Что отражает короткие радиоволны
Короткие волны
Короткие волны (также декаметровые волны) — диапазон радиоволн с частотой от 3 МГц (длина волны 100 м) до 30 МГц (длина волны 10 м).
Короткие волны отражаются от ионосферы с малыми потерями. Поэтому, путём многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли, они могут распространяться на большие расстояния. Короткие волны используются для радиовещания, а также для любительской и профессиональной радиосвязи. Качество приёма при этом зависит от различных процессов в ионосфере, связанных с уровнем солнечной активности, временем года и временем суток. Так днём лучше распространяются волны меньшей длины, а ночью — большей. Для связи между наземными станциями и космическими аппаратами они непригодны, так как не проходят сквозь ионосферу.
На коротких волнах наблюдаются замирания — изменение уровня принимаемого сигнала, они проявляются как кратковременное снижение амплитуды несущей частоты или вовсе пропадание последней. Замирания возникают из-за того, что радиоволны от передатчика идут к приёмнику разными путями, в разной фазе и, интерферируя на антенне приёмника, могут ослаблять друг друга.
Содержание
Влияние слоев ионосферы на распространение радиоволн в КВ-диапазоне
Слой F2 — самый верхний из ионизированных слоев ионосферы. Концентрация этого слоя повышается днем, летом она выше, чем зимой. Максимальное распространение для связи одним скачком до 4000 км. Чем выше концентрация слоя, тем более высокая частота может ещё отразиться от ионосферы. Максимальная частота, при которой происходит отражение, называется максимально передаваемой частотой — МПЧ. С увеличением угла отражения МПЧ увеличивается.
Слой F1 — существует только днем. Максимальное распространение для связи одним скачком до 3000 км. Ночью сливается со слоем F2.
Слой Е — отражающий слой, наименее подвержен солнечной активности. Максимальное распространение для связи одним скачком до 2000 км. МПЧ зависит только от угла отражения.
Слой Еs — слой Е спорадический. Возникает спорадически (изредка), чаще в экваториальных широтах. Характеристики как у слоя Е.
Слой D — самый нижний из ионизированных слоев ионосферы и единственный поглощающий слой для радиоволн КВ диапазона. Существует только днем. Ночью исчезает. При исчезновении слоя D ночью, становится возможен прием слабых и далеко расположенных радиостанций. Из-за уменьшения МПЧ отражаемой слоем F2 и увеличением помех из-за пропадания слоя D, ночью, профессиональная радиосвязь в КВ диапазоне затруднена.
«Аврора» — отражения радиоволн от северного сияния. Таким видом связи впервые воспользовался Румянцев Г. А., легендарный советский радиолюбитель, радиоспортсмен и конструктор.
Прогноз МПЧ — расчет МПЧ производится по месячным, пятидневным и ежедневным прогнозам. В России эти прогнозы выдаются Институтом земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова Российской Академии наук (ИЗМИРАН).
Вещательные диапазоны КВ
Радиовещание на КВ ведется на участках с длиной волны около:
Дневные поддиапазоны — 11, 13, 16, 19 метров, ночные — 75, 65, 52, 49, 41, 31 метр
Любительские диапазоны КВ
В первые десятилетия существования радио считалось, что волны короче 250 м малопригодны для практических целей. Поэтому весь КВ диапазон был предоставлен в распоряжение любителей-энтузиастов для экспериментов. Первым законодательным актом, регламентировавшим любительскую радиосвяэь, был «Закон о радио», принятый Конгрессом США в 1912 г. По мере совершенствования техники радиосвязи выяснилось, что при определенных условиях на КВ возможна связь на дальние расстояния даже при минимальной мощности передатчика. В настоящее время для любительской связи на КВ выделены строго определённые диапазоны частот, которые несколько отличаются для разных стран мира. Так, в Российской Федерации «Инструкция по регистрации и эксплуатации любительских радиостанций» устанавливает для любительской службы следующие диапазоны:
Ссылки
Теория радиоволн: ликбез
Думаю все крутили ручку радиоприемника, переключая между «УКВ», «ДВ», «СВ» и слышали шипение из динамиков.
Но кроме расшифровки сокращений, не все понимают, что скрывается за этими буквами.
Давайте ближе познакомимся с теорией радиоволн.
Радиоволна
Длина волны(λ) — это расстояние между соседними гребнями волны.
Амплитуда(а) — максимальное отклонения от среднего значения при колебательном движении.
Период(T) — время одного полного колебательного движения
Частота(v) — количество полных периодов в секунду
Существует формула, позволяющая определять длину волны по частоте: 
Где: длина волны(м) равна отношению скорости света(км/ч) к частоте (кГц)
«УКВ», «ДВ», «СВ»
Сверхдлинные волны — v = 3—30 кГц (λ = 10—100 км).
Имеют свойство проникать вглубь толщи воды до 20 м и в связи с этим применяются для связи с подводными лодками, причем, лодке не обязательно всплывать на эту глубину, достаточно выкинуть радио буй до этого уровня.
Эти волны могут распространяться вплоть до огибания земли, расстояние между земной поверхностью и ионосферой, представляет для них «волновод», по которому они беспрепятственно распространяются.
Длинные волны(ДВ) v = 150—450 кГц (λ = 2000—670 м). 
Этот тип радиоволны обладает свойством огибать препятствия, используется для связи на большие расстояния. Также обладает слабой проникающей способностью, так что если у вас нет выносной антенны, вам вряд ли удастся поймать какую-либо радиостанцию.
Средние волны (СВ) v = 500—1600 кГц (λ = 600—190 м). 
Эти радиоволны хорошо отражаются от ионосферы, находящейся на расстоянии 100-450 км над поверхностью земли.Особенность этих волн в том, что в дневное время они поглощаются ионосферой и эффекта отражения не происходит. Этот эффект используется практически, для связи, обычно на несколько сотен километров в ночное время.
Короткие волны (КВ) v= 3—30 МГц (λ = 100—10 м). 
Подобно средним волнам, хорошо отражаются от ионосферы, но в отличии от них, не зависимо от времени суток. Могут распространяться на большие расстояния(несколько тысяч км) за счет пере отражений от ионосферы и поверхности земли, такое распространение называют скачковым. Передатчиков большой мощности для этого не требуется.
Ультракороткие Волны(УКВ) v = 30 МГц — 300 МГц (λ = 10—1 м). 
Эти волны могут огибать препятствия размером в несколько метров, а также имеют хорошую проникающую способность. За счет таких свойств, этот диапазон широко используется для радио трансляций. Недостатком является их сравнительно быстрое затухание при встрече с препятствиями.
Существует формула, которая позволяет рассчитать дальность связи в УКВ диапазоне:
Так к примеру при радиотрансляции с останкинской телебашни высотой 500 м на приемную антенну высотой 10 м, дальность связи при условии прямой видимости составит около 100 км.
Высокие частоты (ВЧ-сантиметровый диапазон) v = 300 МГц — 3 ГГц (λ = 1—0,1 м).
Не огибают препятствия и имеют хорошую проникающую способность. Используются в сетях сотовой связи и wi-fi сетях.
Еще одной интересной особенностью волн этого диапазона, является то, что молекулы воды, способны максимально поглощать их энергию и преобразовывать ее в тепловую. Этот эффект используется в микроволновых печах.
Как видите, wi-fi оборудование и микроволновые печи работают в одном диапазоне и могут воздействовать на воду, поэтому, спать в обнимку с wi-fi роутером, длительное время не стоит.
Крайне высокие частоты (КВЧ-миллиметровый диапазон) v = 3 ГГц — 30 ГГц (λ = 0,1—0,01 м).
Отражаются практически всеми препятствиями, свободно проникают через ионосферу. За счет своих свойств используются в космической связи.
AM — FM
Зачастую, приемные устройства имеют положения переключателей am-fm, что же это такое:
AM — амплитудная модуляция
Это изменение амплитуды несущей частоты под действием кодирующего колебания, к примеру голоса из микрофона.
АМ — первый вид модуляции придуманный человеком. Из недостатков, как и любой аналоговый вид модуляции, имеет низкую помехоустойчивость.
FM — частотная модуляция 
Это изменение несущей частоты под воздействие кодирующего колебания.
Хотя, это тоже аналоговый вид модуляции, но он имеет более высокую помехоустойчивость чем АМ и поэтому широко применяется в звуковом сопровождении ТВ трансляций и УКВ вещании.
На самом деле у описанных видом модуляции есть подвиды, но их описание не входит в материал данной статьи.
Еще термины
Интерференция — в результате отражений волн от различных препятствий, волны складываются. В случае сложения в одинаковых фазах, амплитуда начальной волны может увеличиться, при сложении в противоположных фазах, амплитуда может уменьшиться вплоть до нуля.
Это явление более всего проявляется при приеме УКВ ЧМ и ТВ сигнала. 
Поэтому, к примеру внутри помещения качество приема на комнатную антенну ТВ сильно «плавает».
Дифракция — явление, возникающее при встрече радиоволны с препятствиями, в результате чего, волна может менять амплитуду, фазу и направление.
Данное явление объясняет связь на КВ и СВ через ионосферу, когда волна отражается от различных неоднородностей и заряженных частиц и тем самым, меняет направление распространения.
Этим же явлением объясняется способность радиоволн распространяться без прямой видимости, огибая земную поверхность. Для этого длина волны должна быть соразмерна препятствию.
Что такое радиоволны?
А что собой представляют радиоволны? Образно представить можно, но мне захотелось узнать об этом явлении побольше. Сразу хочу сказать, что во всем прочитанном нет такого, что перевернет мир, или вас. Это статья что бы вспомнить, или чтобы узнать, если вы новичок,
Радиоволны делятся на частотные диапазоны это: длинные волны, средние волны, короткие волны, и ультракороткие волны.
Длинные волны. Волны этого диапазона называются длинными, поскольку их низкой частоте соответствует большая длина волны. Они могут распространяться на тысячи километров, так как способны огибать земную поверхность. Поэтому многие международные радиостанции вещают на длинных волнах.
Средние волны распространяются не на очень большие расстояния, поскольку могут отражаться только от ионосферы (одного из слоев атмосферы Земли). Передачи на средних волнах лучше принимают ночью, когда повышается отражательная способность ионосферного слоя.
Короткие волны многократно отражаются от поверхности Земли и от ионосферы, благодаря чему распространяются на очень большие расстояния. Передачи радиостанции, работающей на коротких волнах, можно принимать на другой стороне земного шара.
Ультракороткие волны (УКВ) могут отражаться только, от поверхности Земли и потому пригодны для вещания лишь на очень малые расстояния. На волнах УКВ-диапазона часто передают стереозвук, так как на них слабее помехи.
Вот на рисунках вверху волна изображена в виде полосы, а вот как она выглядит на самом деле.
Ну ладно допустим, все это поняли, поговорим о передатчиках и антеннах.
Передатчик излучает радиоволны модулированными, т. е. измененными так, что они несут звуковой сигнал.
Модуляция. Чтобы радиоволны несли сигнал звуковой частоты, их модулируют этим сигналом. Модуляция бывает двух видов: амплитудная (АМ) и частотная (ЧМ). О модуляции ниже.
Антенна. В антенне под воздействием радиоволн возникают электрические колебания той же частоты, что и у радиоволны. Скажем, антенна расположена в верхней части башни передающего радиоцентра. Электрический ток, проходящий по антенне то вверх, то вниз, возбуждает радиоволны, которые расходятся во всех направлениях. Передающие антенны устанавливают на возвышенных местах, чтобы увеличить дальность передачи.
Здесь упоминалось слово частота, если кто-то забыл то:
Расскажу об Амплитуде, так как это надо знать, чтобы понять АМ и ЧМ.
Амплитудная модуляция.
При такой модуляции изменяют амплитуду несущей волны в соответствии с напряжением сигнала звуковой частоты. Амплитуда несущей волны увеличивается, когда увеличивается напряжение сигнала звуковой частоты, и уменьшается, когда уменьшается это напряжение. До модуляции несущая волна имеет постоянные амплитуду и частоту. Ее частота намного больше звуковой частоты.
Частотная модуляция.
При такой модуляции изменяют частоту несущей волны в соответствии с напряжением сигнала звуковой частоты. Частота несущей волны увеличивается при увеличении напряжения этого сигнала и уменьшается при его уменьшении. При частотной модуляции меньше помех, но радиостанции приходиться работать в УКВ-диапазоне. Это связано с тем, что частота несущей волны должна быть во много раз больше звуковых частот.
Введение к прохождению радиоволн на КВ
 | (Система Обработки Радиоинформации (СОР) и космического обслуживания) |
1. Ионосфера.
1.1. Области ионосферы.
В области, протягивающейся на высоту примерно от 50 км до более чем 500 км некоторые молекулы ионосферы ионизируются солнечной радиацией, вследствие чего они производят атмосферный газ. Данная область называется ионосферой, рис. 1.1.
В течение дня могут существовать 4 области, называемые D, E, F1 и F2. Они находятся на примерно таких высотах:
Только слои E, F1, спорадический слой Е (если присутствует) и область F2 преломляют высокочастотные волны. Область D также важна, хотя и не преломляет ВЧ радиоволны, поглощает и ослабляет их. (см. 1.5).
F2 является самой важной областью в распространении высокочастотных радиоволн так как:
Существование электронов самое продолжительное в области F2,что и является одной из причин появления этой области в ночное время. Обычное время существования электронов в областях E, F1 и F2 около 20 секунд, 1 мунуты и 20 минут соответственно.
Рис.1.1 Дневная и ночная структура ионосферы
1.2 Возникновение и исчезновение электронов в ионосфере
Солнечная радиация является причиной ионизации в ионосфере. Электроны возникают при её столкновении с незаряженными атомами и молекулами, рис. 1.2. Так как этот процесс требует солнечной радиации, возникновение электронов происходит только в солнечной части полусферы ионосферы.
Рис.1.2 Ионизация частиц
1.3 Обзор ионосферы
Одна из самых важных характеристик ионосферы с точки зрения радио связи, это её способность преломлять радио волны. Хотя они преломляются только в переделах определенного частотного диапазона. Частотный диапазон зависит отряда факторов (см. раздел 1.4). Было применено несколько методов исследования ионосферы и наиболее часто используемым инструментом для этих целей является ионозонд, рис. 1.3. Нужно отметить, что много ссылок на ионосферную связь говорит о преломлении.
Рис.1.3 Работа ионозонда
Частоты ниже 1.6 MГц вызывают взаимные помехи с передающими станциями частотной модуляции. С ростом частоты появляется отражение от нижней области Е и соответственно, с большей временной задержкой, от областей F1 и F2. Конечно, в ночное время отражение возвращается только от области F2 и возможно от спорадической области Е, в тот момент как большинство других областей теряют свои свободные электроны.
На сегодня, ионосфера зондируется не только сигналами направленными вертикально. Наклонные клопферы посылают радиосигналы под углом к ионосфере (передатчик и приёмник находятся на удаленном расстоянии. ) Клопферы такого типа могут отслеживать распространения по определенным потокам на основе чего могут быть сделаны выводы. Ионозонды обратного излучения принимают отраженный сигнал от земли и пришедший в приёмник, который может быть или не быть передатчиком в тот же момент. Такой тип клопферов используется в надгоризонтных радарах.
1.4 Вариации в ионосфере
Ионосфера не является стабильным средством передачи одной и той же частоты в течении года или даже суток. Ионосфера изменяется в зависимости от солнечного цикла, сезона. Таким образом, частота которая успешно распространяется в данный момент, через какой-то час может быть утеряна.
1.4.1 Вариации в зависимости от солнечного цикла
Солнце проходит через фазы восхода и заката которые влияют на высокочастотную связь, солнечные циклы имеют продолжительность от 9 до 14 лет. При большем количестве радиации излученной солнцем в периоды максимальной солнечной активности возникает большее количество электронов в ионосфере, что и позволяет использовать высокие частоты, рис.1.4.
Рис.1.4 Солнечные циклы и сезонная зависимость областей E и F.
1.4.2 Сезонные вариации
Частоты области E находятся выше летом чем зимой. Однако, вариация в частотах F области более усложнена. В обоих полушариях, частоты F области в полдень вообще достигают максимума в момент равноденствий (март и сентябрь). В момент солнечного минимума полуденные летние частоты, как ожидается, в основном выше чем зимние, но в момент солнечного максимума, зимние частоты в некоторых местоположениях, могут быть выше чем те летом. Кроме того, частоты в момент равноденствий (март и сентябрь) выше чем те летом или зимой как для солнечного максимума так и минимума. Наблюдение полуденных, зимних частот, часто более высоких чем летом называется сезонной аномалией (такого не наблюдается на рис. 1.4).
1.4.3 Вариации с широтой
В течение дня и с увеличением широты, солнечное радиация облучает атмосферу по большим углом, таким образом интенсивность радиации и плотность электронов уменьшается к полюсам.
Рис.1.5 График широтных вариаций
Нужно отметить на рис. 1.5, что дневные частоты области F имеют свой пик не на магнитном экваторе, а в районе от 15 до 20 градусов к северу и к югу от него. Это называется экваториальной аномалией. Ночью, частоты достигают минимума в районе 60 широты к северу и к югу от геомагнитного экватора. Это называется впадиной в средних широтах. Большие отклонения могут происходить около этих районов, что может приводить к вариациям в диапазоне(дальности) ионосферных волн, которые имеют точки отражения в близи этих районов.
1.4.4 Суточные вариации
Рабочие частоты обычно выше в течение дня и ниже ночью, рис. 1.6. С рассветом, солнечная радиация порождает электроны в ионосфере а частота увеличивается, достигая своего максимума к полудню. В течение полудня, частоты начинают уменьшаться из-за электронной потери и с вечером, области D, E, и F1 становятся мало значащими. Ионосферная ВЧ Связь в течение более низкое из-за недостатка в области D. В течении ночи, частоты уменьшаются, достигая своего минимума как раз перед рассветом.
1.5 Вариации в поглощении
D область, которая становится мало значащей ночью, уменьшает волны, поскольку они проходят через нее. Поглощение было описано в пункте 1.4.1 при описании, как солнечные вспышки могут причинять перебои или снижения производительности каналов связи, которые проходят через дневной свет.. Поглощение в области D также изменяется с солнечным циклом, являющимся наибольшим в период солнечного максимума. Поглощение сигнала больше летом и в течение середины дня, рис. 1.7. Существует вариация в поглощении в зависимости от широты с большим количеством поглощения, около экватора и уменьшающимся поглощением к полюсам, хотя некоторая солнечная активность значительно увеличивает поглощение на полюсах. Более низкие частоты поглощаются в большей степени, так что желательно использовать высокие частоты насколько это возможно.
Рис.1.7 Пример суточных и сезонных вариаций в поглощении (Сидней, 2,2 МГц)
Время от времени вокруг полярных областей поглощение может затрагивать связь весьма серьёзно. Иногда протоны высокой энергии, вырвавшиеся из Солнца в течение больших солнечных вспышек будут двигаться к геомагнитным линиям магнитного поля и в полярные области. Эти протоны могут причинять увеличенное поглощение волн КВ станций, поскольку они проходят через область D. Это увеличенное поглощение может длиться в течение многих дней и называется случаем Поглощения Полярной Шапки (ППШ).
1.6 Спорадический слой Е
Спорадический слой Е E может формироваться в любое время. Это происходит на высотах от 90 до 140 км (в области E), и может быть распространено на большую область или быть ограничено до не большой области. Трудно предвидеть, где и когда это произойдет и как долго это продлится. Спорадический E может иметь сопоставимую электронную плотность с областью F, подразумевая, что она может преломлять сопоставимые частоты с областью F. Спорадическая область E может поэтому использоваться для ВЧ связи на верхних частотах чем, использует нормальный слой E время от времени. Иногда спорадический слой E прозрачен и позволяет большинству радио волн проходить через него к F области, однако, в другое время, спорадический слой E затеняет область F полностью и сигнал не достигает приемника (затенение слоем). Если спорадический слой E частично прозрачен, радио волна, вероятно может быть отражена иногда от области F иногда от спорадического слоя E. Это может приводить к частичной передаче сигнала или постепенного изменения силы сигнала.
Рис.1.8 Возможные пути распостранения радиоволн при наличии спорадического слоя Е.
Спорадический E слой низких и высоких широтах возникает главным образом в течение дня и раннего вечера, и чаще встречается в течение летних месяцев. В высоких широтах спорадический cлой E имеет тенденцию формироваться ночью.
1.7 Распространение F
2 ВЧ СВЯЗЬ
2.1 Типы распространения ВЧ
Высокая частота (от 3 до 30 МГЦ) радиосигнала может достигать отдаленного приемника, рис. 2.1, через:
Рис. 2.1 Виды распостранения радиоволн на КВ.
2.2 Частотные пределы ионосферных волн
Не все радиоволны КВ будут преломлены ионосферой, существует верхние и нижние частотные границы для связи между двумя терминалами. Если частота слишком высока, волна проникнет через ионосферу, если частота сигнала окажется слишком низкой, сила сигнала будет понижена из-за поглощения в области D. Диапазон частот пригодный к употреблению изменится:
В то время как верхний предел частот изменяется главным образом с этими факторами, более низкий предел также зависит и от приемника, трассирующего шума, кпд антенны, мощности передатчика, (раздел 2.6) и поглощение ионосферой.
2.3 Частотный диапазон, пригодный к применению
Рис. 2.2 Диапазон частот, пригодный к использованию. Если частота f меньше границы ППЧ, то излучение будет поглощено слоем D. Если излучение производится с частотой выше ЕМПЧ, то радиоволны распостраняются сквозь область Е. Если частота излучения находится выше МПЧ, то радиоволна проходить сквозь слой F.
Успешное распространения волн, при ежемесячном прогнозе солнечной активности, довольно часто является правильным. Иногда непредвиденные события происходят на Солнце, и ежемесячные прогнозы становятся неточным. Одна из ролей Австралийского Космического Центра Прогнозирования (АКЦП) в СОИ должна обеспечить исправления в ежемесячных прогнозах, предупреждая клиентов об изменений в условиях связи.
D область не позволяет всем частотам быть использованными, начиная с более низких частоты вероятно будут поглощены. Поглощающая Предельная Частота (ППЧ) обеспечивается как волновод к более низкому пределу диапазона частот пригодных к употреблению. ППЧ существенен только для схем с точками рефракции в освещенном солнцем полушарии. Ночью, ППЧ нулевая, позволяет частотам, которые не пригодны к применению в течение дня, успешно распространяться.
2.4 Длина расстояния отраженного скачка
Рис. 2.3 Расстояние до следующей точки определяется углом подъема диаграммы направленности антенны.
2.5 Варианты распостранения радиоволн
Имеются много способов или режимов, посредством которых ионосферная волна может путешествовать от передатчика на приемник. Режим распространения в определенном слое, который требует наименьшего количества отрезков волны между передатчиком и приемником, называется режимом первого порядка. Режим, который требует одного дополнительного отрезка волны, называется режимом второго порядка. Для канала с длиной пути 5000 км, первый порядок режима F требовал бы по крайней мере двух отрезков волны (2F), в то время как второй порядок режима F будет тогда требовать трех отрезков волны (3F). Первый порядок режима E имеет тоже самое число отрезков волны как и первый порядок F режима. Если это кончается длиной отрезка больше чем 2050 км, и соответствует углу подъема 0 градусов, режим E распространения не возможен. Это также применяет к второму порядку режима E распространения. Конечно, режим распространения в области E будет только доступен для связи в дневное время.
Существуют простые режимы распространения в одной области, скажем области F, рис. 2.4. Более сложные режимы распространения, состоят из комбинаций отражений от областей E и F и системы хордовой и канальной связи, рис. 2.5.
Рис. 2.4 Пример простого варианта распостранения радиоволн
Хордовый режим и система канальной связи дают множество отражений от ионосферы без промежуточных отражений от земли. Существует мнение, что области ионосферы являются однородной, однако, ионосфера совершает волновое движение и перемещается, с волнами, проходящими через неё, что может затрагивать отражение сигнала. Ионосферные области могут наклониться и когда это случается, хордовый и канальные режимы могут иметь место. Ионосферный наклон более вероятен около экваториальной аномалии, желоба средних широт и в секторах заката и восхода солнца. Когда эти типы режимов происходят, сигналы могут быть сильны, так как волна тратит меньшее количество времени, пересекая область D.
Рис. 2.5 Более сложные варианты отражения радиоволн
Из-за высокой электронной плотности дневной ионосферы около 15 градусов магнитного экватора (около экваториальной аномалии), трансэкваториальные тракты могут использовать эти повышения, чтобы распространиться на верхних частотах. Любой наклон ионосферы может кончаться хордовым режимом, производя хорошую мощность сигнала по длинным расстояниям.
Система канальной связи может кончаться, если наклон происходит, и волна становится пойманной между преломляющими областями ионосферы. Это наиболее вероятно в экваториальной ионосфере, около вызванной полярным сиянием зоны и желоба средних широт. Возмущения в ионосфере, типа путешествующих ионосферных возмущений (раздел 2.9), могут также составлять систему канального и хордового режима распространение.
2.6 Экранирование E слоя
Рис. 2.6 Экранирование слоя Е происходит при ежиме 1F или частотах излучения ниже МПЧ для 2Е режима. Обратите внимание, что сигнал проходит область поглощения D.
Спорадический слой E может также экранировать волну от области F. Иногда спорадический E может быть весьма прозрачен, позволяя большинству волн пройти через него. В другое время он будет частично экранировать область F, ведущую к слабому или постепенно изменяющему силу сигнала, в то время как в другое время спорадический E может полностью затенить область F с возможным результатом, при который сигнал не достигает приемника, рис. 1.9 (часть 1.6).
2.7 Частота, диапазон и угол возвышения
Для наклонного распространения, имеются три зависимых переменных:
Диаграммы ниже иллюстрируют изменения к путям луча, когда каждый из них установлен в свою очередь.
Рис. 2.7. Угол подъема фиксирован
Рис. 2.7. Фиксированный угол наклона антенны
Рис. 2.8. Длина пути фиксирована (схема точка-к-точке)
Рис. 2.8 Фиксированная длина пути
Рис. 2.9. Частота фиксирована
Рис. 2.9 Фиксированная частота
2.8 Мертвые зоны
В течение дня, солнечного максимума и при равноденствий, мертвые зоны могут изменять свои размеры. Под воздействием этих факторов ионосфера увеличивает свою электронную плотность и поэтому способна поддержать верхние частоты.
2.9 Постепенное ослабление силы сигнала
Многопутевое постепенное ослабление силы сигнала происходит от рассеивания сигнала передающей антенной. В этом случае сигнал проходит несколько трасс, и радиоволны приходят к приемнику с разными фазами и амплитудами, рис. 2.10.
Рис. 2.10. Постепенное ослабление силы сигнала связано с тем, что радиоволна доходит до приемника несколькими путями, из-за чего происходит из сложение или вычитание.
Возмущения известные как Плавающие Ионосферные Возмущения (ПИВ), могут заставлять области быть наклоненными, делая сигнал сфокусированным или не сфокусированным. Постепенное ослабление силы сигнала порядка 10 минут или больше может быть связано с этими явлениями. ПИВ двигаются горизонтально со скоростью от 5 до 10 км в с легко предсказуемым направлением. Некоторые зарождаются в вызванных полярным сиянием зонах после вспышек на Солнце, и они могут двигаться на большие расстояния. Другие зарождаются при погодных возмущениях. ПИВ могут влиять на фазу, амплитуду, поляризацию и угол падения волны.
Поляризационное ослабление сигнала происходит от изменений в поляризации волны по пути распространения. Приемная антенна не способна принять компоненты сигнала; этот тип постепенного ослабления силы сигнала может длиться от доли секунды до нескольких секунд.
Рис. 2.11. Эффект фокусирования и размытия сигнала, вызванного плавающими ионосферными возмущениями.
2.10 Шум
Радиопомехи являются результатом внутренних и внешних факторов. Внутренний или тепловой шум порождается в приемнике и обычно незначителен если сравнить со внешними источниками. Внешние радиопомехи возникают от естественных факторов (атмосферных и галактических) и искусственных источников (окружающей среды).
Космический шум является результатом воздействия космических тел в пределах нашей галактики. Приемные антенны с высокими угловыми лепестками, более часто подвержены этому типу шума.
Промышленные помехи исходят от систем зажигания, неоновых вывесок, электрических кабелей, линий передачи энергии и сварочных машин. Этот тип шума зависит от технологического развития общества и размера населения.
Помехи от других пользователей на той же самой частоте может быть из-за большего количества работающих станций или из-за условий распространения радио волн.
2.11 Распространение на УКВ и в диапазоне 27 МГЦ
Антенны для УКВ и 27 МГЦ должны концентрировать излучение под низкими углами, поскольку излучение, направленное под высокими углами будет обычно проходить мимо антенны приема, кроме связи с самолетом. Частоты УКВ и 27 МГЦ обычно не страдают от шума кроме неблагоприятных электрических штормов. Помехи возможны от большого количества пользователей, желающих использовать ограниченное количество каналов, и это может быть существенная проблема в плотно заполненных областях.
Частоты ниже 27 МГЦ (диапазон метровых волн) могут, время от времени, распространяться на большие расстояния, довольно далеко по сравнения с волнами прямой видимости. Имеются три способа, в которых это может иметь место:
2.12 Распостранение ионосферной волны на средних частотах (СЧ)
Радиоволны средних частот (СВ) (от 300 КГц до 3 МГЦ), а также высокочастотные радиоволны могут быть использованы для дальних коммуникаций ионосферной волны ночью. В течение ночи область D исчезает, поэтому поглощение падает к очень низким уровням. Поэтому радистанции, работающие в диапазоне СВ и диапазонах 4 МГЦ можно слышать по длинных расстояниях ночью.
Возможна связь до расстояний нескольких сотен морских миль на СВ/КВ частотах, используя эффект распространения поверхностной волны.
Поверхностная волна следует кривизне Земли, и ее дальность не зависит от высоты антенны. Однако дальность связи зависит от мощности передатчика а также выбора рабочей частоты. Низкие частоты распространяются дальше, чем высокие частоты. Таким образом при идеальных низких шумовых условиях (полдень, в течение зимы), возможна связь на расстояния приблизительно 500 морских миль на 2 МГц, используя передатчик в 100 Вт. На 8 МГц, при тех же самых условиях и использовании той же самой мощности передатчика, максимальная дальность приблизительно равна 150 морских миль.
Следовательно, дальность распространения земной волны очень ограничена. Связь по поверхностности земли изменяется ежедневно и с сезонами. Самые большая дальность связи достигается в течение дневного периода зимой, потому что уровни фоновых шумов самые низкие в течение этих часов.
Успешная связь по поверхности, более чем сотни навигационных миль, может только быть достигнута если передающая и приемная антенны выбраны так, чтобы направить и принять излучение под низкими углами. Высокие крылья идеальны для этой цели.
3. Помехи, вызванные солнечной активностью
3.1 Коротковолновые затухания ( КВЗ)
Такие затухания также называются световыми затуханиями или Внезапными Ионосферными Возмущениями (ВИВ). Радиация от Солнца в течение больших солнечных вспышек причиняет увеличенную ионизацию в области D, которая приводит к большим поглощением волн КВ диапазона. Если вспышка достаточно большая, то весь, спектр ВЧ может быть непригодным на время. Затухания, более вероятно, происходят при солнечном максимуме и в первой части снижения к солнечному минимуму.
Рис. 3.1 Затухания затрагивают только те пути, где волна проходит через область D, т.е. каналы с дневными секторами. Ночные каналы не затронуты затуханиями.
Главные особенности КВ затуханий:
Рис. 3.2 Затухания затрагивают главным образом низкие частоты. Высокие частоты затухает гораздо меньше, и восстанавливаются быстрее
3.2 Явления Поглощения Полярной Шапки (ППШ)
ППШ относят к протонам высокой энергии, которые отрываются от Солнца, когда большие происходят большие вспышки двигаются по Геомагнитным линиям магнитного поля к полярным областям. Там они ионизируют область D, причиняя ослабление КВ, проходящих через полярную область D. ППШ наиболее вероятно, в момент солнечного максимума, однако, они не столь часты как затухания.
3.3 Ионосферные бури
Из-за явлений на Солнце, иногда магнитное поле Земли становится нарушенным. Геомагнитное поле и ионосфера связаны довольно сложно, и возмущение в геомагнитной поле может часто причиняет возмущение в области F ионосферы.
Такие ионосферные бури иногда начинаются с увеличенной электронной плотности, позволяющей поддерживать верхние частоты, сопровождаются уменьшением в электронной плотности, ведущей к успешному применению только более низкие частоты области F. Повышение обычно не будет касаться КВ частот, а понижение плотности может приводить к проникновению через ионосферу частот, обычно используемых для связи.
Ионосферные бури могут длиться в течение многих дней и воздействуют на средние, и высоких широтах намного сильнее, чем на низких широтах. В отличие от затуханий, на верхние частоты больше всего воздействуют ионосферные бури. Чтобы сократить эти эффекты, необходимо стремиться к использованию более низких частот.
Ионосферные бури могут происходить во время всего солнечного цикла и связаны с Массовым Выбросом Короны (МВК) и щелями в короне на Солнце. Рис.3.3 отображает, как ионосферная буря повлияла на частоты на станции в Канберре, Австралия (середняя широта станции) от 24 к 28-ой. Верхние частоты были бы вероятно неприменимы в течение этого времени.
Copyright © 2000 by IPS Radio & Space Services, Sydney, Australia. All rights reserved