Распространение метровых волн за счет рассеяния в ионосфере

Особенности распространения метровых волн в качестве земных

Метровыми называют волны в диапазо­не частот от 30 до 300 Мгц. Как правило, эти частоты превышают значения МПЧ и поэтому не могут испытывать регулярных отра­жений от области F₂ ионосферы.

Метровые волны слабо дифрагируют вокруг поверхности Земли, и по этой причи­не дальность их распространения в качестве земных волн лишь немногим превышает дальность прямой видимости.

 

4.2. Распространение метровых волн за счет отражений от регулярных областей ионосферы и от спорадического слоя E_s

В годы высокой солнечной активности резко возрас­тают критические, а следовательно, и применимые частоты при от­ражении волн от слоя F₂. Принято считать, что в годы средней солнечной активности МПЧ имеют порядок 30 Мгц. В то же вре­мя, например, в апреле 1958 г. (год, близкий к максимуму, с относительным числом пятен R =182,4) на южной широте 40° в дневные часы от области F₂ отражались частоты 50 Мгц (λ = 6 м).

В годы максимума также возрастает ионизация спорадичес­кого слоя E_s, который приобретает способность отражать частоты (в районе экватора) до 65 Мгц (λ =4,6 м). Все это говорит о том, что в годы высокой солнечной активности длинноволновую часть метрового диапазона можно использовать для связи на большие расстояния. Для определения МПЧ и напряженности поля в месте приема могут применяться методы, описанные в разделе о распро­странении коротких волн.

Распространение метровых волн за счет рассеяния в ионосфере

Явление распространения метровых волн на большие расстояния за счет рассеяния в ионосфере было открыто в 1951 г. Бэйли, Бэтеманом и другими [1]. По существу явление рассеяния метровых волн в ионосфере почти не отличается от процессов дальнего распространения УКВ за счет рассеяния на локальных неоднородностях тропосферы. Единственное отличие заключается в том, что здесь рассеяние происходит в области D (а ночью – в нижней области Е)ионосферы за счет локальных неоднородностей в распределении электронной кон­центрации. Схема распространения за счет рассеяния в ионосфере показана на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема дальнего распространения метровых волн за счет рассеяния в ионо­сфере

Так же, как и при тропосферном рассеянии, исследование про­цесса распространения распадается на две самостоятельные зада­чи: найти выражение для удельной эффективной площади рассея­ния σ и определить объем, участвующий в создании рассеянного излучения.

При дальнем распространении УКВ за счет рассеяния в тропосфере основным параметром рассеяния является величина . В случае тропосферного рассеяния диэлектрическая прони­цаемость ε и ее флуктуации Δε от частоты не зависят. Совсем ина­че складываются обстоятельства при ионосферном распростране­нии метровых волн.

Известно, что диэлектрическая проницаемость ионизированного газа определяется выражением

, (4.1)

где , Гц – так называемая плазменная частота.

Дифференцируя (4.1), находим

.

Деля обе части полученного равенства на ε, получаем

. (4.2)

Поскольку в диапазоне метровых волн , формула (4.2) упрощается и параметр принимает значение

. (4.3)

В отличие от тропосферного рассеяния существует резко выраженная зависимость интенсивности рассеяния от час­тоты: с ростом частоты рассеяние ослабляется. Этим именно оп­ределяется возможность использования явления ионосферного рассеяния только в диапазоне метровых волн, притом на волнах длиннее 5 м.

Вследствие большей (чем в случае тропосферного рассеяния) высоты рассеивающей области дальность распространения дости­гает 2000 км. Однако на расстояниях меньше 800 км угол рассея­ния θ принимает столь большие значения, что эффективность рас­сеяния резко падает.

 

4.1. Особенности дальнего распространения мет­ровых волн за счет рассеяния в ионосфере

Су­точный ход напряженности поля проявляется в возрастании напряженности поля в дневные часы и в появлении более или менее резко выраженного минимума в 19–21 час по местному времени для середины трассы.

Так же, как и при тропосферном рассеянии, прием сигналов, рассеянных в ионосфере, сопровождается медленными изменения­ми напряженности поля и замираниями. Оба вида колебаний на­пряженности поля подчиняются примерно тем же законам, как и при тропосферном распространении. Отмечено, что с ростом гео­магнитных широт уровень сигнала (при прочих одинаковых усло­виях) возрастает. Ионосферные возмущения, сопровождающие ми­ровые магнитные бури, на процессы рассеяния метровых волн не влияют. Наоборот, явления поглощения в зоне полярных сияний и в полярной шапке в случаях, когда они выражены наиболее сильно, нарушают прохождение волн на линиях связи ионосфер­ного рассеяния.

Заметим, что множитель ослабления F, определяющий сложность условий рас­пространения для линий ионосферного рассеяния, принимает зна­чения порядка 10^-3, т. е. примерно те же, как и для КВ линий свя­зи в отсутствие ионосферных возмущений.

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: