Реферат Курсовая Конспект
Распространение ультракоротких волн. - раздел Информатика, Информации о фактическом техническом состоянии оборудования и автоматическом прогнозировании отказов На Укв Достигаются Большие Возможности В Радионавигации. Телевидение, Радиол...
|
На УКВ достигаются большие возможности в радионавигации. Телевидение, радиолокация, ближняя радионавигация осуществимы только на УКВ благодаря широкой полосе пропускания радиолиний и высокой направленности антенн.
В течение десятилетий применение УКВ ограничивалось требованием прямой (геометрической) видимости между антеннами передающей и приемной станций, которое вытекает из прямолинейности распространения основного потока энергии этих волн. Действительно, дифракция вокруг (больших преград почти несвойственна УКВ, а .потому они практически не огибают выпуклость земной поверхности. В ионосфере же не может быть достигнута такая степень ионизации, которая была бы достаточной для нормального отражения УКВ (исключение может быть в годы высокой солнечной активности для нижней части метрового диапазона— примерно 7—10 м). Именно поэтому УКВ первоначально применялись для ближних наземных связей, для местного радиовещания и телевизионного вещания и для связей самолетов в воздухе.
Если УКВ распространяются в приземном слое воздуха, то они могут испытывать поглощение, ослабляющее, напряженность ноля по сравнению с полем при распространения в безвоздушном пространстве. Причиной поглощения энергии радиоволн могут явиться капли воды в виде дождя или тумана. Правда, практически заметным это поглощение становится только на волнах короче 3 см.
Физически процесс поглощения в каплях воды можно представить как результат наведения в них тонов смещения, плотность .которых пропорциональна частоте. Кроме того, граница дождевой полосы или облака как среды с иными параметрами (для воды проницаемость ε = 80) создает отражение и рассеяние очень коротких волн. Линия связи на волне 2 см во время атмосферных осадков становится неустойчивой. На волнах миллиметрового диапазона наблюдается значительное поглощение в молекулах водяных паров и затем в молекулах кислорода.
Учитывая эти свойства, для радиопередачи вдоль земной поверхности используют волны не короче 3 см. Например, телевизионные передачи ведутся на метровых, а в последнее время на дециметровых волнах. Радиорелейные линии работают преимущественно на волнах 3—10 см, а также на дециметровых волнах. Связь же между ,подвижными наземными объектами (автомобильный и авиационный транспорт) осуществляется в основном на волнах метрового диапазона.
Требование прямой (геометрической) видимости между антеннами корреспондирующих радиостанций УКВ заставляет располагать антенны по воэможности выше. B стационарных сооружениях для подъема антенн УКВ служат специальные - опоры — либо башни, либо мачты. Если представить земную поверхность идеально шарообразной и гладкой (рис. 5.10) и принять высоту
Рис. 5.10. Предельное расстояние прямой видимости между антеннами подъема одной антенны h1 (в метрах), а другой h2, то предельное расстояние прямой видимости d (в километрах) вычисляется как:
d = 3,57 ( √h1 + √h2 )
Связь на УКВ при наличии прямой видимости между антеннами характеризуется возможностью одновременного воздействия на приемник не только прямой волны, но и волны, отражаемой от земной поверхности. На рис. показаны передающая антенна на высоте h1 и приемная антенна на высоте h2.
Рис. 5.11. Взаимодействие прямой и отраженной волн в пункте приема: а — геометрическое построение лучей; б — зависимость результирующего поля от высоты передающей антенны.
Луч прямой волны соединяет антенны А1 и А2. Луч отраженной волны легко построить, соединив «зеркальное отражение» передающей антенны А11 прямой линией с приемной антенной А2. Это дает точку отражения на земной поверхности, в которой углы падения и отражения δравны между собой.
Длина прямого луча г1 меньше длины отражаемого луча г2. Поэтому в точку А2 волны по этим двум путям приходят, вообще говоря, в разных фазах. Разность фаз зависит от разности хода (г2—г1) и от длины волны. При заданной длине волны разность хода изменяется с изменением высот антенн и
расстояния между ними. Если любую из этих трех величия изменять плавно, то сдвиг фаз будет периодически меняться от 0 до 180°, вновь до нуля и т. д. Следовательно, напряженность поля Е2 получит периодические изменения, как показано для .примера на рис. 5.11.,б.
Это свойство, означает следующее: если линяя радиосвязи выполнена правильно и отдельно взятый луч г1 обеспечивает по расчету уверенную связь, а фактически связь отсутствует или оказывается неуверенной, то небольшим изменением одной из указанных величин (h1 ,h2 d или λ ) можно достигнуть результата. Эффект интерференции прямого и отраженного лучей может наблюдаться и при таком расстоянии d, которое не допускает пренебрежения выпуклостью Земли. С другой стороны, при отражении может поглощаться или рассеиваться значительная часть энергии луча г2, поэтому даже при сдвиге фаз в 180° результирующее поле не будет равно нулю.
На УКB, которые способны более успешно огибать небольшие преграды на земной поверхности, чем ДВ, можно поддерживать связь и в отсутствие прямой видимости. Такая связь, называемая часто «низовой» связью. Дальности низовой связи на MB обычно исчисляются километрами, реже — немногими десятками километров.
Очень интересны возможности связи на УКВ за пределами горизонта. Такие возможности открыты в последние десятилетия и объясняются свойствами атмосферы, приводящими к тем или иным искривлениям лучей УКВ.
Возможны случаи, когда показатель преломления воздуха уменьшается с высотой быстрее, чем при нормальном состоянии атмосферы. Это особенно часто наблюдается над водной поверхностью:
влажность воздуха в нижних слоях тропосферы над волной велика и резко убывает с высотой. Тогда луч оказывается преломленным настолько сильно, что он может возвратиться к земной поверхности, отразиться от нее, вновь испытать преломление в тропосфере, возвратиться к Земле на удвоенном расстоянии и т. д. (рис. 5.12).
Рис. 5.12. Распространение УКВ в тропосферном волноводе.
Другая возможность дальней и сравнительно устойчивой связи на УКВ создается рассеянием их энергии в местных (локальных) неоднородностях тропосферы. Известно, что такие неоднородности постоянно создаются и распадаются благодаря вихревым движениям воздуха на высоте 3—5 км и более. Неоднородности характеризуются в электрическом отношении коэффициентом преломления, отличающимся от нормального.
Лучи УКВ, проходя сквозь тропосферные неоднородности, испытывают частичное отражение рассеянного характера (рис. 5.13,а). Рассеянно отраженные лучи направляются преимущественно вперед и вниз, так что некоторая часть энергии радиоволн достигает Земли на расстояниях, исчисляемых сотнями километров. Эти расстояния можно подсчитать, зная высоту неоднородности тропосферы h и построив из этой области две касательные прямые к поверхности Земли (рис. 5.13,6). Так, если принять h ≈ 3 км, то можно геометрически вычислить расстояние (дугу) FВ ≈ 400 км. Если в пунктах А и В расположить радиостанции, то можно получить радиолинию тропосферной связи (точнее, линию связи на УКВ с использованием рассеянного отражения
Рис. 5.13. Связь с рассеянным отражением УКВ:
а — рассеяние на неоднородностях; б - дальность тропосферной связи в тропосфере). Обычно такие линия рассчитываются на дальности до 200— 300 км, но могут быть и более протяженные линии (до нескольких тысяч километров).
Однако создание линии тропосферной связи — значительно более сложная задача, нежели линии KB диапазона на то же расстояние. Благодаря рассеянному отражению волн от тропосферной неоднородности напряженность поля падает с расстоянием более резко, чем при прямой видимости. Поэтому требуются значительные мощности передатчиков (от 1 до 50 кВт), антенны больших размеров с высокой направленностью и высокочувствительные приемники. Лишь после создания такой аппаратуры и удалось открыть явление тропосферного рассеяния. Рассеянное отражение УКВ ( метровых) наблюдается также в нижних слоях ионосферы.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Тема Качественная оценка... Автоматизированные системы контроля АСК служат для опре деления обслуживания аппаратуры В эксплуатируемых...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Распространение ультракоротких волн.
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов