Распространение сверхдлинных, длинных и средних волн

Сразу отметим, что тропосфера на эти волны практического влияния не оказывает. Чем длиннее электромагнитные волны, тем с меньшим затуханием они огибают земную поверхность.

Радиус действия поверхностного луча сверхдлинных и длинных волн большой, так как эти волны, кроме малого поглощения, обладают дифракцией. Кроме того, они распространяются как пространственные волны в результате последовательных отражений между Землей и нижней частью области D (80 –90 км) в дневные часы и области Е – в ночные часы.

Теория распространения сверхдлинных воли, которые широко используются в ВМФ, была разработана на кафедре радиофизики Ленинградского госуниверситета под руководством профессора Г.И. Макарова.

Характерными особенностями сверхдлинных и длинных волн (СДВ и ДВ) являются устойчивость приема и незначительные колебания напряженности электромагнитного поля в точке приема. Поэтому в последние годы резко возрос интерес военных специалистов к этим диапазонам. Современное развитие техники генерирования, излучения и приема СДВ и ДВ позволяет использовать их для связи с подводными лодками, глобальной радионавигации и др. Из рисунка 7.3 видно, что диапазоны СДВ и ДВ имеют наименьшее поглощение сигнала водной средой, исключая оптический
диапазон.

 

 

Рисунок 7.3 – Зависимость поглощения радиоволн и глубины их

проникновения в водную среду от частоты

 

Поясним вторую часть рисунка, характеризующую глубину проникновения радиосигнала в водную среду.

 

Рассматривая распространение радиоволн в среде с потерями, было установлено, что амплитуда волны убывает согласно соотношению [1]

где z – путь, пройденный волной в среде с потерями, α – коэффициент затухания.

Так как морская вода на частотах, не превышающих 9 МГц, обладает свойствами проводника, то

 

(7.8)

 

где µ _a – абсолютная магнитная проницаемость среды;

ϭ – ее проводимость;

f _РЭС – рабочая частота радиосредства.

Глубина проникновения радиосигнала в такую среду запишется

(7.9)

 

Из (7.9) видно, что глубина проникновения радиосигнала в среду с потерями определяется рабочей частотой радиосредства. Таким образом, радиоволны проникнут глубже в толщу океана в диапазонах СДВ и ДВ, о чем и свидетельствует нижняя часть рисунка 7.3. Из графика видно, что для осуществления надежной радиосвязи на СДВ подводной лодке необходимо подвсплыть на глубину около 30 м. Передача сообщений через водную среду в оптическом диапазоне требует концентрации энергии в узконаправленном луче и связана с применением лазерной техники над районом нахождения подводной лодки.

Основные недостатки СДВ и ДВ-диапазонов сводятся
к следующему:

1. Трудность эффективного излучения вследствие малых размеров антенной системы по сравнению с длиной волны. Для преодоления этого обстоятельства приходится применять антенные системы очень больших размеров и подавать на их вход колебания весьма большой мощности. Так, для передачи телеграфных сигналов на частотах 10–30 кГц к антенной системе объемом 1 км³ подводится средняя мощность 1000 кВт.

2. Малая пропускная способность вследствие узости частотного диапазона.

3. Сильное воздействие атмосферных и индустриальных помех на сигналы СДВ и ДВ.

4. Трудность получения узконаправленного излучения и приема.

 

Рассмотрим особенности распространения средних волн.

Поскольку поглощение радиоволн ионосферой ночью меньше, чем днем (рис. 7.1, формула (7.6)), поэтому радиус действия радиолинии на средних волнах ночью увеличивается. Например, радиовещательные станции в диапазоне 200–300 м ночью бывают слышны на расстоянии до 4000 км, в то время как днем радиус их действия не превышает 1000 –1200 км.