Влияние свойств ионосферы на характер распространения радиоволн высокочастотного диапазона

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации»

Влияние свойств ионосферы на характер распространения радиоволн высокочастотного диапазона

Римских И.В., студент магистратуры 2 курс, направление подготовки «Организация технической эксплуатации наземных средств радиотехнического обеспечения полетов воздушных судов и авиационной электросвязи»

Россия, Санкт-Петербург

Аннотация

Ключевые слова: радиотехническая система, электронная концентрация, суточная вариация электронной концентрации, высокоширотные радиолинии.

Annotation

Key words: radio engineering system, electronic concentration, daily variation of electronic concentration, high-latitude radio lines.

Радиотехническая система (РТС) радиосвязи имеет структуру, представленную на рисунке 1. Она свидетельствует о том, что физическая среда распространения радиоволн (в нашем случае ионосфера) является неотъемлемой составной частью этой РТС, и поэтому ее называют радиоканалом распространения [1]. высокочастотный радиосвязь ионосфера

Рисунок 1. Структура РТС, использующей для связи физическую среду

Известно, [2] что ионосфера характеризуется профилем электронной концентрации, который связан с частотой собственных колебаний электронов (плазменной частотой), формулой:

где N - электронная концентрация, [эл/см³].

Профиль концентрации имеет несколько максимумов, соответствующих максимальной концентрации в слое. Профиль меняется в зависимости от географического положения, времени суток, сезона, солнечной активности и процессов на Солнце.

Таблица 1. Электронная концентрация в ионосфере

Пример суточных вариаций N(h) представлен [3] на рисунке 2.

Рисунок 2. Пример суточных вариаций профиля электронной концентрации.

Эти вариации носят квазирегулярный характер и поэтому могут прогнозироваться. Непрогнозируемые воздействия на ионосферу связаны с вспышками на Солнце, которые являются случайными событиями. По солнечному воздействию на ионосферу условия распространения делятся на спокойные и возмущенные.

По географическому положению радиотрассы принято разделять на: экваториальные или низкоширотные - находятся от 0 до 35°, среднеширотные - 35°-55°, субавроральные - примерно от 55° до 65°, дальше до полюса простираются высокоширотные радиотрассы.

На рисунке 3 представлена схема слоистой структуры дневной и ночной ионосферы.

Рисунок 3. Дневная и ночная структура ионосферы

Плазменную частоту электронов в максимуме слоя принято называть его критической частотой:

где Nmax - максимальная электронная концентрация в слое, [эл/см³].

Условия распространения радиоволн ВЧ диапазона (ДКМВ радиоволн) в высоких широтах определяются, не только протяженностью трассы, используемыми рабочими частотами, а в значительной степени, состоянием ионосферы, взаимным расположением радиолиний и зоны авроральной активности. Большая часть территории РФ расположена между (75 ^ 50) градусами северной широты, около 20% территории лежит за Северным полярным кругом.

К основным типам высокоширотных радиолиний ДКМВ радиосвязи, используемых в настоящее время, относятся:

- авроральные трассы, проходящие полностью (включая области отражения) в авроральной зоне;

- субавроральные радиотрассы, характеризующиеся тем, что их область отражения лежит в непосредственной близости от авроральной зоны (оба конечных пункта расположены в средних широтах либо один из конечных пунктов - в авроральной зоне, а другой - в средних широтах);

- трансавроральные радиотрассы, частично проходящие через авроральную зону с областью отражения в этой зоне (конечные пункты могут находиться либо в средних широтах, либо в полярной шапке);

- внутриполярные трассы, целиком расположенные в зоне полярной шапки;

- трансполярные радиотрассы, частично заходящие в зону полярной шапки и имеющие область отражения в ней [4].

В ВЧ радиосвязи радиолинии делятся на: короткие (до 200-^400 км); средние (от 200^400 до 1000 км.) и протяженные (от 1000 км и дальше). Распространение радиоволн осуществляется как поверхностным, так и пространственным способом. Поверхностное (земное) распространение радиоволны ограничено расстоянием до горизонта, высотой подвеса антенны и мощностью радиопередатчика. При распространении вдоль поверхности Земли поверхностные волны ВЧ диапазона быстро затухают. Напряженность поля, создаваемого передатчиком мощностью 1 кВт снижается до 1 мкВ/м, в зависимости от подстилающей поверхности, на различных расстояниях (для суши - порядка 100 км, для моря - 300^500 км.) [5]. Особенностью распространения радиоволн ВЧ диапазона является эффект мирового эхо (LDE - Long delayed echo). Лучи, имеющие различные пути распространения, приходят в место приема не одновременно, что вызывает явление эхо на приемной стороне. Существуют ближнее и дальнее (обратное) эхо. Разность хода лучей может достигать десятков миллисекунд.

Использованные источники

1. Коршунов, Д.В. Анализ факторов, влияющих на качество радиосвязи в КВ - диапазоне [Электронный ресурс].- URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz- faktorov-vliyayuschih-na-kachestvo-radiosvyazi-112v-kv-diapazone/viewev.

2. Распространение радиоволн: труды XXVI Всероссийской открытой научной конференции (Казань, 1-6 июля 2019 г.): в 2 т. - К.: Изд-во Казанского университета, 2019. -T.II -608 c.

3. CCIR Recommendation 520. Use of High Frequency Ionospheric Channel Simulators / Int. Telecom. Union. Geneva, 1992. 4 p.

4. Ермолаев, В.Т. Эффективность линейной обработки сигналов в системах связи в условиях многолучевого ионосферного канала декаметрового диапазона / В.Т. Ермолаев, А.Г. Флаксман, С.А. Тираспольский //Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2016.№1. изд. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2016. С. 8-13.

5. Трутнев, К.И. Система коротковолновой радиосвязи с разнесенным приемом на вынесенном ретрансляторе и оптимизацией рабочих частот по данным наклонного зондирования ионосферы: дис. канд. тех. наук / Трутнев Константин Иванович. - Иркутск, 2011. - 141 с.

Размещено на Allbest.ru