на ММВ и СБМВ при сильном молекулярном поглощении обнаружены как ослабление флуктуации излучения, так и их усиление. При малом поглощении амплитудные флуктуации ММВ и СМБВ полностью адекватны флуктуациям оптического излучения.
Передающие устройства
Изучение физических свойств ММВ и СБМВ абсолютно немыслимо без когерентных источников излучения с перестройкой частоты по диапазону. Первоначально для исследования распространения пользовались наиболее примитивными и маломощными источниками излучения: генераторами гармоник и ртутной лампой. В начале 60-х гг. были созданы генераторы излучения электровакуумного типа с мощностями, необходимыми для функционирования радиотехнических систем (клинотроны, магнетроны, лампы обратной волны и оротроны).
Затем в результате переноса принципов генерации из оптического диапазона в субмиллиметровый в 1965-69 гг. появились лазерные источники излучения на основе использования многочисленных квантовых переходов в молекулах газов Н2О, ЭгО, НСЫ, СН4Р и С02 и др.
Важным достижением полупроводниковой электроники явилось создание лавинно-пролетных диодов, диодов Ганна и их разновидностей, включая генератор С.Г.Калашникова, использующий эффект осциллярии^ доменов в полупроводнике. Разработки диодов со структурой р пп на основе Б1 и ваАв с туннельными переходами позволили сильно повысить предельную частоту таких генераторов вплоть до 800 ГГц, при этом их КПД был не хуже 5 %, напряжение питания не превышало 5... 10 В.
В последние годы в России были созданы миниатюрные электровакуумные приборы, которые по своей массе, габаритным размерам и электрическим характеристикам почти примыкали к полупроводниковым. Такие микровакуумные приборы обладают большей тепловой и радиационной стойкостью, а также малым
Субмиллиметровые и миллиметровые волны
115
временем пролета электронов, что позволяет использовать их для генерации колебаний СВЧ.
В период 1988-90 гг. были созданы (Н.И.Синицыным, М.Б.Голантом) и начали выпускаться промышленностью несколько классов миниатюрных приборов: отражательные клистроны на 1...30 ГГц с массой порядка несколько граммов и мощностью излучения до десятков — сотен милливатт; широкодиапазонные ЛОВ с электростатической фокусировкой излучения в диапазоне 1...40 ГГц и перестройкой в пределах 40 % от несущей, масса таких приборов колеблется от десяти до несколько сотен граммов и напряжение питания до 150 В; ЛОВ с магнитной фокусировкой на 26...260 ГГц с мощностью до десятков — сотен милливатт, электрической перестройкой частоты в пределах 50 % от несущей, масса таких приборов не более 1 кг, а напряжения питания не выше 1500 В.
В результате многолетних поисков были предложены новые принципы генерации и для самых мощных источников излучения на ММВ и СБМВ. К числу генераторов большой и средней мощности необходимо отнести лазеры на свободных электронах, релятивистские генераторы различных типов, гиротроны и дифракционные генераторы. С их созданием была практически решена проблема получения больших мощностей во всем диапазоне ММВ (рис.3).
