Материал: Листов, Константин Михайлович. Радио и радиолокационная техника и их применение

применимых для связи частот. С другой стороны, нельзя брать и очень высокие частоты, так как они не будут отра­ жаться от слоя F2, т. е. такие волны будут пронизывать всю ионосферу, не возвращаясь на поверхность земли. Крайнюю частоту, выше которой волны не отражаются ионосферой при данной крутизне луча, называют предельной частотой по от­ ражению (ПЧО). Она служит верхней границей применимых частот.

Таким образом, для определения оптимальных рабочих частот связи распространяющихся пространственных волн необходимо знать прежде всего нижний и верхний пределы применимых частот и не выходить из этих пределов.

Как нижние, так и верхние предельные частоты зависят от плотности ионизации слоев Кг и Е, т. е. от условий сол­ нечной освещенности атмосферы на трассе связи. Определяют эти частоты по радиопрогнозам. В зависимости от прохож­ дения коротких волн за сутки в летнее время радиолюбители обычно делят эти волны на дневные (15—25 м), ночные (40—60 м) и промежуточные (25—40 м) , используемые утром и вечером.

Для коротких радиоволн в большей степени, чем для сред­ них, характерно замирание сигналов, т. е. беспорядочное из­ менение напряженности поля в точке приема вследствие ин­ терференции радиолучей.

При работе на коротких волнах встречаются такие участки поверхности земли, где прием сигналов передатчика стано­ вится невозможным ни на поверхностных, ни на простран­ ственных волнах. Это так называемые зоны молчания, или мертвые зоны (рис. 30). Они простираются от пункта затуха­ ния поля поверхностной волны до пункта прихода на землю отраженной от ионосферы волны. Очевидно, при заданной длине волны величина зоны молчания зависит от крутизны излучаемых радиоволн и высоты отражающего слоя.

Условия отражения коротких радиоволн определяются со­ стоянием ионизированного слоя К2.

Строение и электронная концентрация этого слоя часто нарушаются вследствие неравномерности солнечного излуче­ ния, вызывающей так называемые ионосферные возмущения и магнитные бури. В результате энергия коротких радиоволн значительно поглощается, что ухудшает радиосвязь, даже иногда делает ее совсем невозможной. Особенно часто ионо­ сферные возмущения наблюдаются на широтах, близких к по­ люсам. Поэтому там, коротковолновая радиосвязь ненадежна.

Наиболее заметные ионосферные возмущения имеют свою периодичность: они повторяются через 27 суток (время обра­ щения Солнца вокруг своей оси).

В диапазоне коротких радиоволн сильно оказывается влияние станционных (взаимных) помех радиоприему, Этот

66

диапазон перегружен одновременно работающими радиостан­ циями. Поэтому взаимные помехи (особенно ночью) зачастую бывают основным фактором, определяющим дальность дей­ ствия коротковолновых радиостанций.

Рис. 30. К понятию о зонах молчания

Ультракороткие радиоволны (УКВ, волны короче 10 м)

распространяются как вдоль поверхности земли — в преде­ лах видимого горизонта, так и путем рассеянного отражения от неоднородностей в тропосфере и ионосфере — далеко за пределы прямой видимости. На особенностях их распростра­ нения остановимся подробнее.

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАКОРОТКИХ ВОЛН

Чем короче радиоволны, тем они по свойствам и харак­ теру распространения ближе к световым волнам. Поэтому считают, что ультракороткие радиоволны подобно световым распространяются прямолинейно и дальность их распростра­ нения, т. е. дальность радиосвязи, ограничивается пределами прямой (геометрической) видимости:

штырь, то за высоту антенны следует считать расстояние отсередины штыря до уровня земли,

На практике в связи с тем, что ультракороткие волны в не­ большой степени обладают способностью огибать препят­ ствия, дальность связи обычно превышает дальность, найден­ ную по приведенной формуле.

Способность огибать препятствия выражена тем больше, чем длиннее волна.

Д а л ь н о с т ь и н а д е ж н о с т ь у л ь т р а к о р о т к о ­

диостанции, рельефа местности и проводимости почвы на трассе связи.

Ту или иную антенну необходимо выбирать в зависимо­ сти от способа организации радиосвязи (по радиосети или ра­ дионаправлению, см. главу IV), характера работы (на ходу или на стоянке), требуемой дальности связи, условий местно­ сти и боевой обстановки.

Для связи по радиосети, когда корреспонденты располо­ жены в различных направлениях, надо применять штыревую антенну, не обладающую направленным действием в горизон­ тальной плоскости. При необходимости работы из укрытия штыревую антенну целесообразно выносить на открытое ме­ сто, устанавливать ее с помощью кронштейна на местные предметы и соединять с радиостанцией высокочастотным ка­ белем типа РК-1 (РК-З, РК-49) длиной до 15 м.

Дальность действия радиостанции, работающей на штыре­ вую антенну на среднепересеченной местности со средней проводимостью почвы, достигает 6—8 км. При подъеме шты­ ревой антенны на мачту высотой 10—12 м дальность связи может увеличиться в 2—3 раза.

Во всех случаях связи по радионаправлению рекомен­ дуется применять антенну бегущей волны, обладающую резко выраженным направленным действием. Это позволяет увели­ чить дальность действия радиостанции до 25—30 км. Такую антенну целесообразно также применять при работе из укрытий.

Примеры развертывания радиостанций с различными ти­ пами антенн в различных условиях показаны на рис. 31.

Как известно, на диаграмму направленности антенны и распространение радиоволн влияет не только местность, но и местные предметы (здания, лес, металлические сооружения, провода и т. д.). Поэтому в населенном пункте радиостанцию по возможности надо располагать в верхнем этаже здания или на чердаке с неметаллической крышей. В каменном здании ее следует развертывать в помещении с окнами, обращенными

ккорреспонденту.

Вкрупном населенном пункте, где на качество связи сильно влияет интерференция радиоволн, место расположения

68

Рис. 31. Примеры развертывания радиостанций:

а, г, 0, е, ж — с лучевыми антеннами бегущей волны; б, в, з — со штыревыми антеннами

радиостанции должно быть подобрано экспериментально по наилучшей слышимости корреспондента.

При наличии лесного массива и открытого места в сторону корреспондента радиостанцию не следует располагать на лесной опушке близко к кромке леса, а лучше отнести на от­ крытое место, или углубиться в лес.

Не рекомендуется развертывать радиостанцию вблизи крупных металлических сооружений, линий электропередач, сети проводных линий, пересекающих трассу связи.

Антенну необходимо удалять от местных предметов не ме­ нее чем на 2—3 длины волны.

На интенсивность излучения и распространение волн боль­ шое влияние оказывает почва, на которой установлена ан­ тенна. Например, влажная почва более благоприятна, чем сухая.

При расположении переносных радиостанций на влажной почве целесообразнее использовать вертикальную антенну, а в условиях сухой почвы — горизонтальную, например антенну бегущей волны или ее разновидности (лямбдаобразную, полуромбическую).

При работе в лесу хорошие результаты дает антенна в виде горизонтального симметричного полуволнового вибратора, рас­ положенного на высоте четверти длины волны. При этом на передающей и приемной станциях должны применяться одно­ типные антенны, ориентированные взаимно перпендикулярно осям вибраторов, так как горизонтальный вибратор имеет максимум излучения в направлении, перпендикулярном оси вибратора.

На дальность и качество ультракоротковолновой связи на равнинной и среднепересеченной местности сильно влияет ха­ рактер подстилающей поверхности, т. е. поверхности, над ко­ торой распространяются радиоволны. Опыт показывает, что радиостанция мощностью 1,5 втпри работе на типовую штыре­

с пресной водой. Эта дальность увеличивается в 1,5 раза на трассе, проходящей через лес, в 2 раза над почвой, покрытой толстым слоем снега, в 2,5—3 раза на среднепересеченной местности, в 3,5—4 раза на трассе, проходящей через пресно­ водные пространства, и в 6—7 раз на морских трассах. При использовании направленных антенн указанные дальности увеличиваются примерно в 1,5—2 раза.

Следует помнить, что на дальность связи решающее влия­ ние оказывают концевые участки трассы, т. е. места располо­ жения радиостанции. Поэтому радиостанции целесообразно развертывать вблизи водоемов, участков заболоченной или влажной почвы. При работе из оврагов рекомендуется радио­

70

станцию располагать не на дне оврага, а на удаленном от кор­ респондента скате,-

Исследованиями доказано, что гористая местность не вы­ зывает больших трудностей в ультракоротковолновой радио­ связи, если правильно учитывать особенности такой местности. Более того, используя особенности распространения ультра­ коротких волн через горные возвышенности и хребты клино­ видной формы, можно получить устойчивую связь между ра­ диостанциями, расположенными в области глубокой геометри­ ческой тени на расстояниях, превышающих дальности дейст­ вия этих станций на ровной или среднепересеченной мест-

Рис. 32. Расположение радиостанций на трассе с клиновидным пре^ пятствием:

а — правильное; б — неправильное

ности. Для этого радиостанции надо располагать не у под­ ножья горы, а на таком расстоянии от нее, чтобы корреспон­ дирующие между собой станции «видели» одну и ту же высо­ кую вершину, через которую пролегает трасса связи (рис. 32). Организованная таким образом радиотрасса измеряется де­ сятками километров.

При расположении станций на господствующих высотах дальность связи может доходить до 100 км. Однако очень большие просветы (свыше 150—200 м) между линией прямой видимости и поверхностью земли могут привести к ухудшению связи вследствие влияния интерференции прямого и отражен­ ного лучей в точке приема.

Атмосферная рефракция. Как уже отмечалось, тропосфера представляет собой неоднородную среду. При изменениях температуры, влажности и давления в ней происходят непре­ рывные движения масс воздуха и влаги. Плотно-сть этих масс различна как по высоте, так и по горизонту. Следовательно, на сколько-нибудь больших расстояниях радиолуч проходит среды различной оптической плотности, характеризующиеся различными коэффициентами преломления. В результате ра­ диолуч отклоняется от прямолинейного направления.

71

Плавное отклонение радиолуча от прямолинейного рас­ пространения в атмосфере называется атмосферной радиоре­ фракцией или просто рефракцией.

Различают положительную и отрицательную рефракции. Первая .из них всегда увеличивает дальность распростране­ ния радиоволн по сравнению с дальностью геометрической видимости, а вторая — уменьшает.

При положительной рефракции радиолуч изгибается вы­ пуклостью вверх (рис. 33), что собственно и вызывает увели­ чение дальности распространения волн.

Распространение радиоволны при отрицательной

Рис. 33. Распространение радиоволн при различных видах атмо­ сферной рефракции:

ность и нижний слой воздуха быстро остывают, а верхний его

уменьшается, вследствие чего радиолуч искривляется выпук­ лостью вверх. Аналогичное явление возникает над водной по­ верхностью, где влажность воздуха непосредственно у воды высокая, а с подъемом быстро уменьшается и вызывает рез­ кое убывание коэффициента преломления.

На прибрежных трассах обычно наблюдается обратное явление. Там время от времени с моря на сушу поступают холодные и увлажненные массы воздуха, тогда как непо­ средственно у земной поверхности воздух остается теплым и

72