Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
СВЕРХДАЛЬНЕЕ
следования позволили классифицировать сигналы С. р. р. по след, типам: прямые сигналы (ПС)— длниа радиотрассы D от 10 до 20 тыс. км; антиподные сигналы (AC) — D ~ 20 тыс. км; обратные сигналы (ОС) — 20 < D <40 тыс. км; кругосветные сигналы (КС) — D ~-~ 40 тыс. км; нратные кругосветные сигналы (KCn) - D тыс. км. К сигналам С. р. р.
относят также задержанные сигналы, эхо-сигналы с многосекунднымн задержками (ЗС).
Прямые и обратные сигналы. При расстоянии между корреспондентами ~ 10—15 тыс. км в суточном цикле наблюдается резкий переход от кратчайшего пути (ПС) к обратной трассе (ОС). Прн этом предпочтительной является трасса, бблыпая часть к-рой лежит в ночном полушарии. Реверс передающей и приёмной антенн на таких трассах способствует повышению надёжности связи.
Антиподные сигналы (AC) соответствуют макс. разносу излучателя и приёмника на Земле, когда потенциально возможны любые направлення прихода радиоволн. Из-за неоднородности ионосферы вблизи антипода формируется фокальное пятно размером ~0,5— 1,5 тыс. км с неск. направлениями прихода и сложным пространственным распределением напряжённости поля. Это явление аналогично аберрациям оптических систем. Оптнм. условия приёма AC реализуются на трассах, лежащих в ночном полушарии и в окрестности терминатора (линия, отделяющая дневное полушарие от ночного). AC меньше др. типов сигналов подвержены влиянию ионосферно-магн. возмущённости н поглощению в полярных зонах.
Кругосветные сигналы (КС). Оптим. трассы тяготеют к сумеречной зоне, составляя обычно с терминатором угол 10-206. Наилучшие условия приёма КС зимой в дневное время, неск. хуже — в ночное время летом и днём в равноденствие. Амплитуда КС практически не меняется при реверсе передающей и приёмной антенн. С ростом солнечной активности приём КС улучшается. Диапазон рабочих частот f = 10—30 МГц с оптим. частотами порядка 15—22 МГц. Осн. особенностями КС являются стабильность времени распространения (138—140 мс), наличие оптим. азимута, ортогонального направлению на подсолнечную точку (см. Магнитосфера Земли), Более точные условия приёма КС сводятся к след, эмпирич. правилам: крнтнч. частота F-слоя ионосферы в районе излучателя н его антипода /кр > //3; траектория КС близка к большому кругу, на к-ром достигается максимум минимума f„pF2 и минимум продольных градиентов электронной концентрации. При связи между ИСЗ, орбиты к-рых проходят ниже максимума Zj-Cnofl, диапазон наблюдаемых частот расширяется до 40 МГц и вероятность приёма дальних радиосигналов значительно увеличивается.
Кратные кругосветные сигналы (KCn). Оптнм. условия приёма KCn, как и КС, соответствуют сближению трасс с терминатором. KCn принимаются в периоды высокого уровня КС. Обращает иа себя внимание исключительно низкое затухание KCrt — порядна 5—20 дБ на один обход.
Задержанные сигналы (ЗС). Радиоэхо с задержками в единицы н десятки секунд (т. е. на 1—2 порядка большими. чем у КС) наблюдается гораздо реже, чем КС. В ряде случаев оптнм. условия приёма ЗС также связаны с терминатором и отмечается кратность их задержек задержкам КС.
Явление С. р. р. наиб, характерно для коротких (декаметрових) волн в диапазоне / ~ 10—25 МГц. Волны более низкой частоты испытывают значит, поглощение в ионосфере, а их излучение требует радиопередающих устройств большой мощности и громоздких антенн. Для УКВ и более коротких радиоволн, как правило, рефракция в ионосфере недостаточна для 426 формирования устойчивого волнового канала. Предель-
ная частота вырождения (разрушения) волновода определяет верх, границу частотного диапазона С. р, р.
Для С. р. р. всех типов можно отметить ряд общих свойств. Диапазон оптнм, частот расширяется в годы высокой солнечной активности. Вертикальные углы прихода радиоволн лежат в пределах 5—20° от горизонта. Для трасс длиной порядка 15—20 тыс. км азимутальный угол прихода меняется плавно со временем, значительно отклоняясь в переходные периоды от дуги большого круга.
Механизмы сверхдальнего распространения радиоволн. Осн. способом С. р. р. декаметрових радиоволн является смешанный механизм распространения, включающий в себя скачковый (последоват. отражение радиоволн от поверхности Земли и ионосферы) и волноводный способы распространения. Приближённые ф-лы для диэлектрич. проницаемости
g0—1—4 л ег Не1т((йг-\-\г)
и проводимости плазмы ,
o«e2iVev®/m((B2-{-v8),
где a) = 2пf — циклическая частота, пг — масса электрона, позволяют оценить частотно-угл. диапазон волн, удерживаемых в волноводе Земля — ионосфера, и нх поглощение. Слабее всего затухают волны высокой частоты, распространяющиеся в приподнятом волновом канале, формирующемся ниже максимума F-слоя за счёт сферичности Земли и рефракции радиоволн в расслоённой ионосфере (рис. 1). Такими волноводно-рнкошетнрующимн модами осуществляется сверхдаль-; няя связь между ИСЗ. Малое погонное затухание КС; и KCn говорит о том, что реализуется волноводный механизм распространения. Оценки показывают, что. ионосферный волновод возбуждается с Земли за счёт регулярных горизонтальных градиентов ионосферы,: рассеяния яа случайных неоднородностях и дифракц*-эффектов.