Radyo dalgaları ışık yayımı nedir. Radyo dalgaları teorisi: eğitim programı. Radyo spektrumu tahsisi

İyonize gazın dielektrik sabiti, birden azdır ve titreşim frekansına bağlıdır. Radyo dalgalarının yayılma hızının frekansa bağlı olduğu ortamlara dağıtıcı ortam denir. Dağıtıcı ortamda, radyo dalgası yayılımının faz ve grup hızları ayırt edilir. Dalga cephesinin hareket hızını karakterize eden hıza faz denir. Faz hızı formül (1.45) veya (dielektriğe yaklaşan özelliklere sahip ortam için) (1.55) formülüyle belirlenir. Bu nedenle iyonize bir gaz için ifadeye göre kayıpları hesaba katmadan (4.8)

Sonuç olarak, her frekansın kendi faz hızı vardır ve bu hız ışık hızından daha büyüktür.

Bir sinyal iletmek için, sinüzoidal salınımların iletiminin başlangıcı, bir kırılma veya dürtü, yani belirli bir dalga grubunu iletmek için bir miktar rahatsızlık yaratmak gerekir (Şekil 4.8).

Dağıtıcı olmayan bir ortamda, bir grup dalga bozulmadan iletilir. Dağıtıcı bir ortamda, darbe spektrumunun frekanslarının her biri farklı bir hızda iletilir ve bir bütün olarak darbe, farklı bir hızda iletilir. Dağıtıcı bir ortamda dalga yayılım oyunlarının grup hızını belirlemek için, "Elektrodinamik" kursundan bilinen formülü kullanın:

Paydanın farkını hesapladıktan sonra

denklem (4.36) basitleştirilmiştir:

Formül (4.35) ve (4.37) karşılaştırması, iyonize bir gazdaki dalga yayılmasının faz ve grup hızları arasındaki ilişkiyi gösterir:

υ gr υ Ф \u003d с 2. (4.38)

Böylece iyonize bir gazda sinyal ışık hızından daha düşük bir hızda yayılır.

Çalışma frekansı iyonize gazın doğal frekansına yaklaştığında (ω → ω 0), grup hızı azalır (υ gr → 0) ve faz hızı keskin bir şekilde artar (υ f → ∞). Aslında, gerçek bir iyonize gazdaki dalga enerjisi kaybı nedeniyle, faz hızı büyük bir sonlu değere ulaşır.

Bir darbeyi iletmek için, genişliği darbe süresiyle ters orantılı olan belirli bir frekans bandını iletmek gerekir. Darbe harmonikleri gruplarının her biri kendi grup hızı ile yayılır. Darbe çok kısa değilse ve spektrumu geniş değilse, tek tek darbe harmonikleri gruplarının grup hızlarındaki fark küçüktür ve tüm darbenin, taşıyıcı frekansın grup hızına karşılık gelen bir hızda yayıldığı varsayılabilir. Kısa darbeler geniş bir frekans yelpazesi içerir ve iyonosferden geçerken bozulur. Dikdörtgen bir darbenin bozulmasının doğası, Şek. 4.9.

Bir grup yüksek harmonik, büyük bir grup hızıyla yayılır ve bir dürtü oluşturur - bir öncü (bkz. Şekil 4.9, bölüm a-b). Enerjinin ana bölümü - darbenin "gövdesi" (bkz. Şekil 4.9, bölüm b-c), taşıyıcı frekansına karşılık gelen bir hızda yayılır. Bir grup düşük harmonik, daha düşük bir grup hızı ile yayılır ve gecikmeli bir darbe oluşturur (bkz. Şekil 4.9, bölüm c-d), darbenin kendisi "bulanık" hale gelir. Darbe kısa olduğunda ve taşıyıcı frekansı iyonize gazın doğal frekansına yakın olduğunda bozulmalar şiddetlidir. İyonosferde ilerlerken, dispersiyon distorsiyonları birkaç mikrosaniye süreli darbelere maruz kalır. Uzun telgraf darbeleri, dağılma nedeniyle pratik olarak bozulmaz.

RADYO DALGALARI NEDİR

Radyo dalgaları, ışık hızında (300.000 km / sn) uzayda yayılan elektromanyetik titreşimlerdir. Bu arada, ışık aynı zamanda radyo dalgalarına benzer özelliklere sahip (yansıma, kırılma, zayıflama vb.) Elektromanyetik dalgalardır.

Radyo dalgaları, uzayda elektromanyetik bir osilatör tarafından yayılan enerjiyi taşır. Ve elektrik alan değiştiğinde, örneğin, alternatif bir elektrik akımı bir iletkenden geçtiğinde veya kıvılcımlar uzaydan geçtiğinde doğarlar. Akım darbelerini birbiri ardına hızla takip eden bir dizi.

Elektromanyetik radyasyon, iletilen enerjinin frekansı, dalga boyu ve gücü ile karakterizedir. Elektromanyetik dalgaların frekansı, elektrik akımının emitördeki yönünün saniyede kaç kez değiştiğini ve dolayısıyla, uzaydaki her noktada elektrik ve manyetik alanların büyüklüğünün saniyede kaç kez değiştiğini gösterir. Frekans, büyük Alman bilim adamı Heinrich Rudolf Hertz'in adını taşıyan birimler olan hertz (Hz) cinsinden ölçülür. 1 Hz saniyede bir salınımdır, 1 megahertz (MHz) saniyede bir milyon salınımdır. Elektromanyetik dalgaların hareket hızının ışık hızına eşit olduğunu bilerek, elektrik (veya manyetik) alanın aynı fazda olduğu uzayda noktalar arasındaki mesafeyi belirlemek mümkündür. Bu mesafeye dalga boyu denir. Metre cinsinden dalga boyu aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Veya kabaca,
f, MHz cinsinden elektromanyetik radyasyon frekansıdır.

Formül, örneğin 1 MHz'lik bir frekansın, yakl. 300 m. Frekans arttıkça, dalga boyu azaldıkça azalır - kendinizi tahmin edin. Aşağıda, dalga boyunun doğrudan radyo iletişim anteninin uzunluğunu etkilediğinden emin olacağız.

Elektromanyetik dalgalar havadan veya dış uzaydan (vakum) serbestçe geçer. Ancak dalgaların yolunda bir metal tel, anten veya başka bir iletken cisim karşılaşırsa, ona enerjilerini verirler ve böylece bu iletkende alternatif bir elektrik akımına neden olurlar. Ancak dalganın tüm enerjisi iletken tarafından emilmez, bir kısmı yüzeyinden yansıtılır ve ya geri döner ya da uzaya saçılır. Bu arada, radarda elektromanyetik dalgaların kullanımının temeli budur.

Elektromanyetik dalgaların bir başka yararlı özelliği de, yolda bazı engellerin etrafında bükülme yetenekleridir. Ancak bu, yalnızca nesnenin boyutu dalga boyundan küçükse veya onunla karşılaştırılabilir olduğunda mümkündür. Örneğin, bir uçağı tespit etmek için radar radyo dalgasının uzunluğu, geometrik boyutlarından daha az (10 m'den az) olmalıdır. Vücut dalga boyundan daha uzunsa bunu yansıtabilir. Ama yansıtmayabilir. Nesnelerin konum belirleyicilere görünürlüğünü azaltmak için geometriler, emici malzemeler ve kaplamalar geliştiren askeri gizlilik teknolojisini düşünün.

Elektromanyetik dalgaların taşıdığı enerji, jeneratörün (emitör) gücüne ve ona olan mesafesine bağlıdır. Bilimsel olarak kulağa şöyle geliyor: Birim alandaki enerji akışı, radyasyon gücü ile doğru orantılıdır ve yayıcıya olan uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Bu, iletişim menzilinin vericinin gücüne, ancak çok daha büyük ölçüde ona olan mesafeye bağlı olduğu anlamına gelir.

SPEKTRUM DAĞILIMI

Radyo mühendisliğinde kullanılan radyo dalgaları, bir alanı veya daha bilimsel olarak kapsar - 10.000 m (30 kHz) ila 0.1 mm (3.000 GHz) arasındaki spektrum. Bu, geniş elektromanyetik dalga yelpazesinin yalnızca bir kısmıdır. Radyo dalgalarını (azalan uzunlukta) ısı veya kızılötesi ışınlar izler. Onlardan sonra, görünür ışık dalgalarının dar bir bölümü var, o zaman - ultraviyole, X-ışını ve gama ışınlarının spektrumu - bunların hepsi, aynı doğanın elektromanyetik salınımlarıdır, sadece dalga boyunda ve dolayısıyla frekansta farklılık gösterir.

Tüm spektrum bölgelere bölünmüş olsa da, aralarındaki sınırlar geleneksel olarak ana hatlarıyla belirtilmiştir. Bölgeler sürekli olarak birbirini takip eder, birbirini geçer ve bazı durumlarda çakışır.

Uluslararası anlaşmalarla, radyo iletişiminde kullanılan tüm radyo dalgaları yelpazesi aralıklara ayrılmıştır:

Aralık frekanslar	Frekans aralığı adı	İsim dalga aralığı	Dalgaboyu
	Çok düşük frekanslar (VLF)	Myriameter
	Düşük frekanslar (LF)	Kilometre
300-3000 kHz	Orta frekanslar (orta kademe)	Hektometrik
	Tiz (HF)	Decameter
	Çok yüksek frekanslar (VHF)	Metre
300-3000 MHz	Ultra Yüksek Frekans (UHF)	Desimetre
	Ultra yüksek frekanslar (mikrodalga)	Santimetre
	Aşırı yüksek frekanslar (EHF)	Milimetre
300-3000 GHz	Hiper yüksek frekanslar (HHF)	Desimilimetre

Ancak bu aralıklar çok geniştir ve sırayla, sözde yayın ve televizyon bantlarını, kara ve havacılık için aralıkları, uzay ve deniz iletişimi, veri iletimi ve tıp için, radar ve radyo navigasyonu vb. İçeren bölümlere ayrılmıştır. Her radyo hizmetine, menzil veya sabit frekansların kendi bölümü tahsis edilir.

Yelpazenin farklı hizmetler arasında paylaştırılması.

Bu döküm oldukça kafa karıştırıcıdır, bu nedenle birçok hizmet kendi "dahili" terminolojisini kullanır. Genellikle, kara mobil iletişimi için ayrılan bantları belirtmek için aşağıdaki isimler kullanılır:

	Frekans aralığı	Açıklamalar
		Dağıtımının doğası gereği, esas olarak uzun mesafeli iletişim için kullanılır.
	25.6-30.1 MHz	Bireylerin iletişim kurabileceği sivil alan. Farklı ülkelerde, bu bölüm 40 ila 80 sabit frekans (kanal) arasında tahsis edilmiştir.
		Mobil karasal iletişim aralığı. Nedeni açık değil, ancak Rus dilinde bu aralığı tanımlayan bir terim yoktu.
	136-174 MHz	Mobil karasal iletişimin en yaygın aralığı.
	400-512 MHz	Mobil karasal iletişim aralığı. Bazen bu bölüm ayrı bir aralığa tahsis edilmez, ancak VHF derler ve 136 ile 512 MHz arasında bir frekans bandı anlamına gelir.
	806-825 ve 851-870 MHz	Geleneksel "Amerikan" serisi; Amerika Birleşik Devletleri'nde mobil iletişim tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır. Fazla dağıtım almadık.

Frekans bantlarının resmi isimleri, çeşitli servislere tahsis edilen alanların isimleriyle karıştırılmamalıdır. Mobil karasal iletişim için dünyanın en büyük ekipman üreticilerinin bu alanlarda çalışmak üzere tasarlanmış modeller ürettiklerini belirtmek gerekir.

Gelecekte, kara mobil radyo iletişiminde kullanımları ile ilgili olarak radyo dalgalarının özellikleri hakkında konuşacağız.

RADYO DALGALARI NASIL YAYILIR

Radyo dalgaları antenden uzaya yayılır ve elektromanyetik bir alanda enerji olarak yayılır. Radyo dalgalarının doğası aynı olmasına rağmen, yayılma yetenekleri büyük ölçüde dalga boyuna bağlıdır.

Radyo dalgaları için, toprak bir elektrik iletkenidir (çok iyi olmasa da). Dünya yüzeyinden geçen radyo dalgaları yavaş yavaş zayıflar. Bunun nedeni, elektromanyetik dalgaların, enerjinin bir kısmının harcandığı dünya yüzeyindeki elektrik akımlarını uyandırmasıdır. Şunlar. enerji dünya tarafından emilir ve ne kadar fazla olursa dalga boyu o kadar kısadır (daha yüksek frekans).

Ek olarak, dalganın enerjisi de zayıflar çünkü radyasyon uzayın tüm yönlerinde yayılır ve bu nedenle alıcı vericiden ne kadar uzakta olursa, birim alan başına düşen enerji o kadar az olur ve antene o kadar az girer.

Uzun dalga yayın istasyonları birkaç bin kilometre mesafeden alınabilir ve sinyal seviyesi atlama olmadan sorunsuz bir şekilde azalır. Orta dalga istasyonları bin kilometre içinde duyulabilir. Kısa dalgalara gelince, vericiden uzaklaştıkça enerjileri keskin bir şekilde azalır. Bu, radyo gelişiminin başlangıcında, 1 ila 30 km arasındaki dalgaların esas olarak iletişim için kullanıldığını açıklıyor. 100 metreden kısa dalgaların genellikle uzun mesafeli iletişim için uygun olmadığı düşünülüyordu.

Bununla birlikte, kısa ve ultra kısa dalgaların daha ileri çalışmaları, Dünya yüzeyine yaklaştıklarında hızla bozulduklarını göstermiştir. Radyasyon yukarı doğru yönlendirildiğinde kısa dalgalar geri gelir.

1902'de İngiliz matematikçi Oliver Heaviside ve Amerikalı elektrik mühendisi Arthur Edwin Kennelly, neredeyse aynı anda Dünya'nın üzerinde iyonize bir hava tabakası olduğunu tahmin ettiler - elektromanyetik dalgaları yansıtan doğal bir ayna. Bu katman iyonosfer olarak adlandırıldı.

Dünyanın iyonosferinin, görüş hattını aşan mesafelerde radyo dalgalarının yayılma aralığını artırması gerekiyordu. Bu varsayım 1923'te deneysel olarak kanıtlandı. RF darbeleri dikey olarak yukarı doğru iletildi ve geri dönen sinyaller alındı. Darbelerin gönderilmesi ve alınması arasındaki sürenin ölçümleri, yansıma katmanlarının yüksekliğini ve sayısını belirlemeyi mümkün kılmıştır.

Uzun ve kısa dalga yayılımı.

İyonosferden yansıtılan kısa dalgalar Dünya'ya geri döner ve altlarında yüzlerce kilometre "ölü bölge" bırakır. İyonosfere gidip geri döndükten sonra dalga "sakinleşmez", ancak Dünya yüzeyinden yansıtılır ve tekrar iyonosfere koşar, burada tekrar yansıtılır vb. Bu nedenle, tekrar tekrar yansıyan bir radyo dalgası dünyanın etrafında birkaç kez dolaşabilir.

Yansıma yüksekliğinin öncelikle dalga boyuna bağlı olduğu bulundu. Dalga ne kadar kısa olursa, yansıması o kadar yüksek olur ve sonuç olarak "ölü bölge" o kadar büyük olur. Bu bağımlılık, yalnızca spektrumun kısa dalga boyu kısmı için geçerlidir (yaklaşık 25-30 MHz'e kadar). Daha kısa dalga boyları için iyonosfer şeffaftır. Dalgalar ona nüfuz eder ve uzaya gider.

Şekil, yansımanın yalnızca frekansa değil, aynı zamanda günün saatine de bağlı olduğunu göstermektedir. Bunun nedeni, iyonosferin güneş radyasyonu ile iyonize olması ve karanlığın başlamasıyla yavaş yavaş yansıtıcılığını kaybetmesidir. İyonizasyon derecesi ayrıca yıl boyunca ve yedi yıllık bir döngüde yıldan yıla değişen güneş aktivitesine de bağlıdır.

İyonosferin yansıma katmanları ve günün frekansına ve zamanına bağlı olarak kısa dalgaların yayılması.

VHF radyo dalgaları, özellik bakımından ışık ışınlarına daha benzerdir. Neredeyse iyonosferden yansımazlar, dünya yüzeyinin etrafında çok az bükülürler ve görüş hattı içinde yayılırlar. Bu nedenle, ultra kısa dalgaların etki aralığı küçüktür. Ancak bunun radyo iletişimi için kesin bir avantajı vardır. VHF menzilinde dalgalar görüş hattı içinde yayıldığından, karşılıklı etki olmaksızın radyo istasyonlarını birbirinden 150-200 km mesafede bulmak mümkündür. Ve bu, komşu istasyonların aynı frekansı birçok kez kullanmasına izin verir.

Kısa ve ultra kısa dalgaların yayılması.

DTSV ve 800 MHz aralıklarındaki radyo dalgalarının özellikleri ışık ışınlarına daha da yakındır ve bu nedenle başka ilginç ve önemli bir özelliğe sahiptir. Bir el fenerinin nasıl çalıştığını hatırlayalım. Reflektörün odak noktasında bulunan bir ampulden gelen ışık, herhangi bir yöne gönderilebilen dar bir ışın demeti içinde toplanır. Kabaca aynı şey yüksek frekanslı radyo dalgaları için de yapılabilir. Bunları anten aynaları ile toplayabilir ve dar ışınlar halinde gönderebilirsiniz. Düşük frekanslı dalgalar için böyle bir anten inşa etmek imkansızdır, çünkü boyutları çok büyük olacaktır (aynanın çapı dalga boyundan çok daha büyük olmalıdır).

Yönlendirilmiş dalga emisyonu olasılığı, iletişim sisteminin verimliliğini artırır. Bunun nedeni, dar bir ışının yan yönlerde daha az enerji yayılımı sağlamasıdır, bu da belirli bir iletişim aralığını elde etmek için daha az güçlü vericilerin kullanımına izin verir. Yönlü radyasyon, ışınla uyumlu olmayan diğer iletişim sistemleriyle daha az parazit yaratır.

Radyo dalgalarını almak, yönlü radyasyondan da yararlanabilir. Örneğin, çoğu, bir uydu vericisinden gelen radyasyonu alıcı sensörün kurulu olduğu bir noktaya odaklayan parabolik uydu çanaklarına aşinadır. Yönlü alıcı antenlerin radyo astronomisinde kullanılması birçok temel bilimsel keşfi mümkün kılmıştır. Yüksek frekanslı radyo dalgalarına odaklanma yeteneği, radar, radyo röle iletişimi, uydu yayını, kablosuz veri iletimi vb.

Parabolik yönlü uydu anteni (ru.wikipedia.org'dan fotoğraf).

Azalan dalga boyu ile atmosferdeki zayıflama ve enerji emiliminin arttığı unutulmamalıdır. Özellikle, 1 cm'den daha kısa dalgaların yayılması, iletişim aralığını sınırlandıran ciddi bir girişim haline gelebilen sis, yağmur, bulutlar gibi fenomenlerden etkilenmeye başlar.

Radyo dalgalarının dalga boyuna bağlı olarak farklı yayılma özelliklerine sahip olduğunu ve radyo spektrumunun her bir kısmının, faydalarından en iyi şekilde yararlanıldığı yerde kullanıldığını bulduk.

Tarihsel olarak, radyo dalgaları, ışık fenomeni halihazırda oldukça iyi incelendiğinde ve Maxwell'in teorisi halihazırda var olduğunda keşfedildi; ışık dalgalarını eterdeki elastik dalgalar olarak tanımlayarak, içinde karakteristik bir hızla yayılıyor c... Radyo dalgalarının hızının bu hız [F2] ile örtüştüğü tespit edildiğinde, neşe içinde, ışık ve radyo dalgalarının aynı fiziksel yapıya sahip olduğuna ve sadece frekans aralıklarında farklılık gösterdiğine karar verdiler. Şimdiye kadar, ders kitapları ve referans kitapları, akla gelebilecek tüm frekansları - sıfırdan sonsuza - kapsayan "elektromanyetik dalgaların ölçeğini" içeriyor. Işığın ve radyo dalgalarının temelde farklı doğasının doğrudan göstergeleri uzun zamandır bilindiğinden, bu durum daha da şaşırtıcıdır.

İkisi arasındaki temel fark, ışığın kuantum enerji aktarımı, radyo dalgaları ise dalgadır. Bu fenomenlerin matematiksel tanımlarından değil, fiziksel özünden bahsettiğimizi unutmayın. Matematiksel olarak, hem ışık hem de radyo dalgaları hem dalgalar hem de kuantum açısından tanımlanabilir: kağıt her şeye dayanacaktır. Fiziksel olarak büyük bir fark var. Bir radyo dalgası yayıldığında, yayıldığında ve alındığında, yüklü parçacıklar dalganın frekansında hareket edebilir. Jeneratör çalıştığı sürece, yayıcı anten boyunca sürekli olarak yükleri sürerek, yüklü parçacıklar çevredeki boşlukta olduğu kadar uzun süre dalgalanır. Işık durumunda, ışık frekansında yüklü parçacıkların hareketi yoktur. Enerji transfer mekanizması tamamen farklıysa nereden geliyorlar? Bu arada, düşük kütleli, serbest bir elektron bile, inert özelliklerinden dolayı ışık frekanslarında titreyemezdi. İlk başta, atomlara bağlı elektronların bunu yapabileceğine inanılıyordu - örneğin, J.J. Thomson'ın atom modeline göre. Ancak bu model Rutherford-Bohr modeli lehine terk edildi ... foton kavramı şekillendi ... Birinci Solvay Kongresi kararnamesine göre atomlar tarafından yayılan ve emilen foton kavramı anında... Bundan yola çıkarak, atomlarda fotonun frekansını belirleyen yüklü parçacıkların salınımlarının olmadığı anlaşıldı. Ortodoksların kendilerinin nereden geldiğini görüyorsunuz: radyo dalgaları söz konusu olduğunda, yüklü parçacıkların salınımları mevcuttur, ancak ışık söz konusu olduğunda değildir. Ancak aynı fiziksel doğayı radyo dalgalarına ve ışığa atfetmeye devam ettiler. Daha gizemli hale getirmek için!

Ancak yüklü parçacıkların salınımlarının varlığı veya yokluğu arasındaki bu fark, sadece frekans aralıklarındaki farklılıktan kaynaklanmamaktadır - bu durumda, bu bir prensip meselesidir [D10]. Çalışmalarını yukarıda özetlediğimiz gezgin ( 3.4 ), yalnızca kuantum enerji transferlerine, yani uyarma enerjisinin kuantumunun atomdan atoma transferine hizmet eder, ancak kesinlikle elektrondan elektrona değil. Çünkü uyarma enerjisi alma ve verme yeteneğine sahip bir nesnenin, uyarım enerjisi olasılığına izin veren bir iç serbestlik derecesi sağlayan uygun bir yapısal organizasyona sahip olması gerekir. Ve temel bir parçacık olan serbest bir elektron, böyle bir iç özgürlük derecesine sahip değildir. Bu nedenle, bir elektron bir kuantum uyarma enerjisi elde edemez ve buna göre ondan vazgeçemez.

Söylenenler, ışık ve radyo dalgalarının temelde farklı fiziksel fenomenler olduğunu anlamak için yeterlidir. Aşağıdaki radyo dalgalarının doğası sorusuna döneceğiz ( 5.3 ), ancak şimdi aşağıdakilere dikkat edin. Işıkla ilgili geleneksel fikirleri uçan fotonlar olarak ve onun hakkındaki fikirlerimizi atomdan atoma uyarma enerjisinin kuantum transferleri zinciri olarak karşılaştırırken, temel farkları çarpıcıdır. Geleneksel yaklaşımda, madde tarafından "dışarı atılan" ışık, maddeden bağımsız, kendi kendine yeten bir varoluşa sahiptir: bir foton, onu emecek bir atoma çarpana kadar, yıldızlararası uzayda uzun ışık yıllarını uçurabilir. Yaklaşımımızda ışık maddeden ayrı olarak mevcut değildir, çünkü ışık enerjisi sadece atomlar üzerinde lokalizedir ve bir atomdan diğerine kuantum transferleri sırasında atomları ayıran boşluk boyunca hareket etmez. Ve şimdi, akademisyenler fotonu dört temel, tamamen kararlı parçacığa dahil ettiklerinden beri, akademisyenler, maddeden bağımsız fotonların varlığı fikrini savunmak için dokunaklı bir düşünce deneyi yapıyorlar. Diyorlar ki, bizden on ışık yılı uzakta güçlü bir ışık parlaması üretildiğini ve ardından yayıcı hemen söküldüğünü varsayalım ... ve onuncu yılın sonunda alıcıyı zar zor inşa etmeyi başardık - ama yine de ışık sinyalini aldık. Yayıcı artık orada değilken ve alıcı henüz yokken on yıl boyunca ışık enerjisi neredeydi derler? Cevap veriyoruz: Işık enerjisi, yıldızlararası uzayda atomdan atoma, yapım aşamasındaki alıcıya doğru hareket etti. Akademisyenler ciddiyetle "O zaman" diye haykırıyor, "iletilen ışığın sınırlayıcı yoğunluğu, üzerine" fırlatıldığı "atomların konsantrasyonu tarafından belirlenecekti! Bu konsantrasyon ne kadar azsa, ışık o kadar kötü iletilir! Ancak durum böyle değil: laboratuarlarda lazer yoğunluklarını çok yüksek bir vakumdan geçiriyoruz! " Evet, laboratuvarlarda çalışıyor. Ancak, buradaki çok yüksek vakumlu hacimler küçük olduğu için ortaya çıkıyor: bir vakum odasının giriş penceresine yerleştirilmiş atomları göndermek için Navigator, alıcı atomları çıkış penceresinde veya içindeki bir hedefte başarıyla bulur. Burada, "lazer yoğunluğu", bu bölüm hiç yokmuş gibi, ultra yüksek vakumun kısa bir bölümünden geçirilir. Ancak çok yüksek vakumlu bir bölüm yeterince büyük bir boyuta sahip olsaydı, o zaman her şey farklı olacaktı. Bir alıcı atom arayışında Navigatörün belirli bir maksimum alan tarama yarıçapına sahip olması bize mantıklı geliyor. Bu sınırlayıcı yarıçapa ulaşıldığında, alıcı atom algılanmazsa, tarama sona erer (ve muhtemelen yeni döngüsü hemen başlar). Öyleyse, yüksek bir vakumdan geçen ışık yolunun bir bölümünün yeterince büyük bir uzunluğu ile, bu bölümün ışık geçirme kapasitesinin bir sınırlayıcısı olarak hizmet etmesi gereken kesinlikle düşük bir madde konsantrasyonudur.

Ve aslında, uzayda her şeyin bu şekilde gerçekleştiğine dair kanıtlar var. Örneğin neden "güneş sabiti" sabittir? Dünya'nın yörüngesinin yarıçapındaki birim alan başına güneş radyasyonunun gücü? Gerçekte, güneş lekesi oluşumunun artması ve dışarıya karşılık gelen artan enerji çıkışı ile aktif Güneş yıllarında bile, belirtilen güç pratikte değişmez [R5]. Genellikle, güneş radyasyon gücünün dengelenmesi olgusunu Güneş'e özgü bazı otomatik düzenleme mekanizmaları ile açıklamaya çalışırlar. Güneş'in yüzeyinin video görüntülerine bakarak böyle bir mekanizmaya inanmak zordur: bu yüzey kaynar ve korkunç önemler ortaya çıkarır. Enerji patlıyor, ama onu engelleyen bir şey var. Ve bize makul bir versiyon gibi görünüyor: " güneş'ten gelen elektromanyetik enerji akışı, oldukça nadir bulunan bir uzay ortamının sınırlı taşıma kapasitesi ile dengelenir."[K5]. Gezegenler arası uzaydaki atomların yoğunluğu bir derece daha yüksek olsaydı, Güneş bizi yakardı. Şuna bakın: Güneş ile Dünya arasından büyük bir kuyruklu yıldız geçip yeterince güçlü bir şekilde “baktığında”, Güneş'ten yönelen kuyruğu, artan madde konsantrasyonu ile bir kesit oluşturdu. Bu bölüm sayesinde Güneş, Dünya'yı normalden daha fazla pişirdi, bu da iklim anormalliklerinde ve doğal afetlerde bir dalgalanmaya neden oldu. Talihsizlik ve felaketlerin habercisi olarak kuyrukluyıldızlarla ilgili yüzyılların derinliklerinden gelen şöhret, batıl inançlara değil, gerçek neden-sonuç ilişkilerine dayanıyor gibi görünüyor.

Ama bu hikaye, deyim yerindeyse, geçmiş günlerin meseleleridir. Bilim ve teknolojinin en son noktasından daha modern bir şey var mı? Ama nasıl! Bu, lazer ışınlarıyla uzay nesnelerine vurma fikrinin ne kadar utanç verici bir şekilde başarısız olduğuna dair uyarıcı bir hikaye. Sonuçta, zırhı yakan ve seyir füzelerini düşüren gaz dinamik savaş lazerlerinin örnekleri yaptılar. Doğru, bunu Dünya yüzeyinin yakınında, standart bir atmosferde yapıyorlar. Uçan foton kavramından yola çıkarsak, uzayda bu lazerler savaş görevleriyle daha da iyi başa çıkmalıdır. Ama hayır. Uzay gemilerinin lazer ışınları ile parçalanması, yalnızca "Yıldız Savaşları" temasıyla üretilmiş filmlerde ve bilgisayar oyunlarında görülür. Ancak gerçekte, uzayda zırh aracılığıyla havada yanan lazer ışınının casus uydunun ışığa duyarlı unsurlarını devre dışı bırakma gibi saçma bir görevle zar zor başa çıktığı ortaya çıktı. Hatırlayın sevgili okuyucu, medyada ABD Stratejik Savunma Girişimi'nin (SDI) ana konu olduğu bir dönem vardı? Konuştular, bu girişim hakkında konuştular ve sonra aniden - bir kez! - ve her şey anında sessizdi. Ve daha sonra merkez televizyonda, "Vremya" programında kısa bir hikaye vardı: uzay savaş lazerinin gösterim testlerinde, ışınının altına düşen savaş başlığının modeli gerçekten parçalara ayrıldı - ama bunun nedeni, cesur Amerikan savaşçılarının ihtiyatlı bir şekilde içine bir patlayıcı cihaz yerleştirmesiydi. ve doğru anda düğmeye tıklandı. Dürüst olmak gerekirse, başarılı olamadılar: bir şey, savaş fotonlarının kozmik boşlukta Dünya'nın yüzeyine yakın kadar çarpıcı bir şekilde uçmasını engelledi. Bu arada, savaş lazerlerinin uzayda neden beklentileri karşılamadığı sorusu, İnternet'teki özel forumlarda gündeme getirildi. Ve biliyorsunuz, bu soru ciddiye alındı! Bir avukat kalabalığı, ortaya çıkan başarısızlığın nedenlerini icat ederek bu soruyu yanıtlamaya başladı. Burada, örneğin, fikirlerinden biri: Gördüğünüz gibi, uçuş halindeki savaş başlığı dönüyor, böylece lazer noktası yüzeyi boyunca hareket ediyor, böylece lazer onu "almıyor". Şey, sadece kötü şans: stratejik bir savunma lazerini perçinlediler, uzaya koydular ... ve her şey cehenneme döndü! Bilim ve teknolojinin ön saflarında olan hiç kimse savaş başlığının uçuş sırasında döneceğini tahmin edemezdi!

Fizik ders kitapları, özel eğitim ve iş tecrübesine sahip kişiler tarafından bile bazen tam olarak anlaşılamayan radyo dalgası aralığı konusunda akıllı formüller içerir. Makalede, zorluklara başvurmadan özü anlamaya çalışacağız. Radyo dalgalarını ilk keşfeden Nikola Tesla oldu. Yüksek teknolojili ekipmanların olmadığı zamanında Tesla, daha sonra eter adını verdiği bu fenomenin ne olduğunu tam olarak anlamadı. Alternatif bir akım iletkeni, bir radyo dalgasının kaynağıdır.

Radyo dalgalarının kaynakları

Doğal radyo dalgaları kaynakları arasında astronomik nesneler ve şimşek bulunur. Yapay bir radyo dalgaları radyatörü, içinde hareket eden alternatif bir elektrik akımına sahip bir elektrik iletkenidir. Yüksek frekans jeneratörünün titreşim enerjisi, bir radyo anteni aracılığıyla çevredeki alana dağıtılır. Radyo dalgalarının ilk çalışan kaynağı, Popov'un radyo vericisi-radyo alıcısıydı. Bu cihazda, işlev bir antene bağlı yüksek voltajlı bir depolama birimi - bir Hertz vibratörü tarafından gerçekleştirildi. Yapay olarak oluşturulan radyo dalgaları, sabit ve mobil radar, radyo yayını, radyo iletişimi, iletişim uyduları, navigasyon ve bilgisayar sistemleri için kullanılır.

Radyo dalgası aralığı

Radyo iletişiminde kullanılan dalgalar 30 kHz - 3000 GHz frekans aralığındadır. Dalganın dalga boyu ve frekansına, yayılma özelliklerine bağlı olarak, radyo dalgası aralığı 10 alt banda bölünmüştür:

SDV - ekstra uzun.
DV - uzun.
SV - orta.
KV - kısa.
VHF - ultra kısa.
MV - metre.
UHF - santimetre.
CMB - santimetre.
MMV - milimetre.
SMMV - milimetre altı

Radyo frekans aralığı

Radyo dalgası spektrumu geleneksel olarak bölümlere ayrılmıştır. Frekans ve uzunluğa bağlı olarak, radyo dalgaları 12 alt banda ayrılır. Radyo dalgalarının frekans aralığı, alternatif akım sinyalinin frekansı ile ilgilidir. uluslararası radyo düzenlemelerindeki radyo dalgaları 12 isimle temsil edilmektedir:

Bir radyo dalgasının frekansındaki bir artışla, uzunluğu azalır, bir radyo dalgasının frekansında bir azalma ile artar. Uzunluğuna bağlı olarak yayılma, bir radyo dalgasının en önemli özelliğidir.

300 MHz - 300 GHz radyo dalgalarının yayılmasına, oldukça yüksek frekansları nedeniyle ultra yüksek mikrodalga frekansları denir. Alt bantlar bile çok geniştir, bu nedenle sırayla deniz ve uzay iletişimi, kara ve havacılık, radar ve radyo navigasyonu, tıbbi verilerin iletimi vb. İçin belirli televizyon ve radyo yayın gruplarını içeren boşluklara bölünmüştür. Tüm radyo dalgaları aralığının bölgelere bölünmüş olmasına rağmen, aralarındaki belirtilen sınırlar koşulludur. Grafikler sürekli olarak birbirini takip eder, birbirinin içine geçer ve bazen üst üste gelir.

Radyo dalgası yayılımının özellikleri

Radyo dalgalarının yayılması, enerjinin alternatif bir elektromanyetik alan tarafından uzayın bir alanından diğerine aktarılmasıdır. Bir boşlukta, radyo dalgaları şu noktadan yayılır: Radyo dalgaları ortama maruz kaldığında, radyo dalgalarının yayılması zor olabilir. Bu, sinyal bozulmasında kendini gösterir, yayılma yönünü değiştirir, fazı ve grup hızlarını yavaşlatır.

Her dalga türü farklı bir şekilde uygulanır. Daha uzun olanlar engellerden daha iyi kaçınabilir. Bu, radyo dalgalarının menzilinin dünya ve su düzlemi boyunca yayılabileceği anlamına gelir. Denizaltılarda ve deniz araçlarında uzun dalgaların kullanımı yaygındır, bu da denizin herhangi bir yerinde temas halinde olmanızı sağlar. Tüm işaretçilerin ve kurtarma istasyonlarının alıcıları, beş yüz kilohertz frekansla altı yüz metreye ayarlanmıştır.

Radyo dalgalarının farklı bantlarda yayılması, frekanslarına bağlıdır. Uzunluk ne kadar kısa ve frekans ne kadar yüksek olursa dalga yolu o kadar düz olacaktır. Buna göre, frekansı ne kadar düşük ve uzunluğu ne kadar uzun olursa, engellerin etrafında o kadar fazla eğilebilir. Her bir radyo dalgaboyu aralığı kendi yayılma özelliklerine sahiptir, ancak bitişik aralıkların sınırında, ayırt edici özelliklerde keskin bir değişiklik gözlenmez.

Yayılma özelliği

Ultra uzun ve uzun dalgalar gezegenin yüzeyini dolaşır ve yüzey ışınlarını binlerce kilometre boyunca yayar.

Orta dalgalar daha güçlü emilmeye maruz kalırlar, bu nedenle sadece 500-1500 kilometre mesafeyi kaplayabilirler. İyonosfer bu aralıkta yoğunlaştırıldığında, birkaç bin kilometreden fazla iletişim sağlayan uzaysal bir ışınla bir sinyal iletilebilir.

Kısa dalgalar, enerjilerinin gezegenin yüzeyi tarafından emilmesi nedeniyle yalnızca kısa mesafelerde yayılır. Mekansal olanlar, uzun mesafelerin üstesinden gelmek, bilgi aktarımını gerçekleştirmek için yeryüzünden ve iyonosferden defalarca yansıtma yeteneğine sahiptir.

Çok kısa olanlar büyük miktarda bilgi aktarabilir. Bu aralıktaki radyo dalgaları iyonosferden uzaya nüfuz eder, bu nedenle pratik olarak karasal iletişim için uygun değildirler. Bu aralıkların yüzey dalgaları, gezegenin yüzeyinde bükülmeden düz bir çizgi halinde yayılır.

Optik bantlarda büyük miktarda bilgi iletimi mümkündür. Çoğu zaman, üçüncü optik dalga bandı iletişim için kullanılır. Dünya atmosferinde zayıflamaya maruz kalırlar, bu nedenle gerçekte 5 km'ye kadar bir mesafeden bir sinyal iletirler. Ancak bu tür iletişim sistemlerinin kullanılması, telekomünikasyon teftişlerinden izin alma ihtiyacını ortadan kaldırır.

Modülasyon prensibi

Bilgi iletmek için, radyo dalgası bir sinyal ile modüle edilmelidir. Verici, modüle edilmiş, yani değiştirilmiş radyo dalgaları yayar. Kısa, orta ve uzun dalgalar genlik modülasyonludur, bu nedenle AM \u200b\u200bolarak adlandırılır. Modülasyondan önce, taşıyıcı dalga sabit genlikte hareket eder. İletim için genlik modülasyonu, sinyal voltajına karşılık gelen genliğini değiştirir. Bir radyo dalgasının genliği, sinyal voltajıyla doğru orantılı olarak değişir. Ultrashort dalgaları frekans modülasyonludur, bu yüzden FM olarak adlandırılır. bilgi taşıyan ek bir frekans empoze eder. Bir sinyali belirli bir mesafeden iletmek için, daha yüksek bir frekans sinyali ile modüle edilmelidir. Bir sinyal almak için, onu alt taşıyıcı dalgadan ayırmanız gerekir. Frekans modülasyonu ile daha az parazit yaratılır, ancak radyo istasyonu VHF'de yayın yapmaya zorlanır.

Radyo dalgalarının kalitesini ve verimliliğini etkileyen faktörler

Radyo alımının kalitesi ve verimliliği, yönlü radyasyon yönteminden etkilenir. Bir örnek, radyasyonu kurulu bir alıcı sensörün konumuna yönlendiren bir uydu anteni olabilir. Bu yöntem, radyo astronomi alanında önemli ölçüde ilerlemeyi ve bilimde birçok keşif yapmayı mümkün kıldı. Kablosuz olarak uydu yayını ve çok daha fazlasını yaratmanın olanaklarını keşfetti. Radyo dalgalarının Güneş, güneş sistemimizin dışındaki birçok gezegenin yanı sıra kozmik bulutsular ve bazı yıldızlar tarafından yayılabileceği ortaya çıktı. Galaksimizin dışında güçlü radyo emisyonlarına sahip nesneler olduğu varsayılmaktadır.

Radyo dalgalarının menzili, radyo dalgalarının yayılması sadece güneş radyasyonundan değil, aynı zamanda meteorolojik koşullardan da etkilenir. Dolayısıyla, metre dalgaları aslında meteorolojik koşullara bağlı değildir. Ve santimetrelik yayılma aralığı büyük ölçüde meteorolojik koşullara bağlıdır. Su ortamında yağmur sırasında veya havadaki yüksek nem oranına sahip kısa dalgaların dağılması veya emilmesi nedeniyle oluşur.

Kaliteleri de yoldaki engellerden etkilenir. Bu tür anlarda, sinyal zayıflaması meydana gelirken, işitilebilirlik önemli ölçüde azalır veya birkaç dakika veya daha uzun süre tamamen kaybolur. Görüntü titrediğinde ve beyaz çizgiler belirdiğinde TV'nin uçan bir uçağa verdiği tepki buna bir örnek olabilir. Bunun nedeni, dalganın uçaktan yansıtılması ve TV anteninden geçmesidir. Radyo dalgalarının menzili binalara, yüksek kulelere yansıdığından dalga yolunu artırdığından, televizyonlar ve radyo vericileri ile bu tür fenomenler şehirlerde daha sık görülür.

Radyo frekansı aralığı ve radyo iletişimi için kullanımı

2.1 Radyo yayılımının temelleri

Radyo iletişimi, elektromanyetik dalgalar (radyo dalgaları) kullanarak bilgilerin belirli bir mesafeden iletilmesini sağlar.

Radyo dalgaları - bunlar uzayda ışık hızında (300.000 km / sn) yayılan elektromanyetik salınımlardır. Bu arada, ışık aynı zamanda çok benzer özelliklerini (yansıma, kırılma, zayıflama vb.) Belirleyen elektromanyetik dalgaları da ifade eder.

Şekil: 2.1 Elektromanyetik dalganın yapısı.

Frekans, büyük Alman bilim adamı Heinrich Rudolf Hertz'in adını taşıyan birimler olan hertz (Hz) cinsinden ölçülür. 1Hz saniyede bir salınımdır, 1 MegaHertz (MHz) saniyede bir milyon salınımdır. Elektromanyetik dalgaların hareket hızının ışık hızına eşit olduğunu bilerek, elektrik (veya manyetik) alanın aynı fazda olduğu uzayda noktalar arasındaki mesafeyi belirlemek mümkündür. Bu mesafeye dalga boyu denir.

Dalgaboyu (metre cinsinden) aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

veya hakkında

f, MHz cinsinden elektromanyetik radyasyon frekansıdır.

Formülden, örneğin 1 MHz'lik bir frekansın yaklaşık 300 m'lik bir dalga boyuna karşılık geldiği görülebilir, frekansın artmasıyla dalga boyu azalır, azalma ile artar.

Elektromanyetik dalgalar havadan veya dış uzaydan (vakum) serbestçe geçer. Ancak bir metal tel, anten veya başka bir iletken cisim dalganın yolunda buluşursa, ona enerjilerini verirler ve böylece bu iletkende alternatif bir elektrik akımına neden olurlar. Ancak dalga enerjisinin tamamı iletken tarafından emilmez; bir kısmı yüzeyden yansıtılır. Bu arada, radarda elektromanyetik dalgaların kullanımının temeli budur.

Elektromanyetik dalgaların (ve diğer dalgaların) bir başka yararlı özelliği, yollarında cisimlerin etrafında bükülme yetenekleridir. Ancak bu yalnızca vücut boyutu dalga boyundan küçükse veya onunla karşılaştırılabilir olduğunda mümkündür. Örneğin, bir uçağı tespit etmek için, radar radyo dalgasının uzunluğu, geometrik boyutlarından daha az (10 m'den az) olmalıdır. Vücut dalga boyundan daha uzunsa bunu yansıtabilir. Ancak yansıtmayabilir - "Gizliliği" unutmayın.

Elektromanyetik dalgaların taşıdığı enerji, jeneratörün (yayıcı) gücüne ve ona olan mesafesine, yani. birim alan başına enerji akışı, radyasyon gücü ile doğru orantılıdır ve radyatöre olan mesafenin karesi ile ters orantılıdır. Bu, iletişim aralığının vericinin gücüne, ancak çok daha büyük ölçüde ona olan mesafeye bağlı olduğu anlamına gelir.

Örneğin, Güneş'ten Dünya yüzeyine elektromanyetik radyasyonun enerji akışı metrekare başına 1 kilovata ulaşırken, orta dalga yayın yapan bir radyo istasyonunun enerji akışı metrekare başına yalnızca binde biri ve hatta milyonda bir watt'tır.

2.2 Radyo spektrumunun tahsisi

Radyo mühendisliğinde kullanılan radyo dalgaları (radyo frekansları) 10.000 m (30 kHz) ile 0.1 mm (3.000 GHz) arasındaki bir spektrumu kapsar. Bu, geniş elektromanyetik dalga yelpazesinin yalnızca bir kısmıdır. Radyo dalgalarını (azalan uzunlukta) termal veya kızılötesi ışınlar izler. Onlardan sonra, görünür ışık dalgalarının dar bir bölümü var, o zaman - ultraviyole, X-ışını ve gama ışınlarının spektrumu - bunların hepsi, aynı doğanın elektromanyetik salınımlarıdır, sadece dalga boyunda ve dolayısıyla frekansta farklılık gösterir.

Ancak bu aralıklar çok geniştir ve sırayla, sözde yayın ve televizyon bantlarını, kara ve havacılık için bantları, uzay ve deniz iletişimini, veri iletimi ve tıp için, radar ve radyo navigasyonu vb. İçeren bölümlere ayrılmıştır. Her radyo hizmetine, menzil veya sabit frekansların kendi bölümü tahsis edilir. Gerçekte, radyo iletişimi amacıyla, 10 kHz ila 100 GHz frekans aralığında salınımlar kullanılır. İletişim için bir veya daha fazla frekans aralığının kullanılması birçok faktöre, özellikle farklı aralıklardaki radyo dalgalarının yayılma koşullarına, gerekli iletişim aralığına, verici güç değerlerinin seçilen frekans aralığında uygulanabilirliğine, vb. Bağlıdır.

Uluslararası anlaşmalara göre, radyo iletişiminde kullanılan tüm radyo dalgaları spektrumu aralıklara ayrılmıştır (Tablo 1):

tablo 1

Öğe sayısı	Aralık adı			Aralık sınırları
Öğe sayısı	Dalgalar	Eski terimler	Frekanslar	Radyo dalgaları	Frekanslar
1	DKMGMVDecaMega Metre		Son derece düşük frekanslar (ELF)	100.000-10.000km	3-30 Hz
2	MGMVMegameter		Ultra düşük frekanslar (ELF)	10.000-1.000 km	30-3.000 Hz
3	GCMMVHect-kilometre		Infra-low frekanslar (LF)	1.000-100 km	0.3-3 kHz
4	MRMV	ADV	Çok Düşük Frekans (VLF) VLF	100-10 km	3-30kHz
5	KMVKilometre	DV	Düşük frekanslar (LF) LF	10-1 km	30-300 kHz
6	GCMVHectameter	SV	Orta frekanslar (MF) VF	1000-100m	0.3-3 MHz
7	DKMVDecameter	Kv	Tiz (HF) HF	100-10 milyon	3-30 MHz
8	MVMeter	VHF	Çok yüksek frekans (VHF) VHF	10-1 milyon	30-300 MHz
9	DCMV	VHF	Ultra Yüksek Frekans (UHF) UHF	10-1 dm	0.3-3 GHz
10	SMVS santimetre	VHF	Süper yüksek frekans (mikrodalga) SHF	10-1 cm	3-30 GHz
11	MMV Milimetre	VHF	Aşırı Yüksek Frekans (EHF) EHF	10-1 mm	30-300 GHz
12	DCMMVDetsimilli- metre Submillie- metre	SUM	Hiper yüksek frekanslar (HHF)	1-0,1 mm	0.3-3 THz
13	Işık			< 0,1 мм	\u003e 3 THz

Şekil: 2.2 Farklı hizmetler arasında bir spektrum tahsisi örneği.

Dünyanın iyonosferinin, görüş hattını aşan mesafelerde radyo dalgalarının yayılma aralığını artırmaya izin vermesi gerekiyordu. Deneysel olarak bu varsayım 1923'te kanıtlandı. RF darbeleri dikey olarak yukarı doğru iletildi ve geri dönen sinyaller alındı. Darbelerin gönderilmesi ve alınması arasındaki sürenin ölçümleri, yansıma katmanlarının yüksekliğini ve sayısını belirlemeyi mümkün kılmıştır.

2.3 Atmosferin radyo dalgalarının yayılmasına etkisi

Radyo dalgalarının yayılma doğası, dalga boyuna, Dünya'nın eğriliğine, toprağa, atmosferik bileşime, günün ve yılın zamanına, iyonosferin durumuna, Dünya'nın manyetik alanına ve meteorolojik koşullara bağlıdır.

Radyo dalgalarının yayılmasında önemli etkisi olan atmosferin yapısını ele alalım. Nem içeriği ve hava yoğunluğu günün ve yılın zamanına bağlı olarak değişir.

Yeryüzünü çevreleyen hava, yüksekliği yaklaşık 1000-2000 km olan bir atmosfer oluşturur. Dünya atmosferinin bileşimi heterojendir.

Şekil: 2.3 Atmosferin yapısı.

Yaklaşık 100-130 km yüksekliğe kadar atmosfer katmanları bileşimde homojendir. Bu katmanlar (hacimce)% 78 nitrojen ve% 21 oksijen içeren hava içerir. Atmosferin alt tabakasına 10-15 km kalınlığında (Şekil 2.3) denir. troposfer... Bu katman, içeriği değişen meteorolojik koşullarla keskin bir şekilde dalgalanan su buharı içerir.

Troposfer yavaş yavaş stratosfer... Sınır, sıcaklık düşüşünün durduğu yüksekliktir.

Güneş ve kozmik ışınların etkisi altında, Dünya'dan yaklaşık 60 km ve daha yüksek rakımlarda, atmosferde hava iyonlaşması meydana gelir: atomların bir kısmı serbest kalır. elektronlar ve iyonlar... Üst atmosferde, gaz çok seyrek olduğu için iyonlaşma ihmal edilebilir düzeydedir (birim hacim başına az sayıda molekül vardır). Güneş ışınları atmosferin daha yoğun katmanlarına nüfuz ettikçe iyonlaşma derecesi artar. Dünya'ya yaklaşıldığında güneş ışınlarının enerjisi azalır ve iyonlaşma derecesi tekrar düşer. Ayrıca atmosferin alt katmanlarında yüksek yoğunluktan dolayı negatif yükler uzun süre var olamaz; nötr moleküllerin restorasyon süreci meydana gelir.

Dünyadan 60-80 km ve daha yüksek rakımlarda seyrek bir atmosferde iyonlaşma uzun süre devam eder. Bu irtifalarda, atmosfer çok seyrekleşir, serbest elektronların ve iyonların yoğunluğu o kadar düşüktür ki, çarpışmalar ve dolayısıyla nötr atomların restorasyonu nispeten nadirdir.

Üst atmosfere iyonosfer denir. İyonize hava, radyo dalgalarının yayılması üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Gün boyunca, dört normal katman veya iyonlaşma maksimumları oluşur - katmanlar D, E, F 1 ve F 2. F 2 tabakası en yüksek iyonlaşmaya sahiptir (birim hacim başına en fazla serbest elektron sayısı).

Gün batımından sonra iyonlaştırıcı radyasyon keskin bir şekilde düşer. Nötr moleküllerin ve atomların restorasyonu gerçekleşir, bu da iyonlaşma derecesinde bir azalmaya yol açar. Katmanlar gece tamamen kaybolur D ve F 2, katman iyonizasyonu E önemli ölçüde azalır ve katman F 2, biraz zayıflama ile iyonlaşmayı korur.

Şekil: 2.4 Radyo dalgası yayılımının günün frekansına ve saatine bağlılığı.

İyonosfer katmanlarının yüksekliği, güneş ışınlarının yoğunluğuna bağlı olarak her zaman değişir. Gün içerisinde iyonize tabakaların yüksekliği az, geceleri ise daha yüksektir. Yazın enlemlerimizde iyonize katmanların elektron konsantrasyonu kışın olduğundan daha yüksektir (katman hariç) F 2). İyonlaşma derecesi aynı zamanda güneş lekelerinin sayısı ile belirlenen güneş aktivitesi seviyesine de bağlıdır. Güneş aktivitesinin süresi yaklaşık 11 yıldır.

Kutup enlemlerinde sözde iyonosferik bozulmalarla ilişkili düzensiz iyonlaşma süreçleri gözlemlenir.

Bir radyo dalgasının alıcı antene ulaşmak için izlediği birkaç yol vardır. Daha önce belirtildiği gibi, dünya yüzeyinin üzerinde yayılan ve kırınım fenomeni nedeniyle onu saran radyo dalgalarına yüzey veya toprak dalgaları denir (yön 1, Şekil 2.5). 2. ve 3. yönlerde yayılan dalgalara denir mekansal... İyonosferik ve troposferik olarak ayrılırlar. İkincisi, yalnızca VHF aralığında gözlenir. İyonosferik dalgalara iyonosfer tarafından yansıyan veya saçılan denir, troposferik - Troposferin homojen olmayan katmanları veya "taneleri" tarafından yansıtılan veya saçılan dalgalar.

Şekil: 2.5 Radyo dalgalarının yayılma yolları.

Yüzey dalgası Şekil 2'de gösterildiği gibi ön tarafının tabanı Dünya'ya temas eder. 2.6. Bir nokta kaynağı ile, dalganın yatay bileşeni Dünya tarafından emildiğinden, bu dalganın her zaman dikey polarizasyonu vardır. Kaynaktan yeterli bir mesafede, dalga boylarıyla ifade edilirse, dalga cephesinin herhangi bir bölümü bir düzlem dalgadır.

Dünya'nın yüzeyi aktif dirence sahip olduğundan, Dünya'nın yüzeyi, üzerinde yayılan yüzey dalgalarının enerjisinin bir kısmını emer.

Şekil: 2.6 Yüzey dalgalarının yayılması.

Dalga ne kadar kısa olursa, yani frekans ne kadar yüksekse, Dünya'da o kadar fazla akım indüklenir ve kayıp o kadar büyük olur. Topraktaki kayıplar, toprağın iletkenliğinin artmasıyla azalır, dalgalar Dünya'ya nüfuz ettiğinden, toprağın iletkenliği o kadar az olur. Dalganın kısalması ile birlikte artan Dünya'da dielektrik kayıplar da meydana gelir.

1 MHz'in üzerindeki frekanslar için, yüzey dalgası aslında Dünya tarafından absorpsiyona bağlı olarak oldukça zayıflatılır ve bu nedenle yerel kapsama alanı dışında kullanılmaz. Televizyon frekanslarında, zayıflama o kadar büyüktür ki, yüzey dalgası vericiden en fazla 1-2 km'lik mesafelerde kullanılabilir.

Uzun mesafelerde iletişim, esas olarak uzay dalgaları tarafından gerçekleştirilir.

Kırılmayı, yani bir dalganın Dünya'ya geri dönüşünü almak için, dalganın dünyanın yüzeyine göre belirli bir açıda yayılması gerekir. Belirli bir frekanstaki bir radyo dalgasının yere döndüğü en büyük radyasyon açısına denir. kritik açı belirli bir iyonize katman için (Şekil 2.7).

Şekil: 2.7 Radyasyon açısının gökyüzü dalgasının geçişine etkisi.

Her iyonize katmanın kendine ait kritik frekans ve kritik açı.

İncirde. 2.7, bir katman tarafından kolayca kırılan bir ışını gösterir Eışın, bu katmanın kritik açısının altındaki bir açıyla girdiğinden. Işın 3 alanı geçer Eama bir katmanda Dünya'ya döner F 2 çünkü katmanın kritik açısının altındaki bir açıyla giriyor F 2. Işın 4 ayrıca katmandan geçer E... Katmana girer F 2 kritik açısında ve Dünya'ya geri döner. Işın 5 her iki bölgeden geçer ve uzayda kaybolur.

Şekil 1'de gösterilen tüm ışınlar. 2.7 tek bir frekansı ifade eder. Daha düşük bir frekans kullanılırsa, her iki bölge için daha büyük kritik açılar gerekir; tersine, frekans artarsa, her iki bölgenin de daha küçük kritik açıları olur. Frekansı artırmaya devam ederseniz, vericiden dünyaya paralel yayılan dalganın herhangi bir bölge için kritik açıyı aşacağı bir an gelecektir. Bu durum, yaklaşık 30 MHz'lik bir frekansta meydana gelir. Bu frekansın üzerinde, skywave iletişimi güvenilmez hale gelir.

Dolayısıyla, her kritik frekansın kendi kritik açısı vardır ve tersine, her kritik açının kendi kritik frekansı vardır. Sonuç olarak, frekansı kritik olana eşit veya bundan düşük olan herhangi bir gökyüzü dalgası, vericiden belirli bir mesafede Dünya'ya geri dönecektir.

İncirde. 2.7, ışın 2 kritik bir açıyla E tabakasına düşer. Yansıyan dalganın Dünya'ya nerede çarptığına dikkat edin (kritik açı aşıldığında sinyal kaybolur); İyonize tabakaya ulaşan uzay dalgası ondan yansıtılır ve vericiden çok uzakta Dünya'ya geri döner. Vericiden belirli bir mesafede, verici gücüne ve dalga boyuna bağlı olarak bir yüzey dalgası almak mümkündür. Yüzey dalgasının alımının bittiği yerden, sessizlik bölgesi ve yansıyan uzaysal dalganın göründüğü yerde biter. Sessizlik bölgesinin keskin bir sınırı yoktur.

Şekil: 2.8 Yüzey ve uzaysal dalgalar için alım alanları.

Frekans arttıkça miktar ölü bölge kritik açının azalması nedeniyle artar. Günün belirli saatlerinde ve mevsimlerde vericiden belirli bir mesafede bir muhabirle iletişim kurmak için, izin verilen maksimum frekansskywave iletişimi için kullanılabilir. Her iyonosferik bölge, iletişim için kendi izin verilen maksimum frekansına sahiptir.

İyonosferdeki kısa ve dahası, ultra kısa dalgalar enerjilerinin önemsiz bir kısmını kaybeder. Frekans ne kadar yüksek olursa, elektronlar salınımları sırasında o kadar az yol alırlar, bunun sonucunda moleküllerle çarpışmalarının sayısı azalır, yani dalga enerjisi kayıpları azalır.

Daha düşük iyonize katmanlarda, kayıplar daha büyüktür, çünkü artan basınç daha yüksek bir gaz yoğunluğunu gösterir ve daha yüksek bir gaz yoğunluğu ile partiküllerin çarpışma olasılığı artar.

Uzun dalgalar, iyonosferin en düşük elektron konsantrasyonuna sahip alt katmanlarından 90 ° 'ye yakın olanlar da dahil olmak üzere herhangi bir yükselme açısında yansıtılır. Orta nemli toprak, uzun dalgalar için neredeyse bir iletkendir, bu nedenle Dünya'dan iyi yansır. İyonosferden ve Dünya'dan gelen çoklu yansımalar, uzun dalgaların uzun menzilli yayılmasını açıklar.

Uzun dalga yayılımı yılın zamanına ve meteorolojik koşullara, güneş aktivitesinin süresine ve iyonosferik bozulmalara bağlı değildir. İyonosferden yansıtıldığında, uzun dalgalar büyük bir soğurmaya uğrar. Bu nedenle, uzun mesafeli iletişim için yüksek güçlü vericiler gereklidir.

Orta dalgalar iyonosferde ve zayıf ve orta iletkenliğe sahip toprakta önemli ölçüde emilir. Gün boyunca sadece bir yüzey dalgası gözlemlenir, çünkü bir uzay dalgası (300 m'den uzun) iyonosferde neredeyse tamamen emilir. Tam bir iç yansıma için, ortalama dalgaların iyonosferin alt katmanlarında, düşük bir elektron konsantrasyonuna sahip olmalarına rağmen önemli bir hava yoğunluğuna sahip belirli bir yolda ilerlemesi gerekir.

Geceleri, D tabakasının kaybolmasıyla birlikte iyonosferdeki emilim azalır, bunun sonucunda 1500-2000 km mesafelerde yaklaşık 1 kW verici gücü ile uzay dalgaları üzerinde iletişimi sürdürmek mümkündür. İletişim koşulları kışın yazın olduğundan biraz daha iyidir.

Orta dalgaların erdemi iyonosfer kaynaklı rahatsızlıklardan etkilenmemeleridir.

Uluslararası anlaşmaya göre, tehlike sinyalleri (SOS sinyalleri) yaklaşık 600 m'lik dalgalar üzerinde iletilir.

Kısa ve orta dalgalarda skywave iletişiminin olumlu yanı, düşük verici gücü ile uzun mesafeli iletişim olasılığıdır. Fakat uzay dalgası bağlantısıvar ve önemli dezavantajlar.

Her şeyden öncegün ve yıl boyunca atmosferin iyonize katmanlarının yüksekliğindeki değişiklikler nedeniyle iletişimin kararsızlığı. Aynı nokta ile iletişimi sürdürmek için dalga boyunu günde 2-3 kez değiştirmeniz gerekir. Çoğu zaman, atmosferin durumundaki bir değişiklik nedeniyle, iletişim bir süre tamamen kesintiye uğrar.

İkincisi, bir sessizlik bölgesinin varlığı.

25 m'den kısa dalgalar gün içinde iyi yayıldıkları için "gündüz dalgaları" olarak adlandırılır. "Gece dalgaları", 40 metreden uzun dalgaları içerir. Bu dalgalar geceleri iyi yayılır.

Kısa radyo dalgalarının yayılma koşulları, iyonize katman Fg'nin durumuna göre belirlenir. Bu katmanın elektron konsantrasyonu, iyonosferik rahatsızlıklara ve manyetik fırtınalara neden olan güneş radyasyonunun düzensizliğinden dolayı sıklıkla bozulur. Sonuç olarak, kısa radyo dalgalarının enerjisi önemli ölçüde emilir, bu da radyo iletişimini bozar, hatta bazen tamamen imkansız hale getirir. İyonosfer bozuklukları, özellikle kutuplara yakın enlemlerde sıklıkla görülür. Bu nedenle, kısa dalga iletişimi güvenilmezdir.

En dikkate değer iyonosferik rahatsızlıklar kendi periyodikliklerine sahiptir: sonra tekrarlanırlar 27 gün (Güneş'in kendi ekseni etrafında dönme zamanı).

Kısa dalga aralığında endüstriyel, atmosferik ve karşılıklı etkileşimin etkisi güçlüdür.

Optimal iletişim frekansları kısa dalgalarda bölünmüş radyo tahminlerine göre seçilir uzun vadeli ve kısa dönem... Uzun vadeli tahminler, belirli bir süre (ay, mevsim, yıl ve daha fazlası) için iyonosferin beklenen ortalama durumunu gösterirken, bir gün, beş gün için kısa vadeli tahminler yapılır ve iyonosferin ortalama durumundan olası sapmalarını karakterize eder. İyonosferin, güneş aktivitesinin ve karasal manyetizmanın durumunun sistematik gözlemlerinin işlenmesi sonucunda grafikler şeklinde tahminler yapılır.

Ultra kısa dalgalar (VHF) iyonosferden yansımaz, içinden serbestçe geçer, yani bu dalgaların uzamsal bir iyonosferik dalgası yoktur. Radyo iletişiminin mümkün olduğu yüzey ultra kısa dalgasının iki önemli dezavantajı vardır: birincisi, yüzey dalgası dünyanın yüzeyi ve büyük engeller etrafında bükülmez ve ikincisi, toprakta güçlü bir şekilde emilir.

Ultrashort dalgaları, kısa menzilli bir radyo istasyonunun gerekli olduğu yerlerde yaygın olarak kullanılır (iletişim genellikle görüş hattıyla sınırlıdır). Bu durumda iletişim, uzamsal bir troposferik dalga tarafından gerçekleştirilir. Genellikle iki bileşenden oluşur: doğrudan ışın ve Dünya'dan yansıyan ışın (Şekil 2.9).

Şekil: 2.9 Gökyüzü dalgasının doğrudan ve yansıyan ışınları.

Antenler yeterince yakınsa, her iki ışın da genellikle alıcı antene ulaşır, ancak yoğunlukları farklıdır. Dünya'dan yansıyan ışın, Dünya'dan yansıma sırasında meydana gelen kayıplardan dolayı daha zayıftır. Doğrudan ışın, serbest uzay dalgasıyla hemen hemen aynı zayıflamaya sahiptir. Alıcı antende, toplam sinyal bu iki bileşenin vektör toplamına eşittir.

Alıcı ve verici antenler genellikle aynı yüksekliktedir, bu nedenle yansıyan ışın yolu uzunluğu doğrudan ışından biraz farklıdır. Yansıyan dalga 180 ° faz dışıdır. Bu nedenle, yansıma sırasında Dünya'daki kayıplar ihmal edildiğinde, iki ışın aynı mesafeyi kat etmişse, vektör toplamları sıfırdır, sonuç olarak alıcı antende sinyal olmayacaktır.

Gerçekte, yansıyan ışın biraz daha uzun bir mesafe kat eder, bu nedenle alıcı antendeki faz farkı yaklaşık 180 ° olacaktır. Faz farkı doğrusal birimlerle değil, dalga boyu cinsinden yol farkı ile belirlenir. Başka bir deyişle, bu koşullar altında alınan toplam sinyal esas olarak kullanılan frekansa bağlıdır. Örneğin, çalışma dalga boyu 360 m ve yol farkı 2 m ise, faz kayması 180 ° 'den yalnızca 2 ° farklılık gösterecektir. Sonuç olarak, alıcı antende neredeyse tamamen bir sinyal yokluğu vardır. Dalga boyu 4 m ise, aynı 2 m'lik yol farkı 180 ° faz farkına neden olur ve yansımadaki 180 ° faz kaymasını tamamen telafi eder. Bu durumda, sinyal voltajda iki katına çıkar.

Bundan, düşük frekanslarda uzay dalgalarının kullanımının iletişim için ilgi çekici olmadığı sonucu çıkar. Gökyüzü dalgası yalnızca, yol farkının kullanılan dalga boyuyla orantılı olduğu yüksek frekanslarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

VHF vericilerinin menzili, uçaklar havada ve yerdeyken önemli ölçüde artar.

KİME vHF'nin avantajları küçük anten kullanma olasılığını içermelidir. Ek olarak, çok sayıda radyo istasyonu, karşılıklı etkileşim olmaksızın VHF bandında aynı anda çalışabilir. 10 ila 1 m dalga boyu aralığında, kısa, orta ve uzun dalga boylarının birleşiminden daha fazla istasyon aynı anda konuşlandırılabilir.

VHF röle hatları yaygın olarak kullanılmaktadır. Çok uzakta bulunan iki iletişim noktası arasında, birbirlerinin görüş alanı içinde bulunan birkaç VHF alıcı-vericisi kurulur. Ara istasyonlar otomatik olarak çalışır. Röle hatlarının organizasyonu, VHF üzerindeki iletişim aralığını artırmanıza ve çok kanallı iletişim gerçekleştirmenize (aynı anda birkaç telefon ve telgraf iletimi gerçekleştirmenize) olanak tanır.

Uzun mesafeli radyo iletişimi için VHF bandının kullanımına artık çok dikkat edilmektedir.

20-80 MHz aralığında çalışan ve iyonosferik saçılma olgusunu kullanan iletişim hatları en yaygın olarak kullanılmaktadır. İyonosfer üzerinden radyo iletişiminin yalnızca 30 MHz'in altındaki frekanslarda (10 m'nin üzerindeki dalga boyu) mümkün olduğuna inanılıyordu ve bu aralık tam olarak yüklendiğinden ve içindeki kanal sayısının daha da artması imkansız olduğundan, radyo dalgalarının dağınık yayılmasına olan ilgi anlaşılabilir.

Bu fenomen, ultra yüksek frekanslı radyasyonun enerjisinin bir kısmının iyonosferdeki düzensizlikler tarafından saçılması gerçeğinden oluşur. Bu homojensizlikler, farklı sıcaklıklara ve neme sahip katmanların hava akımları, yüklü parçacıklar, göktaşı kuyruklarının iyonlaşma ürünleri ve hala yeterince çalışılmamış diğer kaynaklar tarafından yaratılır. Troposfer her zaman homojen olmadığından, radyo dalgalarının dağınık kırılması sistematik olarak mevcuttur.

Radyo dalgalarının dağınık yayılması, karanlık bir gecede spot ışığının saçılması gibidir. Işık demeti ne kadar güçlü olursa, o kadar fazla dağınık ışık verir.

Okurken uzak yayılma ultra kısa dalgalarda, sinyallerin işitilebilirliğinde kısa vadeli keskin bir artış olgusu fark edildi. Bu tür rastgele patlamalar birkaç milisaniyeden birkaç saniyeye kadar sürer. Ancak pratikte gün içinde nadiren birkaç saniyeyi aşan kesintilerle gözlenirler. Artan işitilebilirlik anlarının ortaya çıkması, esas olarak radyo dalgalarının yaklaşık 100 km yükseklikte yanan iyonize göktaşı katmanlarından yansımasından kaynaklanmaktadır. Bu göktaşlarının çapı birkaç milimetreyi geçmez ve izleri birkaç kilometre uzar.

Nereden meteor izleri 50-30 MHz (6-10 m) frekansındaki radyo dalgaları iyi yansıtılmıştır.

Bu meteorlardan birkaç milyar tanesi her gün dünyanın atmosferine uçarak, yüksek yoğunlukta hava iyonlaşmasına sahip iyonize izler bırakıyor. Bu, nispeten düşük güce sahip vericiler kullanılırken uzun mesafeli radyo bağlantılarının güvenilir şekilde çalışmasını mümkün kılar. Bu tür hatlardaki istasyonların ayrılmaz bir parçası, bir bellek elemanıyla donatılmış yardımcı doğrudan baskı ekipmanıdır.

Her göktaşı izi sadece birkaç saniye sürdüğü için, kısa patlamalarda şanzıman otomatiktir.

Yapay dünya uyduları aracılığıyla iletişim ve televizyon yayınları artık yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu nedenle, radyo dalgası yayılma mekanizmasına göre, radyo iletişim hatları aşağıdakiler kullanılarak hatlar halinde sınıflandırılabilir:

dünya yüzeyi boyunca radyo dalgalarının etrafında bükülerek yayılma süreci (sözde dünyevi veya yüzey dalgaları);

görüş hattı içinde radyo dalgalarının yayılma süreci ( düz dalgalar);

radyo dalgalarının iyonosferden yansıması ( iyonosferik dalgalar);

troposferde radyo dalgalarının yayılma süreci ( troposferik dalgalar);

radyo dalgalarının meteor izlerinden yansıması;

yapay dünya uydularından yansıma veya yeniden iletim;

yapay olarak oluşturulmuş gaz plazması oluşumlarından veya yapay olarak oluşturulmuş iletken yüzeylerden yansıma.

2.4 Çeşitli bantların radyo dalgalarının yayılmasının özellikleri

Muhabirlerin verici ve radyo alıcısı arasındaki boşlukta radyo dalgalarının yayılma koşulları, dünya yüzeyinin sonlu iletkenliği ve yeryüzünün üzerindeki ortamın özelliklerinden etkilenir. Bu etki, farklı dalga boyları (frekanslar) için farklıdır.

Myriameter ve kilometre dalgalar (ADV ve DV) hem karasal hem de iyonosferik yayılabilir. Yüzlerce hatta binlerce kilometreye yayılan bir yeryüzü dalgasının varlığı, enerjilerinin toprak veya su yüzeyi tarafından emilmesinin küçük olması nedeniyle, bu dalgaların alan kuvvetinin mesafe ile oldukça yavaş azalması ile açıklanmaktadır. Dalga ne kadar uzun ve toprağın iletkenliği o kadar iyi olursa, radyo iletişimi o kadar uzun sağlanır.

Kumlu kuru topraklar ve kayalar elektromanyetik enerjiyi büyük ölçüde emer. Kırınım fenomeni nedeniyle yayılırken, dışbükey dünyanın yüzeyinin etrafında bükülürler, yolda karşılaşılan engeller: ormanlar, dağlar, tepeler vb. Vericiden 300-400 km mesafeden başlayarak, iyonosferin alt bölgesinden (D veya E katmanından) yansıyan bir iyonosferik dalga belirir. Gün içinde D tabakasının varlığından dolayı elektromanyetik enerjinin emilimi daha önemli hale gelir. Geceleri bu katmanın ortadan kalkmasıyla iletişim aralığı artar. Bu nedenle, geceleri uzun dalgaların geçişi genellikle gündüze göre daha iyidir. VLF ve LW üzerindeki küresel iletişim, iyonosfer ve dünyanın yüzeyi tarafından oluşturulan küresel bir dalga kılavuzunda yayılan dalgalar tarafından gerçekleştirilir.

SDV-, DV- bandının avantajı:

vLF ve LW radyo dalgaları su sütununa nüfuz etme ve ayrıca bazı toprak yapılarında yayılma özelliğine sahiptir;

dünya'nın küresel dalga kılavuzunda yayılan dalgalar nedeniyle, iletişim binlerce kilometre sağlanır;

iletişim aralığı, iyonosfer kaynaklı bozulmalara çok az bağlıdır;

bu aralıklardaki radyo dalgalarının iyi kırınım özellikleri, bir yer dalgası ile yüzlerce hatta binlerce kilometre iletişim sağlamayı mümkün kılar;

radyo bağlantısının parametrelerinin sabitliği, alıcı noktada kararlı bir sinyal seviyesi sağlar.

DezavantajlarıSDV-, DV, - aralıkları:

aralığın dikkate alınan bölümlerinin dalgalarının etkili radyasyonu, yalnızca boyutları dalga boyuyla orantılı olan çok büyük anten cihazlarının yardımıyla elde edilebilir. Bu boyuttaki anten cihazlarının sınırlı bir sürede (askeri amaçlar için) yapımı ve restorasyonu zordur;

fiilen üretilen antenlerin boyutları dalga boyundan daha az olduğu için, vericilerin gücünü yüzlerce veya daha fazla kW'ye çıkarmak suretiyle azaltılmış verimliliklerinin telafisi sağlanır;

bu aralıkta ve önemli güçlerde rezonans sistemlerinin yaratılması, çıkış aşamalarının büyük boyutlarını belirler: vericiler, başka bir frekansa hızlı ayarlamanın karmaşıklığı;

vLF ve DV bantlı radyo istasyonlarının güç beslemesi için), büyük enerji santralleri gereklidir;

vLF ve LW aralıklarının önemli bir dezavantajı, düşük frekans kapasiteleridir;

yeterince yüksek seviyede endüstriyel ve atmosferik gürültü;

alım noktasındaki sinyal seviyesinin günün saatine bağlılığı.

VLF-, DV-bant radyo dalgalarının pratik uygulama kapsamı:

su altı nesneleriyle iletişim;

küresel omurga ve yeraltı iletişimi;

radyo işaretçileri ve uzun menzilli havacılıkta ve Donanmada iletişim.

Hektometre dalgaları (SV) yüzey ve uzay dalgaları tarafından yayılabilir. Dahası, bir yüzey dalgasıyla iletişim aralığı daha azdır (1000-1500 km'yi geçmez), çünkü enerjileri toprak tarafından uzun dalgalardan daha fazla emilir. İyonosfere ulaşan dalgalar, katman tarafından yoğun şekilde emilir. Dvar olduğunda, ancak bir katmanda iyi boşaltıldığında E.

Orta dalgalar için iletişim aralığı çok bağlıdır itibaren günün zamanı. Gün boyunca orta dalgalar çok güçlü emilmiş iyonosferin alt katmanlarında, gökyüzü dalgasının pratikte olmadığı. Gece katmanı D ve katmanın altı E kaybolur, bu nedenle orta dalgaların emilimi azalır; ve uzay dalgaları önemli bir rol oynamaya başlar. Bu nedenle, orta dalgaların önemli bir özelliği, gün boyunca üzerlerindeki iletişimin bir yüzey dalgası tarafından ve gece - hem yüzey hem de uzay dalgaları tarafından aynı anda sürdürülmesidir.

CB bandının faydaları:

yazın geceleri ve kışın çoğu zaman, iyonosferik dalganın sağladığı iletişim menzili binlerce kilometreye ulaşır;

orta dalga anten cihazları oldukça etkilidir ve mobil radyo iletişimi için bile kabul edilebilir boyutlara sahiptir;

bu aralığın frekans kapasitesi, VLF ve LW aralıklarınınkinden daha büyüktür;

bu aralıktaki radyo dalgalarının iyi kırınım özellikleri;

vericilerin gücü VLF ve LW bantlarının gücünden daha azdır;

iyonosferik bozulmalara ve manyetik fırtınalara düşük bağımlılık.

CB serisinin dezavantajları:

mW bandının güçlü yayın yapan radyo istasyonlarıyla sıkışık olması, yaygın kullanımda zorluklar yaratmaktadır;

sınırlı frekans bant genişliği, frekanslarda manevra yapmayı zorlaştırır;

yaz mevsiminde NE'deki iletişim menzili her zaman sınırlıdır, çünkü bu yalnızca bir dünya dalgası ile mümkündür;

yeterince yüksek verici güçleri;

yüksek verimli anten cihazları kullanmak zordur, kısa sürede yapım ve restorasyonun karmaşıklığı;

yeterince yüksek düzeyde karşılıklı ve atmosferik müdahale.

CB radyo dalgalarının pratik uygulama alanı; Orta dalga radyo istasyonları en çok Kuzey Kutup bölgelerinde, iyonosferik ve manyetik bozukluklar nedeniyle yaygın olarak kullanılan kısa dalga radyo iletişiminin kaybolması durumunda ve uzun menzilli havacılıkta ve Donanmada yedek olarak kullanılır.

Dekametre dalgaları (KB) özel bir pozisyon işgal eder. Hem karasal hem de iyonosferik dalgaları yayabilirler. Yer dalgaları, mobil radyo istasyonlarına özgü nispeten düşük verici güçleriyle, onlarca kilometreyi geçmeyen mesafelerde yayılır, çünkü zeminde artan frekansla artan önemli bir soğurma yaşarlar.

Uygun koşullar altında iyonosferden gelen tekli veya çoklu yansımalardan kaynaklanan iyonosferik dalgalar, uzun mesafelerde yayılabilir. Ana özellikleri, iyonosferin alt bölgeleri (katmanlar) tarafından zayıf bir şekilde emilmeleridir. D ve E) ve üst bölgeleri tarafından iyi yansıtılır (esas olarak katman tarafından F2 ... yerden 300-500 km yükseklikte bulunur). Bu, sonsuz genişlikte bir mesafe aralığında doğrudan iletişim için nispeten düşük güçlü radyo istasyonlarının kullanılmasını mümkün kılar.

İyonosferik dalgalarla HF radyo iletişiminin kalitesinde önemli bir azalma, sinyalin zayıflaması nedeniyle meydana gelir. Solmanın doğası, esas olarak, iyonosferin durumundaki bir değişiklik nedeniyle fazı sürekli değişen, alıcı alana gelen birkaç ışının girişimine indirgenmiştir.

Sinyallerin alındığı yere birkaç ışının gelmesinin nedenleri şunlar olabilir:

iyonosferin maruz kaldığı açılarda ışınlanması

iyonosferden ve Dünya'dan farklı sayıda yansıma, alım noktasında birleşir;

İyonosferin farklı katmanlarından yansıyan iki ışının (sıradan ve olağanüstü) aynı alıcı noktaya ulaşması nedeniyle Dünya'nın manyetik alanının etkisi altındaki çift kırılma olgusu;

iyonosferin homojen olmaması, dalgaların çeşitli bölgelerinden dağınık yansımasına yol açar, yani. birçok temel ışının ışınlarının yansımasına.

İyonosferden yansıdığında dalgaların polarizasyon dalgalanmalarından dolayı solma da meydana gelebilir, bu da alıcı noktadaki elektrik alanın dikey ve yatay bileşenlerinin oranında bir değişikliğe yol açar. Polarizasyon solması, parazit azalmasından çok daha az görülür ve toplam sayılarının% 10-15'ini oluşturur.

Solmanın bir sonucu olarak, alıcı noktalardaki sinyal seviyesi geniş bir aralıkta değişebilir - onlarca ve hatta yüzlerce kez. Derin solma arasındaki zaman aralığı rastgele bir değerdir ve saniyenin onda biri ile birkaç saniye arasında ve bazen daha fazla değişebilir ve yüksekten düşüğe geçiş hem pürüzsüz hem de çok ani olabilir. Hızlı seviye değişiklikleri genellikle yavaş olanlarla çakışır.

Kısa dalgaların iyonosferden geçiş koşulları yıldan yıla değişir, bu da güneş aktivitesindeki neredeyse periyodik bir değişiklikle ilişkilidir, yani. atmosferi iyonize eden radyasyon kaynakları olan güneş lekelerinin (Kurt sayısı) sayısında ve alanında bir değişiklik. Maksimum güneş aktivitesinin tekrarlama süresi 11,3 ± 4 yıldır. Maksimum güneş aktivitesi yıllarında, maksimum kullanılabilir frekanslar (MUF) artar ve çalışma frekans aralıklarının alanları genişler.

İncirde. 2.10, 1 kW'lık bir yayılan güç için tipik bir günlük MUF ailesini ve en az kullanılabilir frekans (LUF) grafiklerini gösterir.

Şekil: 2.10 MUF ve NUF eğrilerinin seyri.

Bu günlük grafikler ailesi, belirli coğrafi alanlara karşılık gelir. Bundan, belirli bir mesafede iletişim için uygulanabilir frekans aralığının çok küçük olabileceği sonucu çıkar. İyonosferik tahminlerin bir hataya sahip olabileceği akılda tutulmalıdır, bu nedenle, maksimum iletişim frekanslarını seçerken, MUF hattının% 20-30 altından geçen sözde optimum çalışma frekansı (OPF) hattını aşmamaya çalışırlar. Serinin çalışma genişliğinin bundan daha da azaldığını söylemeye gerek yok. Kullanılabilir maksimum frekansa yaklaşırken sinyal seviyesindeki düşüş, iyonosferin parametrelerinin değişkenliği ile açıklanmaktadır.

İyonosferin durumunun değişmesi nedeniyle, iyonosferik bir dalga ile iletişim, gün boyunca doğru frekans seçimini gerektirir:

12-30 MHz frekansları kullanarak GÜN,

SABAH ve AKŞAM 8-12 MHz, GECE 3-8 MHz.

Radyo iletişim hattının uzunluğunun azalmasıyla birlikte, uygulanabilir frekans aralığının azaldığı grafiklerden de görülebilmektedir (geceleri 500 km'ye kadar olan mesafeler için sadece 1-2 MHz olabilir).

Uzun hatlar için telsiz iletişim koşulları, kısa hatlardan daha elverişlidir, çünkü bunlardan daha azı vardır ve onlar için uygun frekans aralığı çok daha geniştir.

İyonosferik ve manyetik fırtınalar, HF radyo iletişiminin durumu üzerinde (özellikle kutup bölgelerinde) önemli bir etkiye sahip olabilir. Güneş tarafından püskürtülen yüklü parçacık akımlarının etkisi altında iyonosferin ve Dünya'nın manyetik alanının tedirginliği. Bu akımlar genellikle yüksek jeomanyetik enlemler bölgesinde ana yansıtıcı iyonosferik katman F2'yi tahrip eder. Manyetik fırtınalar sadece kutup bölgelerinde değil, tüm dünyada kendini gösterebilir. İyonosfer kaynaklı rahatsızlıkların bir periyodikliği vardır ve Güneş'in kendi ekseni etrafında 27 güne eşit olan dönme zamanıyla ilişkilidir.

Kısa dalgalar, sessizlik bölgelerinin (ölü bölgeler) varlığı ile karakterize edilir. Sessizlik bölgesi (Şekil 2.8), yüzey dalgasının zayıflaması nedeniyle ulaşmadığı ve uzay dalgasının iyonosferden daha büyük bir mesafede yansıtıldığı alanlarda uzun mesafelerde radyo iletişimi sırasında meydana gelir. Bu, ufka küçük açılarda yayılırken dar ışınlı antenler kullanıldığında meydana gelir.

HF bandının avantajları:

İyonosferik dalgalar, uygun koşullar altında iyonosferden gelen tek veya çoklu yansımalar nedeniyle uzun mesafeler kat edebilir. İyonosferin alt bölgeleri (D ve E katmanları) tarafından zayıf bir şekilde emilirler ve üst kısımlar tarafından iyi yansıtılırlar (esas olarak F2 katmanı tarafından);

sonsuz genişlikte bir mesafe aralığında doğrudan iletişim için nispeten düşük güçlü radyo istasyonlarını kullanma yeteneği;

hF bandının frekans kapasitesi, VLF, DV ve MW bantlarınınkinden çok daha büyüktür, bu da çok sayıda radyo istasyonunu aynı anda çalıştırmayı mümkün kılar;

dekametre dalgaları aralığında kullanılan anten cihazları kabul edilebilir (hareketli nesnelere kurulum için bile) boyutlara sahiptir ve belirgin yön özelliklerine sahip olabilir. Kısa bir dağıtım süresine sahiptirler, ucuzdurlar ve hasardan kolayca kurtarılabilirler.

HF bandının dezavantajları:

İyonosferik dalgalar ile radyo iletişimi, kullanılan frekansların, yansıtıcı tabakaların iyonlaşma derecesi ile radyo iletişim hattının her bir uzunluğu için belirlenen maksimum değerlerin (MUF) altında olması halinde gerçekleştirilebilir;

iletişim ancak vericilerin gücü ve kullanılan antenlerin kazanımları iyonosferdeki enerji absorpsiyonu ile alım noktasındaki elektromanyetik alanın gerekli gücünü sağladığında mümkündür. Bu koşul, kullanılabilir frekansların alt sınırını (LUF) sınırlar;

geniş bant işletim modlarını ve frekans manevralarını kullanmak için yetersiz frekans kapasitesi;

uzun bir iletişim aralığına sahip eşzamanlı olarak çalışan çok sayıda radyo istasyonu, büyük bir karşılıklı etkileşim seviyesi yaratır;

uzun iletişim menzili, düşmanın kasıtlı müdahaleyi kullanmasını kolaylaştırır;

uzun mesafelerde iletişim sağlarken sessizlik bölgelerinin varlığı;

İyonosferin yansıtıcı katmanlarının yapısının değişkenliği, sürekli bozulması ve dalgaların çok yollu yayılması nedeniyle ortaya çıkan sinyallerin solması nedeniyle iyonosferik dalgalar tarafından HF radyo iletişiminin kalitesinde önemli bir azalma.

HF radyo dalgalarının pratik uygulaması

KB radyo istasyonları, uzak abonelerle iletişim için en geniş pratik uygulamayı bulur.

Metre dalgaları (VHF), çok büyük bir frekans kapasitesine sahip olan frekans aralığının birkaç bölümünü içerir.

Doğal olarak, bu alanlar radyo dalgası yayılma özellikleri bakımından birbirinden önemli ölçüde farklıdır. VHF'nin enerjisi Dünya tarafından güçlü bir şekilde emilir (genel durumda, frekansın karesiyle orantılı), bu nedenle Dünya dalgası oldukça hızlı bir şekilde zayıflar. VHF için iyonosferden düzenli yansıma olağandışıdır, bu nedenle iletişim, bir toprak dalgası ve boş uzayda yayılan bir dalganın kullanılmasıyla hesaplanır. 6-7 m'den (43-50 MHz) daha kısa uzay dalgaları, kural olarak, iyonosferden yansımadan geçer.

VHF yayılımı basittir, maksimum menzil, görüş hattı ile sınırlıdır. Aşağıdaki formülle belirlenebilir:

dmax görüş hattı menzilidir, km;

h1, verici antenin yüksekliğidir, m;

h2 - anten yüksekliği alma, m.

Bununla birlikte, kırılma (kırılma) nedeniyle, radyo dalgalarının yayılması eğridir. Bu durumda, aralık formülünde katsayı 3.57 değil 4.1-4.5 olacaktır. Bu formülden, VHF iletişim aralığını arttırmak için, verici ve alıcı antenlerini daha yükseğe yükseltmek gerektiği anlaşılmaktadır.

Verici gücündeki bir artış, iletişim aralığında orantılı bir artışa yol açmaz, bu nedenle, bu aralıkta düşük güçlü radyo istasyonları kullanılır. Troposferik ve iyonosferik saçılmadan kaynaklanan iletişim, önemli güçte vericiler gerektirir.

İlk bakışta, VHF üzerindeki yer dalgaları ile iletişim aralığı çok küçük olmalıdır. Bununla birlikte, frekansın artmasıyla birlikte, Dünya'daki enerji kayıplarının telafi edildiği için anten cihazlarının verimliliğinin arttığı unutulmamalıdır.

Karasal dalgaların iletişim aralığı dalga boyuna bağlıdır. En uzun menzil, özellikle HF bandına bitişik dalgalarda, metre dalgalarında elde edilir.

Metre dalgalarının özelliği var kırınımyani engebeli arazide bükülme özelliği. Metre dalgaları üzerindeki iletişim aralığındaki artış, troposferik fenomeni ile kolaylaştırılmıştır. refraksiyonyani troposferde kapalı yollarda iletişimi sağlayan kırılma olgusu.

Metre dalgaları aralığında, bir dizi nedenden dolayı radyo dalgalarının uzun menzilli yayılması sıklıkla gözlenir. Uzun menzilli yayılma, sporadik iyonize bulutların ( düzensiz katman Fs). Bu tabakanın yılın veya günün herhangi bir saatinde görünebileceği biliniyor, ancak yarım küremiz için - özellikle ilkbaharın sonlarında ve gündüzleri yazın başlarında. Bu bulutların bir özelliği, bazen tüm VHF aralığının dalgalarını yansıtmak için yeterli olan çok yüksek bir iyonik konsantrasyonudur. Bu durumda, radyasyon kaynaklarının alıcı noktalara göre yerinin alanı çoğunlukla 2000-2500 km ve hatta bazen daha yakındır. Fs katmanından yansıyan sinyallerin yoğunluğu, çok düşük kaynak güçlerinde bile çok yüksek olabilir.

Güneş enerjisi aktivitesinin maksimum olduğu yıllar boyunca metre dalgalarının uzun mesafeli yayılmasının bir başka nedeni de normal F2 katmanı olabilir. Bu yayılma, kış aylarında yansıma noktalarının aydınlatıldığı zamanlarda kendini gösterir. iyonosferin alt bölgelerinde dalga enerjisinin absorpsiyonu minimum olduğunda. Bu durumda, iletişim aralığı küresel ölçeklere ulaşabilir.

Metre dalgalarının uzun mesafeli yayılması, yüksek irtifa nükleer patlamalar sırasında da meydana gelebilir. Bu durumda, artan iyonizasyonun alt bölgesine ek olarak, bir üst kısım belirir (Fs tabakası seviyesinde). Metre dalgaları alt bölgeye nüfuz eder, bir miktar emilim yaşar, yukarıdan yansıtılır ve Dünya'ya geri döner. Bu durumda kapsanan mesafeler 100 ila 2500 km arasındadır. Alan gücü yansıtılır şunlar dalgalar frekansa bağlıdır: en düşük frekanslar, alt iyonlaşma bölgesinde en büyük emilmeye maruz kalır ve en yüksek olanlar, üst bölgeden eksik yansıma yaşar.

KB ve metre dalgaları arasındaki arayüz, 10 m (30 MHz) dalga boyunda geçer. Radyo dalgalarının yayılma özellikleri aniden değişemez, yani. frekansların bir bölgesi veya bölümü olmalıdır geçiş... Frekans aralığının böyle bir bölümü 20-30 MHz'lik bir bölümdür. Minimum güneş aktivitesi yıllarında (ve aynı zamanda gece, aktivite aşamasına bakılmaksızın), bu frekanslar pratik olarak iyonosferik dalgalarla uzun mesafeli iletişim için uygun değildir ve kullanımları son derece sınırlıdır. Aynı zamanda, belirtilen koşullar altında, bu alandaki dalga yayılımının özellikleri, metre dalgalarının özelliklerine çok yakın hale gelir. Bu frekans bölümünün, dalgaları ölçmeye yönelik olarak radyo iletişimi için kullanılması tesadüf değildir.

VHF bandının avantajları:

antenlerin küçük boyutları, radyo dalgası enerjisinin hızlı zayıflamasını telafi eden belirgin bir yönlü radyasyon gerçekleştirmeyi mümkün kılar;

yayılma koşulları genellikle günün ve yılın zamanının yanı sıra güneş aktivitesine bağlı değildir;

sınırlı iletişim menzili, yüzey alanlarında aynı frekansların birden fazla kullanımına izin verir; bu, sınırları arasındaki mesafe, aynı frekanslara sahip radyo istasyonlarının aralığının toplamından daha az değildir;

dar yönlü antenler nedeniyle daha düşük seviyede kasıtsız (doğal ve yapay) ve kasıtlı girişim ve ogsınırlı iletişim aralığı;

çok sayıda eşzamanlı çalışan istasyon için sıkışma önleyici geniş bant sinyallerinin kullanımına izin veren büyük frekans kapasitesi;

radyo iletişimi için geniş bant sinyalleri kullanıldığında, radyo bağlantısının frekans kararsızlığı yeterlidir, f \u003d 10-4;

vHF'nin iyonosfere önemli enerji kayıpları olmadan nüfuz etme yeteneği, milyonlarca kilometre olarak ölçülen mesafelerde uzay radyo iletişimi gerçekleştirmeyi mümkün kıldı;

yüksek kaliteli radyo kanalı;

boş alandaki çok düşük enerji kayıpları nedeniyle, nispeten düşük güçlü radyo istasyonlarıyla donatılmış uçaklar arasındaki iletişim aralığı birkaç yüz kilometreye ulaşabilir;

metre dalgalarının uzun menzilli yayılma özelliği;

vericilerin düşük gücü ve iletişim aralığının güce küçük bir bağımlılığı.

VHF bandının dezavantajları:

pratik olarak görüş hattı ile sınırlı bir toprak dalgası ile kısa menzilli radyo iletişimi;

dar yönlendirilmiş antenleri kullanırken, birkaç muhabirle çalışmak zordur;

dairesel yönlendirmeye sahip antenler kullanıldığında, iletişim aralığı, istihbarat koruması ve gürültü bağışıklığı azaltılır.

VHF-Dianazon radyo dalgalarının pratik uygulama kapsamı Menzil, çok sayıda radyo istasyonu tarafından eşzamanlı olarak kullanılır, özellikle de aralarındaki karşılıklı etkileşim menzili, kural olarak küçüktür. Dünya dalgalarının yayılmasının özellikleri, çeşitli mobil nesneler arasında da dahil olmak üzere, taktik kontrol bağlantısında iletişim için geniş bir ultra kısa dalga uygulaması sağlar. Gezegenler arası mesafeler üzerinden iletişim.

Her bir bandın avantajları ve dezavantajları göz önüne alındığında, düşük güçlü radyo istasyonları için en kabul edilebilir aralıkların dekametre (KB) ve metre (VHF) dalga boyları olduğu sonucuna varabiliriz.

2.5 Nükleer patlamaların radyo iletişiminin durumuna etkisi

Nükleer patlamalarda, çevrenin atomları ile etkileşime giren anlık gama radyasyonu, esas olarak patlamanın merkezinden radyal yönde yüksek hızda uçan hızlı elektron akışı ve pratikte yerinde kalan pozitif iyonlar oluşturur. Böylece, uzayda bir süre pozitif ve negatif yüklerin ayrılması vardır, bu da elektrik ve manyetik alanların ortaya çıkmasına neden olur. Kısa süreleri nedeniyle bu alanlara genellikle elektromanyetik nabız (AMY) nükleer patlama. Varoluş süresi yaklaşık 150-200 milisaniyedir.

Elektromanyetik nabız (nükleer bir patlamanın beşinci zarar verici faktörü) özel koruma önlemlerinin yokluğunda kontrol ve iletişim ekipmanına zarar verebilir, uzun dış hatlara bağlı elektrikli cihazların çalışmasını bozabilir.

İletişim, sinyalizasyon ve kontrol sistemleri, nükleer bir patlamadan kaynaklanan elektromanyetik darbenin etkisine en çok duyarlıdır. Bir toprak veya hava nükleer patlamasının EMP'sinin radyo istasyonlarının antenleri üzerindeki etkisinin bir sonucu olarak, bunlarda, izolasyonun bozulması, transformatörler, tellerin erimesi, parafudrların arızalanması, elektronik lambalarda hasar, yarı iletken cihazlar, kapasitörler, dirençler vb. ...

Ekipmana EMP uygulandığında, giriş devrelerinde en yüksek voltajın indüklendiği tespit edilmiştir.Transistörlerle ilgili olarak, aşağıdaki bağımlılık gözlemlenir: transistörün kazancı ne kadar yüksekse, dielektrik gücü o kadar düşüktür.

Telsiz ekipmanının sabit voltaj dielektrik gücü 2-4 kV'dan fazla değildir. Bir nükleer patlamanın elektromanyetik darbesinin kısa ömürlü olduğu düşünüldüğünde, koruyucu ekipman olmayan ekipmanın nihai elektrik gücü daha yüksek olarak kabul edilebilir - yaklaşık 8-10 kV.

Tablo Şekil 1, bir nükleer patlama anında radyo istasyonlarının antenlerinde 10 ve 50 kV'yi aşan ekipman için tehlikeli voltajların indüklendiği yaklaşık mesafeleri (km cinsinden) göstermektedir.

tablo 1

Daha uzak mesafelerde, EMR'nin etkisi çok uzak olmayan bir yıldırım deşarjının etkisine benzer ve ekipmana zarar vermez.

Elektromanyetik darbenin radyo ekipmanı üzerindeki etkisi, özel koruma önlemlerinin uygulanması durumunda büyük ölçüde azaltılır.

Korumanın en etkili yolu Yapılarda bulunan radyo-elektronik ekipman, iç teller ve kablolar üzerinde indüklenen voltajların büyüklüğünü önemli ölçüde azaltan elektriksel olarak iletken (metal) ekranların kullanılmasıdır. Yıldırımdan korunma araçlarına benzer koruyucu ekipman kullanılır: drenaj ve kilitleme bobinli tutucular, sigorta bağlantıları, dekuplaj cihazları, hattan ekipman için otomatik bağlantı kesme devreleri.

İyi bir koruyucu önlem aynı zamanda ekipmanın bir noktada güvenilir bir şekilde topraklanmasıdır. Radyo mühendisliği cihazlarının bloklar halinde, her bloğun ve tüm cihazın bir bütün olarak korunmasıyla uygulanması da etkilidir. Bu, arızalı bir üniteyi yedek bir üniteyle hızlı bir şekilde değiştirmeyi mümkün kılar (en kritik ekipmanda, üniteler, ana üniteler hasar gördüğünde otomatik anahtarlama ile kopyalanır). Bazı durumlarda, EMP koruması için selenyum elemanları ve stabilizatörler kullanılabilir.

Ayrıca uygulanabilir koruyucu giriş cihazlarıDevredeki aşırı gerilime tepki veren çeşitli röle veya elektronik cihazlar. Hatta bir elektromanyetik darbe ile indüklenen bir voltaj darbesi geldiğinde, cihazdan gelen gücü kapatır veya basitçe çalışan devreleri kırarlar.

Koruyucu cihazları seçerken, EMP'nin etkisinin kitlesellikle, yani patlama alanında yakalanan tüm devrelerde koruyucu ekipmanın eşzamanlı olarak çalıştırılmasıyla karakterize edildiği akılda tutulmalıdır. Bu nedenle, uygulanan koruma şemaları, elektromanyetik darbenin sonlandırılmasından hemen sonra devrelerin çalışmasını otomatik olarak geri yüklemelidir.

Nükleer bir patlama sırasında ekipmanın hatlarda ortaya çıkan voltaj etkilerine karşı direnci, büyük ölçüde hattın doğru çalışmasına ve koruyucu ekipmanın hizmet verilebilirliğinin dikkatli bir şekilde izlenmesine bağlıdır.

KİME önemli işletim gereksinimleri Ekipmanın hat ve giriş devrelerinin yalıtımının dielektrik dayanımının periyodik ve zamanında kontrolünü, ortaya çıkan kablo topraklamasının zamanında tanımlanmasını ve ortadan kaldırılmasını, tutucuların, sigorta bağlantılarının vb.

Yüksek irtifa nükleer patlama artan iyonlaşma alanlarının oluşumu ile birlikte. Yaklaşık 20 km'ye kadar olan rakımlardaki patlamalarda, iyonize bölge önce ışıklı bölgenin boyutuyla, ardından da patlama bulutu ile sınırlanır. 20-60 km rakımlarda, iyonize bölgenin boyutları, özellikle bu yükseklik aralığının üst sınırında, patlama bulutunun boyutlarından biraz daha büyüktür.

Yüksek irtifalardaki nükleer patlamalarda, atmosferde iki iyonlaşma artışı bölgesi belirir.

İlk alan Patlama alanında cephanenin iyonize maddesi ve şok dalgası ile havanın iyonlaşması nedeniyle oluşur. Bu alanın yatay yöndeki boyutları onlarca ve yüzlerce metreye ulaşır.

İkinci alan 60-90 km rakımlarda atmosferde patlamanın merkezinin altında, nüfuz eden radyasyonun hava yoluyla absorbe edilmesi sonucunda artan iyonlaşma meydana gelir. Yatay yönde nüfuz eden radyasyonun iyonlaşma ürettiği mesafeler yüzlerce ve hatta binlerce kilometredir.

Yüksek irtifa nükleer patlamadan kaynaklanan artan iyonlaşma alanları radyo dalgalarını emer ve yayılma yönünü değiştirir, bu da radyo ekipmanının çalışmasında önemli bir bozulmaya yol açar. Bu durumda telsiz iletişiminde kesintiler meydana gelir ve bazı durumlarda tamamen kesilir.

Yüksek irtifa nükleer patlamaların elektromanyetik darbesinin zarar verici etkisinin doğası, temelde, kara ve hava patlamalarının EMP'sinin zarar verici etkisinin doğasına benzer.

Yüksek irtifa patlamalarının elektromanyetik darbesinin zarar verici etkisine karşı koruma önlemleri, kara ve hava patlamalarının EMP'sine karşı olanlarla aynıdır.

2.5.1 İyonlaştırıcı ve elektromanyetik radyasyona karşı koruma

yüksek irtifa nükleer patlamalar (HNE)

Kısa süreli (10-8 saniye) güçlü elektromanyetik darbelerin yayılması ve atmosferin elektriksel özelliklerinde değişikliklerin eşlik ettiği nükleer silahların patlamasının bir sonucu olarak RS ile etkileşim meydana gelebilir.

EMP (radyo flaşı) oluşur:

her şeyden önce iyonlaştırıcı radyasyonun patlamalardan etkisi altında üretilen elektrik deşarj bulutunun asimetrik genişlemesinin bir sonucu olarak;

İkincisi Patlama ürünlerinden oluşan oldukça iletken bir gazın (plazma) hızlı genişlemesi nedeniyle.

Uzayda meydana gelen bir patlamadan sonra, oldukça iyonize bir küre olan bir ateş topu oluşur. Bu küre, dünya yüzeyinin üzerinde hızla genişler (yaklaşık 100-120 km / s hızla), yanlış bir konfigürasyon küresine dönüşür, kürenin kalınlığı 16-20 km'ye ulaşır. Bir küredeki elektronların konsantrasyonu 105-106 elektron / cm3'e ulaşabilir, yani iyonosfer tabakasındaki normal elektron konsantrasyonundan 100-1000 kat daha fazla olabilir. D.

30 km'nin üzerindeki irtifalarda yüksek irtifa nükleer patlamaları (HNE), atmosferin elektriksel özelliklerini uzun bir süre boyunca büyük alanlarda önemli ölçüde etkiler ve bu nedenle radyo dalgalarının yayılması üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir.

Ek olarak, IYE sırasında ortaya çıkan güçlü bir elektromanyetik darbe, kablolu iletişim hatlarında yüksek gerilimleri (10.000-50.000 V'a kadar) ve birkaç bin ampere kadar akımları indükler.

EMP'nin gücü o kadar büyük ki, enerjisi 30 m'ye kadar dünyanın kalınlığına nüfuz etmek ve EMF'yi patlamanın merkez üssünden 50-200 km'lik bir yarıçap içinde indüklemek için yeterli.

Bununla birlikte, IJW'nin ana etkisi, patlama sırasında açığa çıkan büyük miktardaki enerjinin yanı sıra yoğun nötron, X-ışınları, ultraviyole ve gama ışınlarının akılarının atmosferde yüksek iyonize bölgelerin oluşmasına ve iyonosferdeki elektron yoğunluğunun artmasına yol açmasıdır. radyo dalgalarının emilmesi ve kontrol sisteminin işleyişinin kararlılığının bozulması.

2.5.2 IJV'nin karakteristik işaretleri

Belirli bir alanda veya yakınında EYE'ye, HF dalga aralığında uzak istasyonların sinyal alımının anında kesilmesi eşlik eder.

İletişimin kesildiği anda telefonlarda kısa bir klik gözlemlenmekte ve daha sonra sadece alıcının kendi sesleri ve yıldırım gibi zayıf hışırtılar duyulmaktadır.

HF üzerindeki iletişimin sona ermesinden birkaç dakika sonra, VHF üzerindeki dalgaların metre aralığında uzak istasyonlardan gelen parazit keskin bir şekilde artar.

Radarın menzili ve koordinat ölçümünün doğruluğu azaltılır.

Elektronik araçların korunması, frekans aralığının doğru kullanımına ve IYA kullanımının bir sonucu olarak ortaya çıkan tüm faktörlere dayanmaktadır.

2.5.3 Temel tanımlar:

yansıyan radyo dalgası (yansıyan dalga ) İki ortam arasındaki arayüzden veya orta homojensizliklerden yansımadan sonra yayılan bir radyo dalgasıdır;

direkt radyo dalgası (düz dalga Doğrudan kaynaklardan alım yerine yayılan bir radyo dalgasıdır;

karasal radyo dalgası (dünya dalgası ) - Dünya yüzeyinin yakınında yayılan ve doğrudan bir dalga, dünyadan yansıyan bir dalga ve bir yüzey dalgası içeren bir radyo dalgası;

iyonosferik radyo dalgası (iyonosferik dalga İyonosferden yansıma veya üzerine saçılma sonucu yayılan bir radyo dalgasıdır;

radyo dalgalarının emilimi (absorpsiyon ) - çevre ile etkileşimin bir sonucu olarak termal enerjiye kısmi geçişi nedeniyle bir radyo dalgasının enerjisinde bir azalma;

çoklu yol (çoklu yol ) - radyo dalgalarının iletimden alıcı antene çeşitli yollar boyunca yayılması;

katmanın etkili yansıma yüksekliği (etkili yükseklik Radyo dalgasının iyonize tabakadan yansımasının varsayımsal yüksekliği, radyo dalgasının tüm yol boyunca yayılma hızının vakumdaki ışığın hızına eşit olduğu varsayımıyla, dikey sondaj sırasında yansıyan iyonosferik dalganın iletimi ve alımı arasındaki süre cinsinden belirlenen, elektron konsantrasyonunun radyo dalgasının yüksekliği ve uzunluğu üzerindeki dağılımına bağlı olarak;

iyonosferik atlama (sıçrama ) Bir radyo dalgasının Dünya yüzeyindeki bir noktadan diğerine yayılma yolu, geçişi iyonosferden gelen bir yansımanın eşlik ettiği yol;

maksimum kullanılabilir frekans (MUF) - belirli koşullar altında belirli bir zamanda belirli noktalar arasında radyo dalgalarının iyonosferik yayılmasının olduğu en yüksek radyo frekansı, bu hala iyonosferden yansıyan frekanstır;

optimum çalışma frekansı (ORCH) - belirli jeofizik koşullarda kararlı radyo iletişiminin gerçekleştirilebildiği IF'nin altındaki radyo emisyonunun frekansı. Tipik olarak ORF, MUF'den% 15 daha düşüktür;

dikey iyonosferik sondaj (dikey sondaj ) - emisyon ve alım noktalarının hizalı olması koşuluyla, Dünya yüzeyine göre dikey olarak yukarı doğru yayılan radyo sinyalleri vasıtasıyla iyonosferik sondaj;

iyonosferik bozukluk - atmosferdeki iyonlaşma dağılımındaki ihlal, genellikle belirli coğrafi koşullar için iyonizasyonun ortalama özelliklerindeki değişikliği aşan;

iyonosferik fırtına - yüksek yoğunlukta uzun süreli iyonosferik bozulma.

Kategoriler
- Windows 10
- Tarayıcılar
- Akıllı telefonlar
- Antivirüs
- Yolda
- Koşullar
- elma
- Android
- Programlar
- Ios

Popüler