Содержание
- 2. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Ранее была проведена классификация сред распространения сигнала и был сделан вывод,
- 3. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Тропосфера (нижняя атмосфера) располагается от поверхности Земли до высоты 15…18 км.
- 4. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Существенное влияние на распространение радиоволн оказывает только часть ионосферы до высоты
- 5. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Неоднородностями в ионосфере являются ионосферные слои. Радиоволны могут отражаться и не
- 6. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Особенности РРВ зависят от частоты радиоволны: - с ростом частоты (с
- 7. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС
- 8. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС 2. Особенности распространения радиоволн различных диапазонов Несмотря на то что весь
- 9. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Пространственные волны НЧ и ОНЧ диапазонов, отражаясь от ионосферы, могут достичь
- 10. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Особенности распространения радиоволн СЧ диапазона Радиоволны СЧ диапазона распространяются преимущественно вдоль
- 11. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Радиоволны разной длины могут отражаться от разных слоев либо вовсе не
- 12. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС При уменьшении частоты радиосигнала возрастает поглощение энергии радиоволны в ионосферных слоях
- 13. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Радиоволны ВЧ диапазона могут распространяться с разным числом отражений от Земли,
- 14. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Многолучевость распространения радиоволн ВЧ диапазона приводит к возникновению интерференционных замираний радиосигнала
- 15. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Радиоволны ОВЧ и более высокочастотных диапазонов распространяются подобно свету прямолинейно и
- 16. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Неоднородности могут существовать и на больших высотах, в ионосфере, где они
- 17. Кафедра «Радиоэлектронных систем» Дисциплина ОТРЭС Выводы 1. Для подавляющего большинства радиосигналов РЭС ГА средами распространения сигнала
- 19. Скачать презентацию
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Ранее была проведена классификация сред распространения сигнала и
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Ранее была проведена классификация сред распространения сигнала и
Поэтому рассмотрим особенности только среды распространения радиоволн.
1. Основные особенности сред распространения радиоволн
Для подавляющего большинства РЭС ГА средами РРВ являются атмосфера и космическое пространство.
Условно принято считать, что космическое пространство начинается за пределами двух-трех земных радиусов (Rз = 6370 км), где плотность электронов составляет 2…20 эл/см3, а ниже располагается атмосфера.
Атмосфера разделяется на три основные области: тропосфера, стратосфера и ионосфера.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Тропосфера (нижняя атмосфера) располагается от поверхности Земли до
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Тропосфера (нижняя атмосфера) располагается от поверхности Земли до
Тропосферные неоднородности способны отражать падающие на них радиоволны.
Стратосфера простирается примерно от 15…18 км до 60…80 км. Признаком перехода тропосферы в стратосферу является прекращение понижения температуры, которая в верхней части тропосферы падает до - (50... 60)°С. В стратосфере температура изменяется мало и остается такой же до высоты около 40 км, а затем примерно до высоты 60 км растет до +80°, далее же опять падает. Повышение температуры объясняется поглощением энергии ультрафиолетового излучения Солнца озоном, содержащимся в воздухе.
Ионосфера (верхняя атмосфера) состоит из множества газов (аргон, углекислый газа, неон, криптон и др.) и начинается с высоты 60…80 км и простирается до высоты 1500 км.
Падающее на ионосферу излучение Солнца вызывает ионизацию газов.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Существенное влияние на распространение радиоволн оказывает только часть
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Существенное влияние на распространение радиоволн оказывает только часть
Полная картина физических процессов при прохождении радиоволн через ионосферу очень сложна, т.к. ионосфера не представляет собой единую структуру, а состоит из ряда слоев, обладающих неодинаковыми свойствами.
На относительно небольших высотах
60...80 км располагается слой, обозна-
Чаемый D, в котором концентрация
свободных электронов невелика.
Выше, на высотах 100…130 км, распо-
лагается слой Е, далее, на высотах
200…230 км, располагается слой F1
и на высотах 250…500 км – слой F2,
для которого характерна наибольшая
концентрация электронов.
Степень ионизации ионосферных слоев сильно зависит от времени суток и года, а также от текущего состояния солнечной активности, изменяющейся с периодом 11 лет.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Неоднородностями в ионосфере являются ионосферные слои.
Радиоволны могут отражаться
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Неоднородностями в ионосфере являются ионосферные слои.
Радиоволны могут отражаться
Несмотря на изменчивость свойств ионосферы, относительная регулярность этих изменений позволяет использовать ее для работы постоянно действующих радиолиний.
В среде РРВ наблюдаются и иные менее регулярные неоднородности (например, следы метеоров, искусственные неоднородности), которые так же учитываются в построении ряда радиолиний.
На основе проведенного анализа свойств сред РРВ можно сделать вывод, что радиоволны могут распространяться:
- вдоль земной поверхности (земные или поверхностные волны);
- с отражением от неоднородностей, находящихся в среде РРВ (пространственные волны);
- в свободном пространстве (когда электрические параметры Земли не влияют на свойства РРВ).
- через геологические слои Земли, воду, некоторые искусственные препятствия.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Особенности РРВ зависят от частоты радиоволны:
- с ростом частоты
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Особенности РРВ зависят от частоты радиоволны:
- с ростом частоты
- с уменьшением частоты (с увеличением длины волны) возрастает дифракционная способность распространения радиоволн, т.е. способность огибать земную поверхность;
- с уменьшением частоты радиоволны и с увеличением угла падения волны на ионосферу возрастает отражающая способность ионосферных слоев.
Спектр радиоволн расположен в диапазоне от 3 Гц до 30 ТГц и условно он поделен на участки по декадному принципу.
Радиоволны, Применяемые в авиационной радиосвязи и для РТОП, находятся в диапазоне частот 30 кГц − 300 ГГц (см. табл.).
Длина радиоволны λ и частота f связаны соотношением
λ f = 3×108 м/с, отсюда следует, что
Из таблицы следует, что радиоволны можно классифицировать
по частоте;
по длине волны;
по преимущественному способу распространения волны.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
2. Особенности распространения радиоволн различных диапазонов
Несмотря на то
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
2. Особенности распространения радиоволн различных диапазонов
Несмотря на то
Особенности распространения радиоволн ОНЧ и НЧ диапазонов.
Радиоволны диапазонов НЧ и ОНЧ распространяются преимущественно вдоль земной поверхности на расстояния в несколько тысяч километров.
Земля
Так как длины этих волн превышают размеры большей части неровностей почвы и препятствий, то при их распространении заметно проявляется дифракция. Благодаря дифракции волны огибают земную поверхность, холмы и даже горные хребты. Однако, обогнув высокое препятствие, волны далее распространяются прямолинейно, поэтому возможно образование "мертвых зон", в пределах которых прием сигналов затруднен или невозможен.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Пространственные волны НЧ и ОНЧ диапазонов, отражаясь от
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Пространственные волны НЧ и ОНЧ диапазонов, отражаясь от
Для радиоволн ОНЧ-диапазона наблюдается не только поверхностное и пространственное, но и волноводное распространение в сферическом волноводе «Земля – нижняя граница ионосферы».
Если в место приема сигнала одновременно приходят поверхностные и пространственные волны, то происходит сложение волн – интерференция. Если фазы радиоволн взаимно противоположны и радиоволны мало различаются по уровню напряженности поля, то происходит их взаимное вычитание и напряженность результирующего поля падает до малых величин.
Явление ослабления уровня радиосигналов вследствие различных процессов при распространении волн называется замиранием.
Распространение радиоволн в место приема по разным путям называется многолучевым.
Замирания, вызванные интерференцией при многолучевом распространении, называются интерференциоными замираниями.
В НЧ- и ОНЧ- диапазонах глубокие интерференционные замирания сравнительно редки.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Особенности распространения радиоволн СЧ диапазона
Радиоволны СЧ диапазона распространяются
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Особенности распространения радиоволн СЧ диапазона
Радиоволны СЧ диапазона распространяются
Пространственные волны СЧ диапазона в дневное время сильно поглощаются в слое D ионосферы, а ночью, когда слое D исчезает, поглощение меньше и пространственное распространение радиоволн СЧ диапазона возможно на расстояния до 2000…3000 км.
Однако ночью, в силу одинакового порядка значений напряженности поля поверхностной и пространственной волн, возможны глубокие интерференционные замирания радиосигнала СЧ диапазона.
Особенности распространения радиоволн ВЧ диапазона
Поверхностные волны ВЧ диапазона сильно ослабляются из-за значительных потерь энергии радиоволн в почве, поэтому с их помощью дальность передачи информации невелика (не более 100 км).
Пространственное распространение радиоволн ВЧ диапазона с отражением от ионосферных неоднородностей позволяет обеспечить передачу сигнала в любую точку Земли.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Радиоволны разной длины могут
отражаться от разных слоев
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Радиоволны разной длины могут
отражаться от разных слоев
вовсе не отражаться. Для количест-
венной оценки этого явления введено
понятие критической частоты fкр
радиосигнала. Критическая частота
– это максимальная частота вертикаль-
но излучаемого радиосигнала (α = 90°),
который отражается от ионосферы
и возвращается на Землю.
Для каждого ионосферного слоя
существует своя критическая частота.
При уменьшении угла излучения α возрастает максимальная частота fмакс отраженного радиосигнала:
называемая максимальной применимой частотой (МПЧ).
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
При уменьшении частоты радиосигнала возрастает поглощение энергии радиоволны
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
При уменьшении частоты радиосигнала возрастает поглощение энергии радиоволны
Минимальная частота радиосигнала fмин, которая не полностью поглощается в ионосфере, называется наименьшей применимой частотой (НПЧ).
Таким образом:
- для каждой радиолинии определяются свои значения МПЧ и НПЧ, которые изменяются в зависимости от времени суток, сезона и года цикла солнечной активности.
- динамический диапазон рабочих частот радиолинии на каждый сеанс передачи информации определяется значениями МПЧ и НПЧ на интервал времени проведения этого сеанса передачи: fмин … fмакс.
Ионосферные слои представляют собой не зеркальные, а шероховатые (неоднородные и неровные) поверхности, поэтому радиоволны отражаются от них в разных направлениях, т. е. имеет место рассеянное (диффузное) отражение радиоволны.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Радиоволны ВЧ диапазона могут распространяться с разным числом
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Радиоволны ВЧ диапазона могут распространяться с разным числом
Такое распространение радиоволн называется многомодовым.
Из особенностей распространения поверхностных и пространственных радиоволн ВЧ диапазона следует, что между сравнительно небольшой зоной распространения поверхностной волны и местом прихода пространственной волны, образуется "зона молчания«, т.е. зона, до которой не доходят поверхностные волны и которую «перескакивают» пространст-венные волны.
Из изложенного следует, что распространение радиоволн ВЧ диапазона носит многолучевой характер,
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Многолучевость распространения радиоволн ВЧ диапазона приводит к возникновению
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Многолучевость распространения радиоволн ВЧ диапазона приводит к возникновению
Существенное влияние на условия распространения радиоволн ВЧ диапазона оказывают ионосферные возмущения, вызванные процессами на Солнце.
Наиболее сильно ионосферные возмущения влияют на распространение радиоволн ВЧ диапазона в высоких широтах (выше 60° сгш). Они приводят к резкому повышению степени ионизации отдельных ионосферных слоев (авроральные возмущения) и ионосферы в целом (возмущения типа «полярная шапка»), экранируя верхние слои ионосферы и поглощая и рассеивая энергию радиоволн ВЧ диапазона.
Особенности распространения радиоволн ОВЧ
и более высокочастотных диапазонов
Общим для радиоволн ОВЧ и более высокочастотных диапазонов является сильное поглощение поверхностных волн в земле, слабая дифракция и отсутствие регулярных отражений радиоволн от ионосферы и тропосферных неоднородностей.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Радиоволны ОВЧ и более высокочастотных диапазонов распространяются подобно
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Радиоволны ОВЧ и более высокочастотных диапазонов распространяются подобно
Дальность прямой видимости r определяется по формуле
где h1 и h2 – высоты поднятия передающей и приемной антенн.
В нижней части ОВЧ диапазона возможна передача сигналов поверхностной волной за пределы прямой видимости
Пространственные волны ОВЧ и более высокочастотных диапазонов, как правило, «пронзают» ионосферу и уходят в заатмосферное (космическое) пространство практически без изменения траектории. Однако радиоволны этих диапазонов могут рассеиваться тропосферными неоднородностями. В этом случае дальность передачи сигналов может достигать нескольких сотен километров.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Неоднородности могут существовать и на больших высотах, в
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Неоднородности могут существовать и на больших высотах, в
В атмосфере и космическом пространстве могут быть искусственные неоднородности (воздушные суда, аэростаты, искусственные спутники Земли), посредством которых возможна передача радиоволн ОВЧ и более высокочастотных диапазонов на территорию Земли, видимую с высоты размещения этих неоднородностей.
Поверхностные волны ОВЧ и более высокочастотных диапазонов могут отражаться от земной поверхности и местных предметов, что приводит к многолучевости и, как следствие, – к интерференционным замираниям радиосигнала.
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Выводы
1. Для подавляющего большинства радиосигналов РЭС ГА средами
Кафедра «Радиоэлектронных систем»
Дисциплина ОТРЭС
Выводы
1. Для подавляющего большинства радиосигналов РЭС ГА средами
2. Радиосигналы РЭС ГА могут распространяться:
- вдоль поверхности эемли (поверхностные волны);
с отражением от неоднородностей в среде (пространственные волны);
в свободном пространстве;
- через различные среды.
3. Радиоволны по преимущественному способу распространения можно разделить на три группы:
- радиоволны ВЧ диапазона, преимущественно распространяющиеся пространственной волной до любой точки земного шара;
радиоволны ОНЧ, НЧ и СЧ диапазонов, преимущественно распространяющиеся поверхностной волной от сотен…тысяч км до любой точки земного шара;
радиоволны ОВЧ, УВЧ, СВЧ и КВЧ диапазонов, преимущественно распространяющиеся на дальность прямой видимости.