학교 백과사전. 전파 전파 전파 전파의 특징
라디오는 무선 통신의 한 유형으로, 신호의 반송파가 멀리 떨어져 있는 전파입니다. 수중에서는 무선 신호를 전송하는 것이 불가능하다는 의견이 있습니다. 그것을 알아 내려고 노력합시다. 잠수함간에 무선 통신을 수행하는 것이 불가능한 이유,그리고 정말 그렇습니까?
잠수함 간의 무선 통신 작동 방식:
전파의 전파는 다음 원칙에 따라 수행됩니다. 특정 주파수와 전력으로 신호를 전송하는 사람이 전파를 설정합니다. 그 후, 전송된 신호는 고주파 진동으로 변조됩니다. 픽업된 변조 신호는 특정 거리에서 특수 안테나에서 방출됩니다. 전파 신호가 수신되면 변조된 신호가 안테나로 전달되고 안테나는 먼저 필터링 및 복조됩니다. 그리고 나서야 우리는 신호를 수신할 수 있습니다. 신호는 원래 전송된 신호와 어느 정도 구별됩니다.
가장 낮은 범위(VLF, VLF, 3-30kHz)의 전파는 최대 20미터 깊이의 바닷물을 쉽게 투과할 수 있습니다.
예를 들어, 수심이 너무 깊지 않은 잠수함은 이 범위를 사용하여 승무원과 통신을 설정하고 유지할 수 있습니다. 그리고 잠수함을 타고 훨씬 더 깊은 수심에 있고 안테나가있는 부표가 부착 된 긴 케이블이 있으면이 범위도 사용할 수 있습니다. 부표는 수 미터 깊이에 설치되고 크기도 작기 때문에 적의 소나로 찾기가 매우 어렵습니다. "골리앗"은 제2차 세계대전(1943) 독일에서 제작된 최초의 VLF 송신기 중 하나이며, 전쟁이 끝난 후 소련으로 옮겨져 1949-1952년 니즈니노브고로드 지역에서 부활했습니다. 그리고 오늘날까지 거기에서 사용됩니다.
ELF 송신기의 항공 사진(1982년 위스콘신주 클램 레이크)
가장 낮은 주파수의 전파(ELF, ELF, 최대 3kHz)는 지구의 지각과 바다를 쉽게 관통합니다. ELF 송신기의 생성은 4km)의 엄청난 파장으로 인해 매우 어려운 작업입니다. 그들의 파도는 지구의 반지름에 비례합니다. 여기에서 파장의 절반(길이 ≈ 2000km)에서 다이폴 안테나를 구성하는 것은 현재 단계에서 달성할 수 없는 목표임을 알 수 있습니다.
위에서 말한 모든 것을 요약하면 상대적으로 낮은 전도성을 특징으로하는 지구 표면의 그러한 부분을 찾아 60km 떨어진 곳에 위치 할 2 개의 거대한 전극을 부착해야합니다. 서로.
우리는 전극에 대한 지구의 비 전도도가 만족스럽게 낮은 수준으로 알고 있기 때문에 전극 사이의 전류는 거대한 안테나의 요소로 사용하여 우리 행성의 깊숙이 근본적으로 깊숙이 침투합니다. 그러한 안테나의 비정상적으로 높은 기술적 어려움의 주요 원인은 소련과 미국에만 ELF 송신기가 있다는 점에 유의해야 합니다.
전파와 전파는 전파를 꿈꾸는 사람들에게 부인할 수 없는 신비입니다. 여기에서 전파 전파 이론의 기초를 알 수 있습니다. 이 기사는 전파에 대한 지식이 있는 초보자뿐만 아니라 전파의 초보자 팬에게 친숙해지기 위한 것입니다.
전파 전파 이론을 소개하기 전에 종종 잊어버리곤 하는 가장 중요한 소개는 전파가 반투명 거울에서 반사되는 빛의 광선과 같이 전리층과 지구로부터의 반사로 인해 지구 주위로 전파된다는 것입니다.
중파 전파 및 교차 변조의 특성
중파는 길이 1000~100m(주파수 0.3~3.0MHz)의 전파를 포함합니다. 중파는 주로 방송에 사용됩니다. 그리고 그들은 또한 국내 라디오 불법 복제의 요람이기도 합니다. 그들은 지상 및 전리층 경로를 통해 퍼질 수 있습니다. 중간파는 지구의 반도체 표면에서 상당한 흡수를 경험하며, 지구파 1(그림 1 참조)의 전파 범위는 500-700km의 거리로 제한됩니다. 장거리에서 전파 2와 3은 전리층(공간)파에 의해 전파됩니다.
밤에는 평균파가 전리층의 E층에서 반사되어 전파되며(그림 2 참조) 전자 밀도는 이에 충분합니다. 낮에 D층은 중파를 극도로 강하게 흡수하는 파동의 전파경로에 위치한다. 따라서 정상적인 송신기 전력에서는 전계 강도가 수신에 충분하지 않으며 주간에는 중파가 1000km 정도의 비교적 짧은 거리에서 지구파에 의해서만 실질적으로 전파됩니다. 중간 파장 범위에서 더 긴 파장은 덜 흡수를 경험하고 전리층 파 전기장 강도는 더 긴 파장에서 더 큽니다. 흡수율은 여름에 증가하고 겨울에 감소합니다. E층이 전리층 자기 폭풍 동안 약간 교란되기 때문에 전리층 교란은 중파의 전파에 영향을 미치지 않습니다.
밤에는 그림을 참조하십시오. 도 1에 도시된 바와 같이, 송신기(지점 B)로부터 일정 거리에서 공간파 3과 표면파 1이 모두 도달할 수 있으며, 공간파 경로의 길이는 전리층의 전자 밀도 변화에 따라 변한다. 이러한 파동의 위상차의 변화는 근거리장 페이딩(near field fading)이라고 하는 전기장 강도의 진동을 유발합니다.
파동 2와 3은 전리층에서 한두 번의 반사를 통해 송신기(점 C)에서 상당한 거리에 도달할 수 있습니다. 이 두 파동의 위상차의 변화는 또한 원거리장 페이딩(far field fading)이라고 하는 전기장 강도의 진동을 유발합니다.
통신 라인의 송신단에서 페이딩을 방지하기 위해 최대 방사 패턴이 지표면에 "압박"되는 안테나가 사용됩니다. 여기에는 라디오 아마추어가 자주 사용하는 가장 단순한 "Inverted-V" 안테나가 포함됩니다. 이러한 방사 패턴을 사용하면 가까운 페이딩 영역이 송신기에서 멀어지고 먼 거리에서는 두 개의 반사를 통해 도달하는 파동의 필드가 약해집니다.
불행히도 1600-3000kHz 주파수 범위에서 일하는 모든 초보 방송인이 저전력 송신기의 약한 신호가 전리층 왜곡의 영향을 받는다는 것을 아는 것은 아닙니다. 더 강력한 무선 송신기의 신호는 전리층 왜곡에 덜 민감합니다. 전리층의 비선형 이온화로 인해 약한 신호는 강력한 스테이션의 신호 변조 전압에 의해 변조됩니다. 이 현상을 교차 변조라고 합니다. 변조 비율의 깊이는 5-8%에 이릅니다. 수신 측에서 보면 모든 종류의 윙윙거림과 쌕쌕거림과 함께 잘못 만들어진 송신기처럼 보입니다. 이는 특히 AM 변조 모드에서 두드러집니다.
교차 변조로 인해 강한 낙뢰 간섭이 종종 수신기로 침투하여 필터링할 수 없습니다. 낙뢰 방전은 수신 신호를 변조합니다. 이러한 이유로 라디오 방송사는 양방향 라디오 통신을 위해 단측파대 송신기를 사용하기 시작했고 더 높은 주파수에서 더 자주 작동하기 시작했습니다. CB 방송국의 외국 라디오 방송국은 전원을 켜고 변조 신호를 압축하며 방송에서 왜곡되지 않은 작업을 위해 역 주파수를 사용합니다.
전리층에서 복조 및 교차 변조 현상은 중파(MW) 범위에서만 관찰됩니다. 단파(SW) 범위에서 전기장의 작용을 받는 전자의 속도는 열 속도에 비해 무시할 수 있을 정도이며, 자기장의 존재는 전자와 무거운 입자의 충돌 횟수를 변경하지 않습니다.
장거리 통신을 위한 1500 ~ 3000kHz의 주파수 범위에서 가장 유리한 것은 겨울 밤과 최소 태양 활동 기간입니다. 특히 10,000km 이상의 장거리 통신은 일반적으로 일몰과 일출에 가능합니다. 낮에는 최대 300km 거리에서 통신이 가능합니다. 무료 FM 라디오 방송인은 이러한 대규모 라디오 경로를 부러워할 수 있습니다.
여름 동안 이 범위는 종종 대기의 정전기 방전에 의해 방해를 받습니다.
단파 전파의 특징 및 특성
단파에는 길이 100~10m(주파수 3~30MHz)의 전파가 포함됩니다. 더 긴 파장에서 작동하는 것보다 짧은 파장에서 작동하는 것의 장점은 이 범위에서 지향성 안테나를 쉽게 생성할 수 있다는 것입니다. 단파는 범위의 저주파 부분과 전리층 모두에서 지상파로 전파될 수 있습니다.
주파수가 증가함에 따라 지구의 반도체 표면에서 파동의 흡수가 증가합니다. 따라서 기존의 송신기 전력에서 단파 지상파는 수십 킬로미터를 초과하지 않는 거리로 전파됩니다. 해수면에서 이 거리는 크게 증가합니다.
전리층파는 수천 킬로미터에 걸쳐 단파를 전파할 수 있으며 이것은 고출력 송신기를 필요로 하지 않습니다. 따라서 현재는 단파장이 주로 장거리 통신 및 방송용으로 사용된다.
단파는 전리층과 지구 표면에서 반사되어 장거리를 이동합니다. 이 전파 방법을 점프형이라고 합니다(그림 참조). 2 및 점프 거리, 홉 수, 출구 및 도착 각도, 최대 사용 주파수(MUF) 및 최소 사용 주파수(LFR)로 특징지어집니다.
전리층이 수평 방향으로 균일하면 파동 궤적도 대칭입니다. 일반적으로 수직면에서 단파 안테나의 방사 패턴의 너비가 10-15 °이므로 특정 범위의 각도에서 방사가 발생합니다. 반사 조건이 만족되는 최소 점프 거리를 침묵 영역 거리(ZM)라고 합니다. 파동 반사의 경우 동작 주파수는 최대 적용 주파수(MUF) 값보다 높지 않아야 하며, 이는 주어진 거리에 대한 동작 범위의 상한선입니다. 웨이브 4.
대공방사선안테나의 사용은 MUF의 15~20% 감소를 고려하여 MUF(Maximum Useable Frequency) 개념으로 한정하여 정음영역을 줄이는 방법 중 하나이다. 천정 복사의 안테나는 전리층에서 1 홉 반사 방식으로 근거리에서 방송하는 데 사용됩니다.
두 번째 조건은 작동 범위를 아래에서 제한합니다. 작동 주파수가 낮을수록(단파장 범위 내) 전리층에서 파장 흡수가 더 강해집니다. 최소 적용 주파수(APF)는 1kW의 송신기 전력에서 신호의 전계 강도가 잡음 수준을 초과해야 하고 따라서 전리층의 층에서 신호의 흡수가 없어야 한다는 조건에서 결정됩니다. 허용되는 것 이상입니다. 전리층의 전자 밀도는 낮, 1년, 태양 활동 기간 동안 변합니다. 이는 작업 범위의 경계도 변경됨을 의미하므로 낮 동안 작업 파장을 변경해야 합니다.
주파수 범위 1.5-3MHz,야행성이다. 성공적인 무선 통신 세션을 위해서는 매번 올바른 주파수(파장)를 선택해야 하며, 게다가 이것은 스테이션의 설계를 복잡하게 하지만 장거리 통신의 진정한 감정가에게는 이것이 어려운 일이 아닙니다. 취미의 일부입니다. HF 대역을 지역별로 평가해 봅시다.
주파수 범위 5-8MHz,여러 면에서 3MHz 범위와 비슷하고, 여기 낮에는 최대 2000km까지 통신할 수 있으며, 침묵 영역(ZM)이 없고 수십km입니다. 밤에는 수백 킬로미터로 늘어나는 3M을 제외하고는 어떤 거리에서도 통신이 가능하다. 하루 중 시간이 변경되는 시간(일몰/일출)에는 장거리 통신에 가장 편리합니다. 대기 간섭은 1.5-3MHz 범위보다 덜 두드러집니다.
주파수 범위 10-15MHz에서태양 활동 기간 동안 주간 연결은 세계의 거의 모든 지점과 가능합니다. 여름에는 이 주파수 범위의 무선 통신 기간이 특정 요일을 제외하고 24시간 내내 지속됩니다. 밤에 침묵의 영역은 1500-2000km의 거리를 가지므로 장거리 통신만 가능합니다. 낮에는 400-1000km로 감소합니다.
주파수 범위 27-30MHz낮 시간에만 통신에 적합합니다. 이것은 가장 변덕스러운 범위입니다. 일반적으로 몇 시간, 며칠 또는 몇 주 동안, 특히 계절이 바뀔 때 열립니다. 가을과 봄. 침묵의 영역(ZM)은 2000-2500km에 이릅니다. 이 현상은 MUF 주제에 속하며, 여기에서 반사파의 각도는 전리층과 관련하여 작아야 합니다. 그렇지 않으면 전리층에서 큰 감쇠가 발생하거나 공간으로의 간단한 탈출이 있습니다. 작은 방사 각도는 큰 점프와 그에 상응하는 큰 침묵 영역에 해당합니다. 태양 활동이 가장 활발한 기간에는 야간에도 통신이 가능합니다.
나열된 모델 외에도 전파의 비정상적인 전파 사례가 가능합니다. 파동의 경로에 산발적인 층이 나타날 때 비정상적인 전파가 발생할 수 있으며, 여기서 미터파까지의 더 짧은 파동은 반사될 수 있습니다. 이 현상은 실제로 멀리 떨어진 TV 방송국과 FM 라디오 방송국의 통과로 관찰할 수 있습니다. 이 시간 동안 무선 신호의 MUF는 태양 활동 기간 동안 60-100MHz에 이릅니다.
VHF FM,전파의 비정상적인 전파의 드문 경우를 제외하고 전파는 엄격하게 소위 "시선"에 기인합니다. 가시선 내에서 전파의 전파는 그 자체로 말하며, 이는 송신 및 수신 안테나의 높이 때문입니다. 도시 개발 상황에서 시각적, 직접적인 가시성은 말할 수 없지만 전파는 약간 약화되어 도시 건물을 통과합니다. 주파수가 높을수록 도시 지역의 감쇠가 높아집니다. 88-108MHz 주파수 범위는 도시 환경에서도 약간의 감쇠가 있습니다.
HF 무선 신호의 페이딩
단파의 수신은 항상 수신된 신호 레벨의 측정을 동반하며 이러한 변화는 무작위적이고 일시적입니다. 이러한 현상을 무선 신호의 페이딩(fading)이라고 한다. 빠르고 느린 신호 페이딩이 방송에서 관찰됩니다. 페이딩의 깊이는 수십 데시벨에 이를 수 있습니다.
빠른 신호 페이딩의 주요 원인은 무선 다중 경로입니다. 이 경우 페이딩의 원인은 전리층, 파동 1 및 파동 3에서 1회 및 2회 반사를 통해 전파하는 두 광선의 수신 지점에 도달하기 때문입니다(그림 2 참조).
광선은 거리를 따라 다른 경로를 이동하므로 도달 단계가 동일하지 않습니다. 전리층에서 지속적으로 발생하는 전자 밀도의 변화는 각 광선의 경로 길이를 변화시키고 결과적으로 광선 사이의 위상차를 변화시킨다. 파동의 위상을 180° 변경하려면 경로 길이가 1/2만 변경되면 충분합니다. 동일한 신호의 빔이 동일한 강도와 180 ° 위상차로 수신 지점에 도달하면 벡터의 법칙에 따라 완전히 감산되며이 경우 들어오는 신호의 강도는 제로가 되십시오. 이러한 경로 길이의 작은 변화는 연속적으로 발생할 수 있으므로 단파장 영역에서 전계 강도의 변동이 빈번하고 깊습니다. 3-7분의 관찰 간격은 HF 범위의 낮은 주파수에서, 30MHz에 가까운 주파수에서 최대 0.5초가 될 수 있습니다.
또한, 신호 페이딩은 전리층의 요철에 전파의 산란과 산란파의 간섭으로 인해 발생합니다.
간섭 페이딩 외에도 단파장에서는 편광 페이딩이 발생합니다. 편파 페이딩의 원인은 수신 안테나에 대한 파동 편파 평면의 회전입니다. 이것은 파동이 지구 자기장의 힘선 방향으로 전파되고 전리층의 전자 밀도가 변화할 때 발생합니다. 송신 및 수신 안테나가 수평 진동기이면 전리층을 통과한 후 방사된 수평 편파는 편파 평면의 회전을 겪을 것입니다. 이것은 e의 변동으로 이어집니다. 등, 최대 10dB의 추가 감쇠가 있는 안테나에서 유도됩니다.
실제로, 신호 페이딩의 표시된 모든 원인은 일반적으로 복잡한 방식으로 작용하고 설명된 레일리 분포 법칙을 따릅니다.
빠른 페이딩 외에도 HF 범위의 저주파 부분에서 40-60분의 주기로 관찰되는 느린 페이딩이 관찰됩니다. 이러한 퇴색의 이유는 전리층에서 전파 흡수의 변화입니다. 느린 페이딩에서 신호의 엔벨로프 진폭 분포는 신호가 8-12dB로 감소하는 일반적인 로그 법칙을 따릅니다.
페이딩을 방지하기 위해 단파장에서 다이버시티 수신이 사용됩니다. 사실은 지구 표면의 비교적 작은 영역에서도 전기장 강도의 증가 및 감소가 동시에 발생하지 않는다는 것입니다. 단파 통신의 경우 일반적으로 두 개의 안테나가 여러 파장의 거리로 분리되어 사용되며 감지 후 신호가 추가됩니다. 편파 안테나의 다양성은 효과적입니다. 즉, 수직 및 수평 안테나에서 동시에 수신하고 감지 후 신호를 후속적으로 추가합니다.
이러한 제어 조치는 빠른 페이딩을 제거하는 데만 효과적이며 느린 신호 변화는 제거되지 않습니다. 이는 전리층에서 전파 흡수의 변화와 관련이 있기 때문입니다.
아마추어 무선 관행에서 다이버시티 안테나 방법은 구조적으로 높은 비용과 충분히 신뢰할 수 있는 정보를 수신할 필요가 없기 때문에 거의 사용되지 않습니다. 이것은 아마추어가 종종 공진 및 대역 안테나를 사용하기 때문에 가정에 그 수는 약 2-3 개입니다. 다이버시티 수신을 사용하려면 안테나 파크를 최소한 두 배로 늘려야 합니다.
또 다른 문제는 아마추어가 시골 지역에 거주할 때 페이딩 방지 구조를 수용할 수 있는 충분한 공간이 있으면서도 두 개의 광대역 진동기를 사용하여 필요한 모든 범위 또는 거의 모든 범위를 커버할 수 있다는 것입니다. 하나의 진동기는 수직이어야 하고 다른 하나는 수평이어야 합니다. 이를 위해 여러 개의 돛대가 필요하지 않습니다. 동일한 돛대에 90 ° 각도로 서로에 대해 배향되도록 배치하는 것으로 충분합니다. 이 경우 두 개의 안테나는 잘 알려진 "Inverted-V" 안테나와 유사합니다.
VHF / FM 대역의 무선 신호로 커버리지 반경 계산
미터 범위의 주파수는 가시선 내에 분포되어 있습니다. 통신의 효율성을 감소시키는 송신기의 방사 전력 및 기타 자연 현상을 고려하지 않고 가시선 내에서 전파의 전파 반경은 다음과 같습니다.
r = 3.57(√h1 + √h2), km,
시선의 반경을 계산하자다른 높이에 수신 안테나를 설치할 때 h1은 매개 변수이고 h2 = 1.5m입니다.표 1에 요약해 보겠습니다.
1 번 테이블
| h1(m) | 10 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 50 | 60 |
| r(km) | 15,6 | 20,3 | 22.2 | 24 | 25.5 | 27,0 | 29,6 | 32 |
이 공식은 신호의 감쇠와 송신기의 전력을 고려하지 않고 완벽하게 둥근 접지를 고려하여 가시선의 가능성에 대해서만 말합니다.
계산을 해보자 3m의 파장에 대한 수신과 함께 필요한 수준의 무선 신호.
송신국과 움직이는 물체 사이의 경로에는 다양한 물체에 의한 전파 신호의 반사, 산란, 흡수 등과 같은 현상이 항상 있기 때문에 일본인이 제안한 신호 감쇠 수준으로 수정해야 합니다. 과학자 오쿠무라도시 건물의 이 범위에 대한 표준 편차는 3dB이고 통신 확률이 99%인 경우 2의 인수를 도입하여 무선 신호 레벨의 총 보정 P를 만듭니다.
P = 3 × 2 = 6dB.
수신기의 감도는 12dB의 잡음에 대한 유용한 신호의 비율에 의해 결정됩니다. 4 회. 이러한 비율은 고품질 방송에 적합하지 않으므로 12-20dB의 추가 보정을 도입하고 14dB를 허용합니다.
전체적으로 경로를 따른 감쇠와 수신 장치의 특성을 고려한 수신 신호 레벨의 총 보정은 6 + 16 20dB(10배)입니다. 그런 다음 수신기 감도가 1.5μV입니다. 수신 사이트에서 강도가 있는 필드 15μV/m.
Vvedensky 공식을 사용하여 계산송신기 전력, 수신기 감도 및 도시 지역을 고려하여 15μV/m의 주어진 전계 강도에서 범위:
여기서 r은 km이고; Р - kW; G - dB(= 1); h-m; λ - m; 전자 - mV.
이 계산은 수신 안테나의 이득과 피더 및 대역 통과 필터의 감쇠를 고려하지 않습니다.
대답: 10W의 전력, h1 = 27m 및 h2 = 1.5m의 출력으로 도시 건물의 반경이 2.5-2.6km인 정말 고품질의 라디오 수신이 됩니다. 무선 송신기의 무선 신호 수신이 주거용 건물의 중층 및 고층에서 수행된다는 점을 고려하면 이 범위는 약 2-3배 증가합니다. 원격 안테나로 무선 신호를 수신하면 범위는 수십 킬로미터가 됩니다.
73! UA9LBG 및 라디오-벡터-튜멘
자유 공간에서 전파의 전파 법칙은 비교적 간단하지만 대부분의 경우 전파 공학은 자유 공간이 아니라 지구 표면에 전파를 전파하는 것을 다룹니다. 경험과 이론이 보여주듯이, 지구의 표면은 전파의 전파와 표면의 물리적 특성(예: 바다와 육지 사이의 유출)과 기하학적 모양(표면의 일반적인 곡률, 예를 들어 바다와 육지의 차이), 기하학적 모양(지구 표면의 일반적인 곡률 및 부조의 개별적인 불규칙성 - 산, 협곡 등). 이 효과는 파장이 다른 파동과 길이가 다른 파동, 그리고 송신기와 수신기 사이의 거리가 다를 때 다릅니다.
지구 표면의 모양이 전파의 전파에 미치는 영향은 이전의 것과는 분명합니다. 결국, 우리는 본질적으로 지구 전체와 구호의 개별 기능 모두에서 이미 터 (§ 41)에서 오는 파동 회절의 다양한 표현을 가지고 있습니다. 우리는 회절이 파장과 파동의 경로에 있는 물체의 크기 사이의 관계에 크게 의존한다는 것을 알고 있습니다. 그러므로 지표면의 곡률과 그 기복이 길이가 다른 파도의 전파에 다른 영향을 미친다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
따라서 예를 들어 산맥은 짧은 파도의 경우 "전파 그늘"을 드리우고 충분히 긴(수 킬로미터) 파도는 이 장애물을 잘 돌아서 라디오 방송국 맞은편 산비탈에서 약간 약해집니다(그림 1). 147).
쌀. 147. 산은 짧은 파도의 경우 "전파 그늘"을 떨어뜨립니다. 긴 파도가 산을 둘러싸고
지구 전체는 라디오에서 사용되는 가장 긴 파장과 비교해도 매우 큽니다. 미터 파도와 같은 매우 짧은 파도는 수평선 너머, 즉 시선 너머로 눈에 띄게 감싸지 않습니다. 파도가 길수록 지구 표면에서 더 잘 구부러지지만, 적용된 파도가 가장 길더라도 회절로 인해 지구를 한 바퀴 도는 만큼 감쌀 수 없습니다. 그럼에도 불구하고 무선 통신이 지구의 모든 지점과 매우 다른 길이의 파도에서 수행되는 경우 회절 때문이 아니라 완전히 다른 이유로 가능합니다. 이에 대해 조금 더 이야기하겠습니다.
전파 전파에 대한 지구 표면의 물리적 특성의 영향은 이러한 파도의 영향으로 고주파 전류가 송신기 안테나 근처에서 가장 강한 토양과 바닷물에서 발생한다는 사실 때문입니다 . 전파 에너지의 일부는 이러한 전류를 유지하는 데 사용되며, 이 전류는 토양이나 물에서 상응하는 양의 줄열을 방출합니다. 이러한 에너지 손실(및 손실로 인한 파동의 감쇠)은 한편으로는 토양의 전도도에, 다른 한편으로는 파장에 따라 달라집니다. 단파는 장파보다 훨씬 더 감쇠됩니다. 전도도(해수)가 좋으면 고주파 전류가 전도율(토양)이 좋지 않을 때보다 표면에서 더 얕은 깊이까지 침투하고 첫 번째 경우의 에너지 손실이 훨씬 적습니다. 결과적으로 동일한 송신기의 작동 범위는 육지로 전파될 때보다 파도가 바다로 전파될 때 훨씬(수배) 더 큽니다.
우리는 이미 매우 먼 거리에 걸친 전파의 전파가 지구 주위의 회절로 설명될 수 없다는 점에 주목했습니다. 한편, 장거리 무선통신(수천 킬로미터)은 무선이 발명된 지 1년 만에 이미 이루어졌다. 오늘날 모든 라디오 아마추어는 장파(more)와 중파가 
겨울 밤의 방송국은 수천 킬로미터의 거리에서 들리지만 낮에는 특히 여름철에 이러한 동일한 방송국이 불과 수백 킬로미터 떨어진 거리에서 들립니다. 단파장에서 
상황이 다릅니다. 여기에서 하루 중 언제라도 연중 언제든지 모든 거리가 안정적으로 포함되는 파장을 찾을 수 있습니다. 24시간 통신을 보장하려면 하루 중 다른 시간에 다양한 길이의 파도에서 작업해야 합니다. 시간과 날짜에 대한 전파 전파 범위의 의존성으로 인해 지구의 전파 전파 조건을 태양의 영향과 연관시킬 필요가 있었습니다. 이 연결은 이제 잘 연구되고 설명됩니다.
태양은 가시광선과 함께 강한 자외선 및 많은 수의 빠르게 하전된 입자를 방출하여 지구 대기에 진입하여 상부를 강하게 이온화합니다. 결과적으로 다른 높이에 위치한 여러 층의 이온화된 가스가 형성됩니다. 
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그러한 흔적의 존재는 지구 대기의 상층을 전리층이라고 부르는 이유를 제공했습니다.
이온과 자유 전자의 존재는 대기의 나머지 부분과 뚜렷하게 구별되는 전리층 특성을 제공합니다. 가시광선, 적외선 및 미터 라디오파를 전송하는 능력을 유지하면서 전리층은 더 긴 파동을 강하게 반사합니다. 그러한 파도의 경우 (더) 지구는 일종의 구형 "거울"로 둘러싸여 있으며 이러한 전파의 전파는 지구의 표면과 전리층의 "표면"이라는 두 개의 반사 구형 표면 사이에서 발생합니다. 그림 148). 이것이 전파가 지구 주위를 휘게 할 수 있는 이유입니다.
쌀. 148. 파동은 지구와 전리층 사이를 간다
물론 "전리층의 구형 거울의 표면"이라는 단어를 문자 그대로 받아 들여서는 안됩니다. 이온화된 층에는 날카로운 경계가 없으며 정확한 구형도 관찰되지 않습니다(적어도 동시에 전체 지구에서). 이온화는 층마다 다르며(상층에서는 하층보다 큼), 층 자체는 지속적으로 움직이고 변화하는 "구름"으로 구성됩니다. 이러한 불균일한 "거울"은 전파를 반사할 뿐만 아니라 흡수 및 산란시키며, 다시 파장에 따라 다르게 나타납니다. 또한 "거울"의 속성은 시간이 지남에 따라 변경됩니다. 낮 동안 태양 복사의 작용으로 이온화는 양이온과 음이온의 중성 분자로의 재결합(재결합)만 일어나는 밤보다 훨씬 더 큽니다. 낮과 밤의 이온화 차이는 특히 전리층의 낮은 층에서 크게 나타납니다. 여기에서 공기 밀도가 더 높고 이온과 전자의 충돌이 더 자주 발생하며 재결합이 더 강렬합니다. 밤 동안, 전리층 하부층의 이온화는 0으로 떨어질 시간을 가질 수 있습니다. 이온화는 계절, 즉 태양이 지평선 위로 떠오르는 높이에 따라 다릅니다.
전리층 상태의 일교차 및 계절적 변화에 대한 연구를 통해 하루 및 연중 다른 시간에 길이가 다른 전파의 통과 조건을 설명할 수 있을 뿐만 아니라 예측할 수도 있습니다(전파 예측).
전리층의 존재는 장거리에서 단파 통신을 가능하게 할 뿐만 아니라 전파가 때때로 지구 전체를, 심지어는 여러 번 돌게 합니다. 이 때문에 무선 수신 중에 신호가 수신기에 여러 번 감지되는 소위 무선 에코(radio echo)라는 현상이 발생합니다. 송신기에서 가장 짧은 경로를 따라 신호가 도착한 후 반복되는 신호는 지구를 한 바퀴 돌았다는 소식을 들었다.
전리층과 지표면에서 다른 수의 반사를 경험하면서 파동이 여러 다른 경로를 따라 송신기에서 수신기로 이동하는 경우가 종종 있습니다(그림 149). 분명히 동일한 송신기에서 오는 파동은 일관성이 있으며 수신 지점에서 간섭하여 경로 차이에 따라 서로를 약화시키거나 증폭시킬 수 있습니다. 전리층은 절대적으로 안정적인 "거울"이 아니라 시간이 지남에 따라 변하기 때문에 송신기에서 수신기까지 다른 경로를 따라 도달하는 파동의 경로 차이도 변경되어 증폭 등이 발생합니다. 우리는 간섭 무늬가 지구 표면에 "크립"하고 수신기가 이제 최대 진동, 이제 최소 진동이라고 말할 수 있습니다. 수신된 전송에서 가청도가 0으로 떨어질 수 있는 양호한 가청도 및 수신 페이딩의 변화가 얻어집니다.
쌀. 149. 송신기에서 수신기로의 다른 파동 경로
비행기가 수신 안테나 부근을 비행하는 경우에도 유사한 현상이 TV 화면에서 관찰됩니다. 항공기에서 반사된 전파는 송신소의 전파를 간섭하고 교번 신호 이득 및 감쇠의 간섭 "대역"이 실행되기 때문에 이미지가 어떻게 "깜박임"(항공기의 움직임으로 인해)을 볼 수 있습니다. 수신 안테나를 지나
도시에서 텔레비전 방송을 수신할 때 키네스코프 화면의 이미지가 두 배로(심지어 "곱하기") 관찰되는 경우가 종종 있습니다. 이는 서로에 대해 수평으로 이동된 다양한 정도의 두 개 이상의 이미지로 구성됩니다. 이것은 주택, 타워 등의 전파가 반사된 결과입니다. 반사파는 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 거리보다 더 긴 경로를 이동하므로 지연되어 영상을 제공합니다. CRT에서 전자빔을 스캔하는 방향으로 이동했습니다. 본질적으로 우리는 유한한 속도로 전파가 전파되는 결과를 우리의 눈으로 직접 목격하고 있습니다.
길이가 더 짧은 전파에 대한 전리층의 투명도는 외계 소스에서 오는 전파 방출을 감지하는 것을 가능하게 했습니다. 40년대에도 등장했다. 우리 세기의 전파 천문학은 빠르게 발전하고 있으며, 이는 기존의 (광학) 천문학에서 이용할 수 있는 것 이상으로 우주를 연구할 수 있는 새로운 가능성을 열어주었습니다. 점점 더 많은 전파 망원경이 건설되고 안테나의 크기가 증가하고 수신기의 감도가 증가하여 결과적으로 발견되는 외계 전파원의 수와 다양성이 지속적으로 증가하고 있습니다.
전파는 태양과 행성, 그리고 우리 태양계 외부에서 많은 성운과 소위 초신성에서 방출되는 것으로 나타났습니다. 많은 전파 방출원이 우리의 항성계(은하) 외부에서 발견됩니다. 기본적으로 이들은 다른 은하계이며 광학적으로 관찰된 성운으로 식별되는 것은 극히 일부에 불과합니다. "전파 은하"는 또한 가장 강력한 현대 광학 망원경이 도달할 수 없는 먼 거리(수십억 년)에서 발견되었습니다. 매우 작은 각도 치수(초의 분수)를 가진 집중적인 전파 방출원이 발견되었습니다. 처음에 그것들은 우리 은하에 속하는 특별한 종류의 별들로 여겨졌기 때문에 준 항성 소스 또는 퀘이사라고 불렸습니다. 그러나 1962년 이후, 퀘이사는 엄청난 전파 방출 능력을 가진 은하 외 천체라는 것이 분명해졌습니다.
개별 또는 그들이 말했듯이 우리 은하의 개별 무선 소스는 광범위한 파장을 방출합니다. 그러나 성간 수소가 방출하는 파장의 "단색" 전파 방출도 발견되었습니다. 이 복사에 대한 연구를 통해 성간 수소의 총 질량을 찾고 은하 전체에 어떻게 분포되어 있는지 확인할 수 있었습니다. 가장 최근에는 다른 화학 원소의 특징적인 파장에서 단색 전파 방출을 감지하는 것이 가능했습니다.
위에서 언급한 모든 전파 방출원에 대해 강도는 매우 일정합니다. 일부 경우에만(특히 태양 근처) 일반적으로 일정한 배경에 대해 개별 무작위 전파 방출 섬광이 관찰됩니다. 1968년은 매우 중요한 새로운 전파 천문학 발견으로 특징지어집니다. 즉, 엄격하게 주기적인 전파 펄스를 방출하는 소스(대부분은하 내부에 위치)가 발견되었습니다. 이러한 소스를 펄서라고 합니다. 다른 펄서에 대한 펄스 반복 주기는 다르며 몇 초에서 수백 분의 1초 또는 그 이하의 범위입니다. 펄서에서 방출되는 전파의 특성은 펄서가 주로 중성자(중성자 별)로 구성된 회전하는 별이라고 가정하면 가장 그럴듯한 설명을 받는 것 같습니다. 이러한 별의 발견과 관측 가능성은 이 전파천문 발견의 큰 과학적 의미입니다.
태양계의 몸체에서 자체 전파 방출을 수신하는 것 외에도 레이더도 사용됩니다. 이것이 이른바 레이더 천문학이다. 모든 행성에서 반사된 강력한 레이더의 무선 신호를 수신하여 이 행성까지의 거리를 매우 정확하게 측정하고 축을 중심으로 한 회전 속도를 추정하고 판단할 수 있습니다(다양한 길이의 전파 반사 강도로 ) 행성의 표면과 대기의 속성에 대해.
결론적으로, 충분히 짧은 전파에 대한 전리층의 투명도는 인공 지구 위성 및 우주선과의 모든 유형의 무선 통신(통신 적절한, 무선 제어, 텔레비전 및 원격 측정 - 다양한 측정 기기의 판독값 전송)을 허용합니다. 지구로). 같은 이유로 이제 단일 전송 릴레이를 사용하여 서로 매우 멀리 떨어져 있는 지구 표면의 지점(예: 모스크바와 극동 도시 사이) 간의 통신 및 텔레비전에 미터 전파를 사용할 수 있습니다. 수신 및 송신 무선 장비가 설치된 특수 위성에 의해.
무선 주파수 범위 및 무선 통신에 사용
2.1 전파 전파의 기초
무선 통신은 전자파(전파)를 사용하여 원거리에 정보를 전송합니다.
전파- 이들은 빛의 속도(300,000km/sec)로 우주에서 전파되는 전자기 진동입니다. 그건 그렇고, 빛은 또한 매우 유사한 속성(반사, 굴절, 감쇠 등)을 결정하는 전자기파를 나타냅니다.
전파는 전자기 발진기에서 방출되는 에너지를 공간을 통해 전달합니다. 그리고 그들은 전기장이 변할 때, 예를 들어 교류 전류가 도체를 통과할 때 또는 스파크가 공간을 통해 점프할 때, 즉, 태어납니다. 빠르게 이어지는 일련의 전류 펄스.
쌀. 2.1 전자기파의 구조.
전자기 복사는 전송된 에너지의 주파수, 파장 및 전력을 특징으로 합니다. 전자기파의 주파수는 에미터에서 전류의 방향이 초당 몇 번 변하는지, 따라서 공간의 각 지점에서 전기장과 자기장의 크기가 초당 몇 번 변하는지를 보여줍니다.
주파수는 헤르츠(Hz)로 측정됩니다. 단위는 위대한 독일 과학자 하인리히 루돌프 헤르츠의 이름을 따서 명명되었습니다. 1Hz는 초당 1회의 진동이고, 1MegaHertz(MHz)는 초당 백만 번의 진동입니다. 전자기파의 이동 속도가 빛의 속도와 같다는 것을 알면 공간에서 전기장(또는 자기장)이 같은 위상에 있는 점 사이의 거리를 결정할 수 있습니다. 이 거리를 파장이라고 합니다.
파장(미터)은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.
, 또는 약
여기서 f는 MHz 단위의 전자기 복사 주파수입니다.
예를 들어 1MHz의 주파수는 약 300m의 파장에 해당한다는 공식에서 알 수 있습니다. 주파수가 증가하면 파장이 감소하고 감소하면 증가합니다.
전자파는 공기나 우주 공간(진공)을 자유롭게 통과합니다. 그러나 금속 와이어, 안테나 또는 기타 전도체가 파동의 경로에서 만나면 에너지를 공급하여 이 전도체에 교류 전류를 발생시킵니다. 그러나 모든 파동 에너지가 도체에 흡수되는 것은 아니며 일부는 표면에서 반사됩니다. 그건 그렇고, 레이더에서 전자파의 사용은 이것을 기반으로합니다.
전자기파(다른 모든 파동과 마찬가지로)의 또 다른 유용한 속성은 도중에 몸을 구부릴 수 있다는 것입니다. 그러나 이것은 몸체의 크기가 파장보다 작거나 그에 필적하는 경우에만 가능합니다. 예를 들어, 비행기를 감지하려면 레이더 전파의 길이가 기하학적 치수보다 작아야 합니다(10m 미만). 몸체가 파장보다 길면 반사할 수 있습니다. 그러나 반영되지 않을 수 있습니다. "스텔스"를 기억하십시오.
전자기파에 의해 운반되는 에너지는 발생기(방사체)의 전력과 발전기(방사체)까지의 거리에 따라 달라집니다. 단위 면적당 에너지 플럭스는 복사 전력에 정비례하고 라디에이터까지의 거리의 제곱에 반비례합니다. 이것은 통신 범위가 송신기의 전력에 따라 달라지지만 훨씬 더 큰 범위에서 송신기까지의 거리에 따라 달라진다는 것을 의미합니다.
예를 들어, 지구 표면에서 태양의 전자기 복사 에너지 플럭스는 평방 미터당 1킬로와트에 도달하는 반면, 중파 방송 라디오 방송국의 에너지 플럭스는 평방 미터당 1000분의 1에서 100만분의 1에 불과합니다.
2.2 무선 스펙트럼 할당
무선 엔지니어링에 사용되는 전파(무선 주파수)는 10,000m(30kHz)에서 0.1mm(3,000GHz)까지의 스펙트럼을 포함합니다. 이것은 광대한 전자기파 스펙트럼의 일부일 뿐입니다. 라디오파(길이가 줄어들면서)는 열이나 적외선이 뒤따릅니다. 그 후에 가시 광선 파장의 좁은 부분이 있으며 자외선, X 선 및 감마선 스펙트럼은 모두 파장과 주파수 만 다른 동일한 성질의 전자기 진동입니다.
전체 스펙트럼이 영역으로 나누어지지만 이들 사이의 경계는 일반적으로 윤곽이 잡힙니다. 영역은 계속해서 차례로 이어지며 다른 영역으로 전달되며 경우에 따라 겹칩니다.
그러나 이러한 범위는 매우 광범위하며 차례로 소위 방송 및 텔레비전 대역, 지상 및 항공, 우주 및 해상 통신, 데이터 전송 및 의학, 레이더 및 무선 항법, 등. 각 무선 서비스에는 범위 또는 고정 주파수의 자체 섹션이 할당됩니다. 실제로 무선 통신을 위해 10kHz ~ 100GHz의 주파수 범위에서 발진이 사용됩니다. 통신을 위한 특정 주파수 간격의 사용은 많은 요인, 특히 다른 범위의 전파의 전파 조건, 필요한 통신 범위, 선택한 주파수 간격에서 송신기 전력 값의 실행 가능성 등에 따라 달라집니다.
국제 협약에 따라 무선 통신에 사용되는 전파의 전체 스펙트럼은 범위로 나뉩니다(표 1).
1 번 테이블
| 품목 수 | 범위 이름 | 범위 경계 | |||
| 파도 | 더 이상 사용되지 않는 용어 | 주파수 | 전파 | 주파수 | |
| 1 | DKMGMVDeca메가 미터 | 극저주파(ELF) | 100.000-10.000km | 3-30Hz | |
| 2 | MGMV | 초저주파(ELF) | 10.000-1.000km | 30-3.000Hz | |
| 3 | GCMMVHect-킬로미터 | 저주파(LF) | 1.000-100km | 0.3-3kHz | |
| 4 | MRMV | ADV | 초저주파(VLF) VLF | 100-10km | 3-30kHz |
| 5 | KMV킬로미터 | DV | 저주파(LF) LF | 10-1km | 30-300kHz |
| 6 | GCMV헥타미터 | SV | 중간 주파수(MF) VF | 1000-100m | 0.3-3MHz |
| 7 | DKMV데카미터 | 케이 V | 고음(HF) HF | 100-10m | 3-30MHz |
| 8 | MV미터 | VHF | 초고주파(VHF) VHF | 10-1m | 30-300MHz |
| 9 | DCMV | VHF | 초고주파(UHF) UHF | 10-1디엠 | 0.3-3GHz |
| 10 | SMVS 센티미터 | VHF | 초고주파(SHF) SHF | 10-1cm | 3-30GHz |
| 11 | MMVM밀리미터 | VHF | 극고주파(EHF) EHF | 10-1mm | 30-300GHz |
| 12 | DCMMV데시밀리- 미터 서브밀리- 미터 |
합집합 | 초고주파(HHF) | 1-0.1mm | 0.3-3THz |
| 13 | 빛 | < 0,1 мм | > 3THz | ||
쌀. 2.2 다른 서비스 간의 스펙트럼 할당의 예.
전파는 안테나를 통해 우주로 방사되고 전자기장에서 에너지로 전파됩니다. 전파의 성질은 동일하지만 전파 능력은 파장에 크게 좌우됩니다.
전파의 경우 지구는 전기 전도체입니다(매우 좋은 것은 아니지만). 지구 표면을 지나면 전파가 점차 약해집니다. 이것은 전자기파가 에너지의 일부를 소비하는 지구 표면의 전류를 여기시키기 때문입니다. 저것들. 에너지는 지구에 흡수되고 많을수록 파장이 짧아집니다(높은 주파수).
또한, 파동의 에너지도 공간의 모든 방향으로 전파되기 때문에 약해지며, 따라서 송신기에서 수신기가 멀수록 단위 면적당 에너지가 적고 안테나로 들어가는 에너지가 적습니다.
장파 방송국의 송신은 최대 수천 킬로미터의 거리에서 수신할 수 있으며 신호 레벨은 점프 없이 부드럽게 감소합니다. 중파 방송국은 천 킬로미터 이내에서 들을 수 있습니다. 단파의 경우 에너지는 송신기로부터 거리에 따라 급격히 감소합니다. 이것은 전파 발달의 여명기에 1km에서 30km 사이의 전파가 주로 통신에 사용되었다는 사실을 설명합니다. 100미터보다 짧은 파도는 일반적으로 장거리 통신에 적합하지 않은 것으로 간주되었습니다.
그러나 단파 및 초단파에 대한 추가 연구에 따르면 지구 표면 근처를 이동할 때 빠르게 붕괴됩니다. 방사선이 위쪽으로 향하면 단파가 되돌아옵니다.
1902년에 영국의 수학자 올리버 헤비사이드와 미국의 전기공학자 아서 에드윈 케넬리는 거의 동시에 지구 위에 공기의 이온화된 층이 있다고 예측했습니다. 이것은 전자기파를 반사하는 자연 거울입니다. 이 레이어의 이름은 전리층.
지구의 전리층은 가시선을 초과하는 거리까지 전파의 전파 범위를 증가시키는 것으로 가정되었습니다. 이 가정은 1923년에 실험적으로 입증되었습니다. RF 펄스는 수직으로 위쪽으로 전송되었고 반환된 신호가 수신되었습니다. 펄스를 보내고 받는 사이의 시간을 측정하면 반사층의 높이와 수를 결정할 수 있습니다.
2.3 전파 전파에 대한 대기의 영향
전파의 전파 특성은 파장, 지구의 곡률, 토양, 대기 구성, 하루 중 시간, 전리층의 상태, 지구의 자기장 및 기상 조건에 따라 다릅니다.
전파의 전파에 큰 영향을 미치는 대기의 구조를 고려하십시오. 수분 함량과 공기 밀도는 시간과 연도에 따라 달라집니다.
지표면을 둘러싼 공기는 약 1000-2000km 높이의 대기를 형성합니다. 지구 대기의 구성은 이질적입니다.
쌀. 2.3 대기의 구조.
최대 약 100-130km 높이의 대기층은 구성이 균일합니다. 이 층은 (부피 기준) 질소 78%와 산소 21%를 포함하는 공기를 포함합니다. 10-15km 두께의 대기의 하부층(그림 2.3)은 대류권... 이 층에는 수증기가 포함되어 있으며 그 함량은 기상 조건의 변화에 따라 급격히 변동합니다.
대류권은 점차 천장... 경계는 온도 강하가 멈추는 높이입니다.
지구 위 약 60km 이상의 고도에서 태양 및 우주선의 영향으로 대기에서 공기 이온화가 발생합니다. 일부 원자는 자유로 붕괴됩니다. 전자그리고 이온... 상층 대기에서는 기체가 매우 희박하기 때문에 이온화는 무시할 수 있습니다(단위 부피당 분자 수가 적음). 태양 광선이 대기의 밀도가 높은 층으로 침투함에 따라 이온화 정도가 증가합니다. 지구에 접근함에 따라 태양 광선의 에너지가 감소하고 이온화 정도가 다시 감소합니다. 또한 대기의 하층에서는 고밀도로 인해 음전하가 오랫동안 존재할 수 없습니다. 중성 분자의 복원 과정이 있습니다.
지구로부터 60-80km 이상의 고도에서 희박한 대기에서의 이온화는 오랫동안 지속됩니다. 이 고도에서는 대기가 매우 희박하고 자유 전자와 이온의 밀도가 너무 낮아 충돌과 이에 따른 중성 원자의 복원이 상대적으로 드뭅니다.
상부 대기를 전리층이라고 합니다. 이온화된 공기는 전파 전파에 상당한 영향을 미칩니다.
낮에는 4개의 규칙적인 층 또는 이온화 극대가 형성됩니다. 디, 이자형, 에프 1 및 에프 2. F 2 층은 가장 높은 이온화(단위 부피당 가장 많은 자유 전자 수)를 나타냅니다.
일몰 후 전리 방사선은 급격히 떨어집니다. 중성 분자와 원자의 복원이 일어나 이온화 정도가 감소합니다. 밤에는 레이어가 완전히 사라집니다. 디그리고 에프 2, 층 이온화 이자형크게 감소하고 레이어 에프 2는 약간의 감쇠와 함께 이온화를 유지합니다.
쌀. 2.4 주파수와 시간에 대한 전파 전파의 의존성.
전리층 층의 높이는 태양 광선의 강도에 따라 항상 변합니다. 낮에는 이온층의 높이가 낮고 밤에는 높아집니다. 여름에 우리 위도에서 이온화된 층의 전자 농도는 겨울보다 더 높습니다(층 제외 에프 2). 이온화 정도는 또한 흑점의 수에 의해 결정되는 태양 활동 수준에 따라 달라집니다. 태양 활동 기간은 약 11년입니다.
소위 전리층 교란과 관련된 불규칙한 이온화 과정이 극지방에서 관찰됩니다.
전파가 수신 안테나에 도달하는 데에는 여러 경로가 있습니다. 이미 언급했듯이 지구 표면 위로 전파되고 회절 현상으로 인해 지구를 감싸는 전파를 표면 또는 지구파라고 합니다(방향 1, 그림 2.5). 방향 2와 3으로 전파하는 파동을 공간... 그들은 전리층과 대류권으로 나뉩니다. 후자는 VHF 범위에서만 관찰됩니다. 전리층파동은 전리층에 의해 호출되거나 반사되거나 산란되며, 대류권- 대류권의 불균일한 층 또는 "입자"에 의해 반사되거나 산란되는 파동.
쌀. 2.5 전파의 전파 방식.
표면파그림 1과 같이 전면의 바닥이 지구에 닿아 있습니다. 2.6. 포인트 소스를 사용하면 파동의 수평 구성 요소가 지구에 흡수되기 때문에 이 파동은 항상 수직 편파를 갖습니다. 파장으로 표시되는 소스로부터의 충분한 거리에서 파면의 모든 세그먼트는 평면파입니다.
지구에는 활성 저항이 있기 때문에 지구 표면은 지구를 따라 전파되는 표면파 에너지의 일부를 흡수합니다.
쌀. 2.6 표면파의 전파.
파장이 짧을수록, 즉 주파수가 높을수록 지구에 더 많은 전류가 유도되고 손실도 커집니다. 지구 손실은 토양의 전도도가 증가함에 따라 감소합니다. 파동이 지구로 침투할 수록 토양의 전도도가 더 낮기 때문입니다. 유전 손실은 또한 지구에서 발생하며, 이는 또한 파동이 짧아짐에 따라 증가합니다.
1MHz 이상의 주파수에 대해 표면파는 실제로 지구에 의한 흡수로 인해 크게 감쇠되므로 국지적 적용 범위를 제외하고는 사용되지 않습니다. 텔레비전 주파수에서 감쇠가 너무 커서 송신기에서 1-2km 이내의 거리에서 표면파를 사용할 수 있습니다.
장거리 통신은 주로 우주파에 의해 수행됩니다.
굴절, 즉 파동이 지구로 되돌아오기 위해서는 파동이 지표면에 대해 일정한 각도로 방출되어야 합니다. 주어진 주파수의 전파가 지상으로 되돌아오는 최대 복사각을 임계각주어진 이온화된 층에 대해 (그림 2.7). 
쌀. 2.7 하늘파 통과에 대한 복사 각도의 영향.
이온화된 각 층에는 고유한 임계 주파수그리고 임계각.
그림에서. 2.7은 레이어에 의해 쉽게 굴절되는 광선을 보여줍니다. 이자형광선이 이 레이어의 임계각보다 낮은 각도로 들어오기 때문입니다. 빔 3은 해당 지역을 통과합니다. 이자형하지만 레이어에서 지구로 반환 에프 2층의 임계각 이하의 각도로 들어가기 때문에 에프 2. 빔 4도 레이어를 통과합니다. 이자형... 레이어에 들어갑니다 에프 2 임계각에서 지구로 돌아온다. 빔 5는 두 영역을 모두 통과하고 공간에서 손실됩니다.
그림에 표시된 모든 광선. 2.7은 하나의 주파수를 나타냅니다. 더 낮은 주파수가 사용되면 두 영역 모두에 더 큰 임계각이 필요합니다. 반대로 주파수가 증가하면 두 영역 모두 임계각이 더 작아집니다. 주파수를 계속 높이면 지구와 평행한 송신기에서 전파되는 파동이 모든 지역의 임계각을 초과하는 순간이 올 것입니다. 이 조건은 약 30MHz의 주파수에서 발생합니다. 이 주파수 이상에서는 하늘파 통신을 신뢰할 수 없게 됩니다.
따라서 각 임계 주파수에는 고유한 임계 각도가 있고 반대로 각 임계 각도에는 고유한 임계 주파수가 있습니다. 결과적으로, 주파수가 임계 주파수 이하인 모든 하늘파는 송신기에서 특정 거리에서 지구로 반환됩니다.
그림에서. 2.7 광선 2는 임계각에서 E층에 떨어집니다. 반사파가 지구에 닿는 위치에 유의하십시오(임계각을 초과하면 신호가 손실됨). 이온화 된 층에 도달 한 우주파는 반사되어 송신기에서 먼 거리에 지구로 돌아갑니다. 송신기로부터 어느 정도 떨어진 거리에서는 송신기의 전력과 파장에 따라 표면파를 수신할 수 있습니다. 표면파의 수신이 끝나는 곳에서, 침묵 구역반사된 공간파가 나타나는 곳에서 끝납니다. 침묵의 영역에는 날카로운 경계가 없습니다.
쌀. 2.8 표면 및 공간파의 수신 영역.
빈도가 증가함에 따라 양이 데드 존임계각의 감소로 인해 증가합니다. 하루 중 특정 시간과 계절에 송신기에서 일정 거리를 두고 통신원과 통신하기 위해 최대 허용 주파수스카이웨이브 통신에 사용할 수 있습니다. 각 전리층 영역에는 통신을 위한 고유한 최대 허용 주파수가 있습니다.
또한 전리층의 짧고 초단파는 에너지의 미미한 부분을 잃습니다. 주파수가 높을수록 전자가 진동하는 동안 이동하는 경로가 적어지기 때문에 분자와의 충돌 횟수가 감소합니다. 즉, 파동의 에너지 손실이 감소합니다.
더 낮은 이온화된 층에서는 압력이 증가하면 기체 밀도가 더 높고 기체 밀도가 높을수록 입자 충돌 가능성이 증가하기 때문에 손실이 더 커집니다.
장파는 90 °에 가까운 각도를 포함하여 모든 고도 각도에서 가장 낮은 전자 농도를 갖는 전리층의 하위 층에서 반사됩니다. 중간 수분 토양은 거의 장파의 전도체이므로 지구에서 잘 반사됩니다. 전리층과 지구로부터의 다중 반사는 장파의 장거리 전파를 설명합니다.
장파 전파계절과 기상 조건, 태양 활동 기간 및 전리층 교란에 의존하지 않습니다. 전리층에서 반사되면 장파가 많이 흡수됩니다. 이것이 장거리 통신에 고전력 송신기가 필요한 이유입니다.
중파전도도가 낮고 중간 정도인 전리층과 토양에 눈에 띄게 흡수됩니다. 낮에는 전리층에서 하늘파(300m 이상)가 거의 완전히 흡수되기 때문에 표면파만 관찰됩니다. 완전한 내부 반사를 위해 평균 파동은 낮은 전자 농도를 가지고 있지만 상당한 공기 밀도를 갖는 전리층의 더 낮은 층에서 특정 경로를 이동해야 합니다.
밤에는 D 층이 사라지면서 전리층의 흡수가 감소하여 약 1kW의 송신기 전력으로 1500-2000km 거리의 우주파 통신을 유지할 수 있습니다. 통신 조건은 여름보다 겨울에 다소 좋습니다.
중파의 미덕전리층 교란의 영향을 받지 않는다는 것입니다.
국제 협약에 따르면 조난 신호(SOS 신호)는 약 600m의 파도에서 전송됩니다.
단파 및 중파에서 하늘파 통신의 긍정적인 측면은 낮은 송신기 전력으로 장거리 통신이 가능하다는 것입니다. 하지만 우주파 링크가지고 있고 중요한 단점.
먼저, 낮과 1년 동안 대기의 이온화된 층의 높이 변화로 인한 통신의 불안정성. 같은 지점과의 통신을 유지하려면 하루에 2~3번 파장을 바꿔야 합니다. 종종 대기 상태의 변화로 인해 통신이 한동안 완전히 두절됩니다.
두 번째로, 침묵의 영역의 존재.
25m 미만의 파도그들은 낮 동안 잘 이동하기 때문에 "주간 파도"라고합니다. 40m 이상의 파도를 "야간파"라고 하며, 이러한 파도는 밤에 잘 전파됩니다.
단파의 전파 조건은 이온화층 Fg의 상태에 의해 결정된다. 이 층의 전자 농도는 고르지 않은 태양 복사로 인해 종종 방해를 받아 전리층 교란과 자기 폭풍을 유발합니다. 결과적으로 단파의 에너지는 상당히 흡수되어 무선 통신을 저하시키고 때로는 완전히 불가능하게 만듭니다. 전리층 교란은 극지방에 가까운 위도에서 특히 자주 관찰됩니다. 따라서 단파 통신은 신뢰할 수 없습니다.
가장 주목할만한 전리층 교란 고유한 주기성을 가지고 있습니다. 27일(축을 중심으로 한 태양의 자전 시간).
단파 범위에서 산업, 대기 및 상호 간섭의 영향이 강합니다.
최적의 통신 주파수 짧은 파도에라디오 예측을 기반으로 선택되며, 장기간그리고 단기... 장기 예측은 특정 기간(월, 계절, 년 또는 그 이상) 동안 예상되는 전리층의 평균 상태를 나타내는 반면, 단기 예측은 1일, 5일 동안 만들어지고 전리층의 가능한 편차를 특성화합니다. 평균 상태. 예측은 전리층, 태양 활동 및 지구 자기 상태에 대한 체계적인 관측을 처리한 결과 그래프 형태로 작성됩니다.
초단파(VHF)는 전리층에서 반사되지 않고 자유롭게 통과합니다. 즉, 이 파동에는 공간적 전리층파가 없습니다. 무선통신이 가능한 표면초단파는 크게 두 가지 단점이 있다. 첫째, 표면파가 지표면과 큰 장애물을 돌아다니지 않는다는 점, 둘째, 토양에 강하게 흡수된다는 점이다.
초단파는 단거리 무선국이 필요한 곳에 널리 사용됩니다(통신은 일반적으로 가시선으로 제한됨). 이 경우 통신은 공간적 대류권에 의해 수행됩니다. 일반적으로 직사광선과 지구에서 반사되는 광선의 두 가지 구성 요소로 구성됩니다(그림 2.9).
쌀. 2.9 하늘파의 직접 광선과 반사 광선.
안테나가 충분히 가깝다면 두 빔은 일반적으로 수신 안테나에 도달하지만 강도는 다릅니다. 지구에서 반사되는 빔은 지구에서 반사되는 동안 발생하는 손실로 인해 더 약합니다. 직접 빔은 자유 공간 파와 거의 동일한 감쇠를 갖습니다. 수신 안테나에서 총 신호는 이 두 성분의 벡터 합과 같습니다.
수신 및 송신 안테나는 일반적으로 높이가 동일하므로 반사 빔 경로 길이가 직접 빔과 약간 다릅니다. 반사파는 위상이 180°입니다. 따라서 반사 중 지구의 손실을 무시하고 두 개의 빔이 동일한 거리를 이동하면 벡터 합이 0이므로 결과적으로 수신 안테나에 신호가 없습니다.
실제로 반사된 빔은 약간 더 먼 거리를 이동하므로 수신 안테나의 위상차는 약 180°가 됩니다. 위상차는 선형 단위가 아닌 파장의 경로 차이에 의해 결정됩니다. 즉, 이러한 조건에서 수신되는 전체 신호는 주로 사용되는 주파수에 따라 달라집니다. 예를 들어, 작동 파장이 360m이고 경로 차이가 2m인 경우 위상 변이는 180°에서 2°만 다릅니다. 결과적으로 수신 안테나에 신호가 거의 완전히 없습니다. 파장이 4m인 경우 동일한 2m 경로 차이가 180° 위상차를 일으켜 반사에서 180° 위상 편이를 완전히 보상합니다. 이 경우 신호의 전압은 두 배가 됩니다.
이로부터 낮은 주파수에서 공간파의 사용은 통신에 관심이 없다는 결론이 나옵니다. 경로 차이가 사용되는 파장에 상응하는 고주파수에서만 하늘파가 널리 사용됩니다.
VHF 송신기의 범위는 항공기가 공중 및 지구와 통신할 때 크게 증가합니다.
에게 VHF의 장점소형 안테나를 사용할 가능성을 포함해야 합니다. 또한 VHF 대역에서 다수의 라디오 방송국이 상호 간섭 없이 동시에 작동할 수 있습니다. 단파장, 중파장, 장파장을 합친 것보다 10~1m 파장 범위에 더 많은 스테이션을 동시에 설치할 수 있습니다.
VHF 중계선이 널리 보급되었습니다. 먼 거리에 있는 두 통신 지점 사이에는 서로의 가시선 내에 있는 여러 VHF 송수신기가 설치됩니다. 중간 스테이션은 자동으로 작동합니다. 재전송 회선을 구성하면 VHF의 통신 범위를 늘리고 다중 채널 통신을 수행할 수 있습니다(동시에 여러 전화 및 전신 전송 수행).
최근에는 장거리 무선통신을 위한 VHF 대역의 사용에 많은 관심을 기울이고 있다.
20-80MHz 범위에서 작동하고 전리층 산란 현상을 사용하는 가장 널리 사용되는 통신 회선입니다. 전리층을 통한 무선통신은 30MHz 이하의 주파수(파장 10m 이상)에서만 가능하다고 믿었는데, 이 범위가 만재되어 있고 그 안에 있는 채널의 수를 더 이상 늘릴 수 없기 때문에 산란에 대한 관심이 전파의 전파는 이해할 수 있습니다.
이 현상은 초고주파 복사 에너지의 일부가 전리층의 불규칙성에 의해 산란된다는 사실에 있습니다. 이러한 불균일성은 온도와 습도가 다른 층의 기류, 떠돌아다니는 하전 입자, 운석 꼬리의 이온화 생성물 및 기타 아직 제대로 연구되지 않은 소스에 의해 생성됩니다. 대류권은 항상 불균일하기 때문에 전파의 산란 굴절은 체계적으로 존재합니다.
전파의 산란 전파는 어두운 밤에 탐조등의 빛이 산란되는 것과 같습니다. 광선이 더 강력할수록 더 확산된 빛을 제공합니다.
공부할 때 먼 퍼짐초단파의 경우 신호의 가청도가 급격히 증가하는 현상이 나타났습니다. 이러한 무작위 버스트는 몇 밀리초에서 몇 초까지 지속됩니다. 그러나 실제로는 몇 초를 초과하지 않는 중단으로 낮 동안 관찰됩니다. 가청이 증가하는 순간의 출현은 주로 약 100km 고도에서 불타는 운석의 이온화된 층에서 전파가 반사되기 때문입니다. 이 운석의 지름은 몇 밀리미터를 초과하지 않으며 궤도는 몇 킬로미터에 걸쳐 늘어납니다.
에서 운석 궤도주파수가 50-30MHz(6-10m)인 전파는 잘 반사됩니다.
수십억 개의 그러한 운석은 매일 지구 대기로 날아가 고밀도 공기 이온화와 함께 이온화된 흔적을 남깁니다. 이것은 상대적으로 낮은 전력의 송신기를 사용할 때 장거리 무선 링크의 안정적인 작동을 얻을 수 있습니다. 이러한 라인에 있는 스테이션의 필수적인 부분은 메모리 요소가 장착된 보조 직접 인쇄 장비입니다.
각 운석 흔적은 몇 초만 지속되기 때문에 전송은 짧은 버스트에서 자동으로 수행됩니다.
현재 인공 지구 위성을 통한 통신 및 텔레비전 전송이 널리 사용됩니다.
따라서 전파의 전파 메커니즘에 따라 무선 통신 회선은 다음을 사용하여 회선으로 분류할 수 있습니다.
지구 표면을 따라 구부러진 전파의 전파 과정 (소위 지구의또는 표면파);
가시선 내에서 전파가 전파되는 과정( 똑바로파도);
전리층에서 전파의 반사 ( 전리층파도);
대류권에서 전파의 전파 과정 ( 대류권파도);
유성 궤적에서 전파의 반사;
인공 지구 위성으로부터의 반사 또는 재전송;
인공적으로 생성된 가스 플라즈마 형성 또는 인공적으로 생성된 전도성 표면으로부터의 반사.
2.4 다양한 대역의 전파 전파 특징
통신원의 송신기와 라디오 수신기 사이의 공간에서 전파의 전파 조건은 지구 표면의 유한 전도도와 지구 위 매체의 특성에 영향을 받습니다. 이 효과는 파장(주파수)에 따라 다릅니다.
미리아미터그리고 킬로미터 파도 (ADV그리고 DV) 지구와 전리층 모두 전파할 수 있습니다. 수백, 수천 킬로미터에 걸쳐 전파되는 지구파의 존재는 지구 또는 수면에 의한 에너지 흡수가 작기 때문에 이러한 파도의 전계 강도가 거리에 따라 다소 천천히 감소한다는 사실에 의해 설명됩니다. 파동이 길수록 토양의 전도도가 좋아질수록 더 먼 거리의 무선 통신이 제공됩니다.
모래로 된 건조한 토양과 암석은 전자기 에너지를 상당 부분 흡수합니다. 회절 현상으로 인해 전파 될 때 볼록한 지구 표면 주위로 구부러지고 숲, 산, 언덕 등 방해가되는 장애물이 있습니다. 송신기에서 300-400km의 거리에서 시작하여 전리층의 아래쪽 영역 (D 또는 E 층에서)에서 반사 된 전리층 파가 나타납니다. 낮에는 D층의 존재로 인해 전자기 에너지의 흡수가 더욱 중요해집니다. 밤에는 이 층이 사라지면서 통신 범위가 늘어납니다. 따라서 밤에 긴 파도가 통과하는 것이 일반적으로 낮보다 좋습니다. VLF 및 LW의 글로벌 통신은 전리층과 지표면에 의해 형성된 구형 도파관에서 전파되는 파동에 의해 수행됩니다.
SDV-, DV- 대역의 장점:
VLF 및 LW 전파는 수주를 관통하고 일부 토양 구조에서 전파되는 특성이 있습니다.
지구의 구형 도파관에서 전파되는 파도로 인해 수천 킬로미터의 통신이 제공됩니다.
통신 범위는 전리층 교란에 거의 의존하지 않습니다.
이 범위에서 전파의 우수한 회절 특성으로 인해 지구파와 수백, 수천 킬로미터의 통신을 제공할 수 있습니다.
무선 링크 매개변수의 불변성은 수신 지점에서 안정적인 신호 레벨을 보장합니다.
결점SDV-, DV, - 범위:
범위의 고려되는 부분의 효과적인 파동 방사는 파장에 상응하는 치수를 가진 매우 부피가 큰 안테나 장치의 도움으로만 달성할 수 있습니다. 제한된 시간(군사 목적)에 이 크기의 안테나 장치를 구성하고 복원하는 것은 어렵습니다.
실제로 제조된 안테나의 치수는 파장보다 작기 때문에 감소된 효율에 대한 보상은 송신기의 전력을 수백 kW 이상으로 증가시켜 달성됩니다.
이 범위와 상당한 전력에서 공진 시스템의 생성은 출력 단계의 큰 크기를 결정합니다. 송신기, 다른 주파수에 대한 빠른 튜닝의 복잡성;
VLF 및 DV 대역 라디오 방송국의 전원 공급을 위해서는 대규모 발전소가 필요합니다.
VLF 및 LW 범위의 중요한 단점은 저주파 용량입니다.
충분히 높은 수준의 산업 및 대기 소음;
하루 중 수신 지점의 신호 레벨 의존성.
VLF, DV 대역 전파의 실제 적용 범위:
수중 물체와의 통신;
글로벌 백본 및 지하 통신;
라디오 비콘은 물론 장거리 항공 및 해군의 통신.
헥토미터 파도(SV)표면파와 공간파에 의해 전파될 수 있다. 또한, 표면파와의 통신 범위는 장파의 에너지보다 토양에 더 많이 흡수되기 때문에 더 짧습니다(1000-1500km를 초과하지 않음). 전리층에 도달하는 파동은 층에 의해 강하게 흡수됩니다. 디존재하지만 층에 의해 잘 배출될 때 이자형.
중파의 경우 통신 범위가 매우 의존적입니다. ~에서하루 중 시간. 낮에는 중파가 너무 강해 흡수전리층의 낮은 층에서는 하늘파가 실제로 존재하지 않습니다. 나이트 레이어 디그리고 레이어의 맨 아래 이자형사라지므로 중파의 흡수가 감소합니다. 그리고 우주파가 중요한 역할을 하기 시작합니다. 따라서 중파의 중요한 특징은 낮에는 표면파에 의해 통신이 유지되고 밤에는 표면파와 우주파에 의해 동시에 유지된다는 것입니다.
CB 밴드의 장점:
여름의 밤과 겨울의 대부분의 낮 동안 전리층 파가 제공하는 통신 범위는 수천 킬로미터에 이릅니다.
중파 안테나 장치는 매우 효과적이며 이동 무선 통신에도 허용되는 치수를 갖습니다.
이 범위의 주파수 용량은 VLF 및 LW 범위의 주파수 용량보다 큽니다.
이 범위에서 전파의 우수한 회절 특성;
송신기의 전력은 VLF 및 LW 대역의 전력보다 적습니다.
전리층 교란 및 자기 폭풍에 대한 낮은 의존도.
CB 제품군의 단점:
강력한 방송 라디오 방송국이 있는 MW 대역의 혼잡은 광범위한 사용에 어려움을 야기합니다.
제한된 주파수 범위 용량으로 인해 주파수를 조작하기 어렵습니다.
여름 낮에 북동쪽의 통신 범위는 지구파에 의해서만 가능하기 때문에 항상 제한됩니다.
충분히 높은 송신기 전력;
고효율 안테나 장치를 사용하기 어렵고 짧은 시간에 구성 및 복원이 복잡합니다.
충분히 높은 수준의 상호 및 대기 간섭.
CB 전파의 실제 적용 분야; 중파 라디오 방송국은 장거리 항공 및 해군뿐만 아니라 전리층 및 자기 교란으로 인해 널리 사용되는 단파 무선 통신이 손실되는 경우 백업으로 북극 지역에서 가장 자주 사용됩니다.
데카미터 파 (KB) 특별한 위치를 차지합니다. 그들은 지상파와 전리층 파를 모두 전파할 수 있습니다. 이동 라디오 방송국의 일반적인 송신기 전력이 비교적 낮기 때문에 지상파는 주파수가 증가함에 따라 증가하는 상당한 흡수를 지상에서 경험하기 때문에 수십 킬로미터를 초과하지 않는 거리로 전파됩니다.
유리한 조건에서 전리층으로부터의 단일 또는 다중 반사로 인한 전리층 파동은 장거리로 전파될 수 있습니다. 그들의 주요 특성은 전리층의 하부 영역(층)에 약하게 흡수된다는 것입니다. 디그리고 이자형) 및 상위 영역(주로 레이어에 의해 잘 반사됨) 에프2 ... 지상 300-500km의 고도에 위치). 이것은 무한히 넓은 범위의 직접 통신을 위해 상대적으로 저전력 무선국을 사용하는 것을 가능하게 한다.
신호 페이딩으로 인해 전리층 파에 의한 HF 무선 통신 품질의 현저한 저하가 발생합니다. 페이딩의 성질은 주로 수신 사이트에 도달하는 여러 광선의 간섭으로 감소되며, 전리층 상태의 변화로 인해 위상이 지속적으로 변경됩니다.
신호 수신 장소에 여러 빔이 도착하는 이유는 다음과 같습니다.
광선이 받는 각도에서 전리층 조사
전리층과 지구로부터의 다른 수의 반사는 수신 지점에서 수렴합니다.
지구 자기장의 영향으로 복굴절 현상으로 인해 전리층의 다른 층에서 반사되는 두 개의 빔(일반 및 비정상)이 동일한 수신 지점에 도달합니다.
전리층의 불균일성으로 인해 다양한 영역에서 파동의 확산 반사가 발생합니다. 많은 기본 광선의 반사에.
페이딩은 또한 전리층에서 반사될 때 파동의 편광 변동으로 인해 발생할 수 있으며, 이는 수신 지점에서 전기장의 수직 및 수평 성분 비율의 변화로 이어집니다. 편광 페이딩은 간섭 페이딩보다 훨씬 덜 자주 관찰되며 전체 수의 10-15%를 차지합니다.
페이딩의 결과로 수신 지점의 신호 레벨은 수십 배에서 수백 배까지 광범위하게 변할 수 있습니다. 깊은 페이딩 사이의 시간 간격은 임의의 값이며 10분의 1초에서 몇 초까지 다양할 수 있으며 때로는 그 이상으로 변할 수 있으며 높은 수준에서 낮은 수준으로의 전환은 매끄럽거나 매우 급격할 수 있습니다. 빠른 레벨 변경은 종종 느린 변경과 겹칩니다.
전리층을 통한 단파 통과 조건은 해마다 바뀌며 이는 태양 활동의 거의 주기적 변화와 관련이 있습니다. 대기를 이온화하는 방사선의 원천인 흑점(늑대 수)의 수와 면적의 변화와 함께. 최대 태양 활동의 반복 기간은 11.3 ± 4년입니다. 태양 활동이 최대인 해에는 최대 사용 가능 주파수(MUF)가 증가하고 작동 주파수 범위의 영역이 확장됩니다.
그림에서. 2.10은 1kW의 복사 전력에 대한 일일 MUF 및 최소 사용 주파수(LUF) 플롯의 일반적인 제품군을 보여줍니다.
쌀. 2.10 MUF와 NUF의 곡선 과정.
이 일일 차트 제품군은 특정 지역에 해당합니다. 이로부터 주어진 거리에서 통신에 적용 가능한 주파수 범위는 매우 작은 것으로 판명될 수 있습니다. 전리층 예측에는 오류가 있을 수 있으므로 최대 통신 주파수를 선택할 때 소위 최적 작동 주파수(OPF) 라인을 초과하지 않으려고 MUF 라인 아래로 20- 30%. 이로부터 범위의 작업 폭이 더욱 감소되는 것은 물론이다. 최대 사용 가능한 주파수에 접근할 때 신호 레벨의 감소는 전리층 매개변수의 가변성에 의해 설명됩니다.
전리층 상태가 변하기 때문에 전리층 파에 의한 통신은 낮 동안의 올바른 주파수 선택이 필요합니다.
12-30MHz의 주파수를 사용하는 DAY,
아침과 저녁 8-12MHz, 밤 3-8MHz.
그래프는 또한 무선 통신 라인의 길이가 감소함에 따라 적용 가능한 주파수 범위가 감소함을 보여줍니다(밤에 최대 500km 거리의 경우 1-2MHz에 불과할 수 있음).
긴 회선의 무선 통신 조건은 짧은 회선보다 적으며 적합한 주파수 범위가 훨씬 넓기 때문에 짧은 회선보다 유리합니다.
전리층 및 자기 폭풍은 HF 무선 통신 상태(특히 극지방에서)에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 태양에 의해 분출되는 하전 입자 흐름의 영향으로 전리층과 지구 자기장의 교란. 이러한 흐름은 종종 높은 지자기 위도 지역에서 주요 반사 전리층 F2를 파괴합니다. 자기 폭풍은 극지방뿐만 아니라 전 지구적으로 나타날 수 있습니다. 전리층 교란은 주기성을 가지며 27일에 해당하는 축을 중심으로 한 태양의 공전 시간과 관련이 있습니다.
단파는 침묵 영역(데드 존)이 있는 것이 특징입니다. 침묵 영역 (그림 2.8)은 감쇠로 인해 표면파가 도달하지 않는 지역의 장거리 무선 통신에서 발생하며 공간파는 더 먼 거리에서 전리층에서 반사됩니다. 이것은 수평선에 작은 각도로 방사할 때 좁은 빔 안테나를 사용할 때 발생합니다.
HF 대역의 장점:
전리층 파동은 유리한 조건에서 전리층의 단일 또는 다중 반사로 인해 장거리를 이동할 수 있습니다. 그들은 전리층의 하부(D와 E층)에 약하게 흡수되고 상부층(주로 F2층)에서는 잘 반사된다.
무한히 넓은 범위의 직접 통신을 위해 상대적으로 저전력 무선국을 사용할 수 있는 능력;
HF 대역의 주파수 용량은 VLF, DV 및 MW 대역보다 훨씬 커서 많은 수의 라디오 방송국을 동시에 운용할 수 있습니다.
데카미터 파장 범위에 사용되는 안테나 장치는 허용 가능한 치수(움직이는 물체에 설치하는 경우에도)를 가지며 뚜렷한 방향 특성을 가질 수 있습니다. 배포 시간이 짧고 저렴하며 손상 시 쉽게 복구할 수 있습니다.
HF 대역의 단점:
사용되는 주파수가 반사층의 이온화 정도에 따라 무선 통신 라인의 각 길이에 대해 결정된 최대값(MUF) 미만인 경우 전리층파와의 무선 통신을 수행할 수 있습니다.
통신은 송신기의 전력과 사용된 안테나의 이득, 전리층에서 에너지 흡수가 발생하는 경우 수신 지점에서 요구되는 전자기장의 강도를 제공하는 경우에만 가능합니다. 이 조건은 사용 가능한 주파수(LUF)의 하한을 제한합니다.
광대역 작동 모드 및 주파수 조작을 사용하기 위한 주파수 용량이 충분하지 않습니다.
통신 범위가 긴 동시에 작동하는 수많은 라디오 방송국은 큰 수준의 상호 간섭을 생성합니다.
통신 범위가 길기 때문에 적이 고의적인 간섭을 사용하기 쉽습니다.
장거리 통신을 제공할 때 침묵 영역의 존재;
전리층의 반사 층 구조의 가변성, 일정한 교란 및 파동의 다중 경로 전파로 인해 발생하는 신호의 페이딩으로 인한 전리층 파에 의한 HF 무선 통신 품질의 현저한 감소.
HF 전파의 실용화
KB 라디오 방송국은 원격 가입자와의 통신을 위한 가장 광범위한 실용적인 응용 프로그램을 찾습니다.
미터파(VHF)에는 주파수 용량이 큰 주파수 범위의 여러 섹션이 포함됩니다.
당연히 이러한 영역은 전파 전파의 특성에서 서로 크게 다릅니다. VHF 에너지는 지구에 강하게 흡수되기 때문에(일반적으로 주파수의 제곱에 비례), 지구파는 다소 빠르게 감쇠합니다. VHF의 경우 전리층으로부터의 규칙적인 반사가 드물기 때문에 통신은 지구파와 자유 공간에서 전파되는 파동을 사용하여 계산됩니다. 일반적으로 6-7m(43-50MHz)보다 짧은 공간파는 반사되지 않고 전리층을 통과합니다.
VHF 전파는 직선으로 발생하며 최대 범위는 가시 범위에 의해 제한됩니다. 다음 공식으로 결정할 수 있습니다.
여기서 Dmax는 가시선 범위(km)입니다.
h1은 송신 안테나의 높이, m입니다.
h2 - 수신 안테나 높이, m.
그러나 굴절(굴절)로 인해 전파의 전파는 휘게 됩니다. 이 경우 범위 공식에서 계수는 3.57이 아니라 4.1-4.5가 됩니다. 이 공식에서 VHF 통신 범위를 늘리려면 송신기와 수신기 안테나를 더 높게 올릴 필요가 있음을 알 수 있습니다.
송신기 전력의 증가는 통신 범위의 비례 증가로 이어지지 않으므로 이 범위에서 저전력 라디오 방송국이 사용됩니다. 대류권 및 전리층 산란 통신에는 상당한 송신기가 필요합니다.
언뜻보기에 VHF의 지상파에 의한 통신 범위는 매우 작아야합니다. 그러나 주파수가 증가하면 안테나 장치의 효율이 증가하여 지구의 에너지 손실이 보상된다는 점을 명심해야 합니다.
지상파에 의한 통신 범위는 파장에 따라 다릅니다. 미터파, 특히 HF 대역에 인접한 파동에서 가장 긴 범위가 달성됩니다.
미터파에는 속성이 있습니다. 회절, 즉. 지형의 요철 주위를 구부리는 속성. 미터파에서 통신 범위의 증가는 대류권 현상에 의해 촉진됩니다. 굴절, 즉. 폐쇄 경로에서 통신을 보장하는 대류권의 굴절 현상.
미터파의 범위에서 전파의 장거리 전파가 종종 관찰되는데, 이는 여러 가지 이유 때문입니다. 장거리 전파는 산발적인 이온화된 구름의 형성으로 발생할 수 있습니다( 산발적인 층에프). 이 층은 연중 언제든지 나타날 수 있지만 우리 반구의 경우 주로 늦은 봄과 초여름 낮에 나타날 수 있다고 알려져 있습니다. 이 구름의 특징은 매우 높은 이온 농도이며 때로는 전체 VHF 범위의 파동을 반사하기에 충분합니다. 이 경우 수신 지점을 기준으로 한 방사선원의 위치 영역은 가장 자주 2000-2500km의 거리에 있으며 때로는 더 가깝습니다. F 레이어에서 반사된 신호의 강도는 매우 낮은 소스 전력에서도 매우 높을 수 있습니다.
최대 태양 활동 기간 동안 미터파가 장거리 전파되는 또 다른 이유는 규칙적인 F2 층일 수 있습니다. 이 전파는 반사 지점의 조명 시간, 즉 겨울철에 나타납니다. 전리층의 하부 영역에서 파동 에너지의 흡수가 최소일 때. 이 경우 통신 범위는 글로벌 규모에 도달할 수 있습니다.
미터파의 장거리 전파는 고지대 핵폭발 중에도 발생할 수 있습니다. 이 경우 증가된 이온화의 하위 영역 외에도 상위 영역이 나타납니다(Fs 층 수준에서). 미터파는 하부 영역을 관통하여 약간의 흡수를 경험하고 상부에서 반사되어 지구로 돌아갑니다. 이 경우에 적용되는 거리는 100~2500km입니다. 반사된 전계 강도 그것들의파동은 주파수에 따라 다릅니다. 가장 낮은 주파수는 낮은 이온화 영역에서 가장 많이 흡수되고 가장 높은 주파수는 위쪽 영역에서 불완전한 반사를 경험합니다.
KB와 미터파의 경계면은 10m(30MHz)의 파장을 통과합니다. 전파의 전파 특성은 갑자기 변할 수 없습니다. 주파수 영역 또는 섹션이 있어야 합니다. 과도기... 주파수 범위의 이러한 섹션은 20-30MHz의 섹션입니다. 태양 활동이 최소인 수년 동안(활동 단계에 관계없이 야간에도) 이러한 주파수는 전리층파에 의한 장거리 통신에 실질적으로 부적합하며 그 사용은 극히 제한적인 것으로 판명되었습니다. 동시에 표시된 조건에서 이 영역의 파동 전파 특성은 미터파의 특성에 매우 가깝습니다. 이 주파수 섹션이 미터파에 중점을 둔 무선 통신에 사용되는 것은 우연이 아닙니다.
VHF 대역의 장점:
안테나의 작은 치수는 전파 에너지의 빠른 감쇠를 보상하는 뚜렷한 지향성 방사를 실현하는 것을 가능하게 합니다.
전파 조건은 일반적으로 태양 활동뿐만 아니라 시간과 연도에 의존하지 않습니다.
제한된 통신 범위로 인해 표면 영역에서 동일한 주파수를 여러 번 사용할 수 있으며 경계 사이의 거리는 동일한 주파수를 가진 라디오 방송국 범위의 합보다 작지 않습니다.
높은 지향성 안테나로 인한 의도하지 않은(자연 및 인공) 간섭의 낮은 수준 및 옹제한된 통신 범위;
거대한 주파수 용량으로 동시에 작동하는 다수의 스테이션에 방해 전파 방지 광대역 신호를 사용할 수 있습니다.
무선 통신을 위해 광대역 신호를 사용할 때 무선 회선의 주파수 불안정성은 충분합니다. δf = 10 -4;
상당한 에너지 손실 없이 전리층을 관통하는 VHF의 능력은 수백만 킬로미터로 측정된 거리에서 우주 무선 통신을 수행하는 것을 가능하게 했습니다.
고품질 라디오 채널;
자유 공간에서 매우 낮은 에너지 손실로 인해 상대적으로 저전력 무선 방송국이 장착된 항공기 간의 통신 범위는 수백 킬로미터에 이를 수 있습니다.
미터파의 장거리 전파 특성;
송신기의 낮은 전력 및 전력에 대한 통신 범위의 작은 의존성.
VHF 범위의 단점:
가시선에 의해 실질적으로 제한되는 지구파에 의한 단거리 무선 통신;
좁은 빔 안테나를 사용할 때 여러 통신원과 작업하기가 어렵습니다.
원형 지향성 안테나를 사용할 경우 통신 범위, 지능 보호 및 노이즈 내성이 감소합니다.
VHF-Dianazon 전파의 실용화 분야 범위는 특히 일반적으로 상호 간섭 범위가 작기 때문에 많은 라디오 방송국에서 동시에 사용됩니다. 지상파 전파의 특성은 다양한 유형의 이동 물체 사이를 포함하여 전술 제어 링크에서 통신을 위한 초단파의 광범위한 적용을 제공합니다. 행성간 통신.
각 대역의 장단점을 고려할 때, 저전력 무선국에 가장 적합한 범위는 데카미터(KB) 및 미터(VHF) 파장이라는 결론을 내릴 수 있습니다.
2.5 무선 통신 상태에 대한 핵폭발의 영향
핵폭발에서 환경의 원자와 상호작용하는 순간적인 감마선은 폭발 중심에서 방사상 방향으로 주로 고속으로 날아가는 빠른 전자의 흐름과 실질적으로 제자리에 남아 있는 양이온을 생성합니다. 따라서 얼마 동안 공간에서 양전하와 음전하가 분리되어 전기장과 자기장이 발생합니다. 짧은 기간으로 인해 이러한 필드는 일반적으로 전자기 펄스 (에이미) 핵폭발. 존재 기간은 약 150-200밀리초입니다.
전자기 펄스 (핵폭발의 다섯 번째 피해 요인) 특별한 보호 조치가 없으면 제어 및 통신 장비가 손상되고 긴 외부 라인에 연결된 전기 장치의 작동이 중단될 수 있습니다.
통신, 신호 및 제어 시스템은 핵폭발로 인한 전자기 펄스의 영향에 가장 취약합니다. 지상 또는 공중 핵폭발의 EMP가 라디오 방송국의 안테나에 미치는 영향으로 전압이 유도되어 절연 파괴, 변압기, 전선 용융, 피뢰기 고장 , 전자 램프, 반도체 장치, 커패시터, 저항 등의 손상 ...
EMP가 장비에 적용될 때 가장 높은 전압이 입력 회로에 유도된다는 것이 확인되었습니다.트랜지스터와 관련하여 다음과 같은 의존성이 관찰됩니다. 트랜지스터의 이득이 높을수록 유전 강도가 낮아집니다.
무선 장비의 정전압 절연 강도는 2-4kV 이하입니다. 핵폭발의 전자기 펄스는 수명이 짧다는 점을 고려할 때 보호 장비가 없는 장비의 극한 내력은 약 8-10kV로 더 높게 간주될 수 있습니다.
테이블 도 1은 핵폭발 시 무선국의 안테나에서 10kV 및 50kV를 초과하는 장비의 위험 전압이 유도되는 대략적인 거리(km)를 보여줍니다.
1 번 테이블
더 먼 거리에서 EMR의 효과는 멀지 않은 낙뢰 방전의 효과와 유사하며 장비에 손상을 일으키지 않습니다.
무선 장비에 대한 전자기 펄스의 영향은 특별한 보호 조치를 적용하는 경우 급격히 감소합니다.
보호하는 가장 효과적인 방법구조물에 위치한 무선 전자 장비는 내부 전선 및 케이블에 유도되는 전압의 크기를 크게 줄이는 전기 전도성(금속) 스크린을 사용합니다. 낙뢰 보호 수단과 유사한 보호 장비가 사용됩니다. 배수 및 잠금 코일이 있는 피뢰기, 퓨즈 링크, 분리 장치, 라인에서 장비를 자동으로 분리하기 위한 회로.
좋은 보호 조치또한 한 지점에서 장비의 안정적인 접지입니다. 무선 엔지니어링 장치의 구현은 각 블록과 전체 장치를 전체적으로 보호하여 블록별로 효과적입니다. 이를 통해 고장난 장치를 중복 장치로 신속하게 교체할 수 있습니다(가장 중요한 장비의 경우 주요 장치가 손상되면 장치가 자동 전환으로 복제됨). 어떤 경우에는 셀레늄 원소와 안정제를 사용하여 EMP로부터 보호할 수 있습니다.
또한, 적용할 수 있는 보호 입구 장치, 회로의 과전압에 반응하는 다양한 릴레이 또는 전자 장치입니다. 전자기 펄스에 의해 라인에 유도된 전압 펄스가 도착하면 장치의 전원을 끄거나 단순히 작동 회로를 차단합니다.
보호 장치를 선택할 때 EMP의 영향은 방대함, 즉 폭발 영역에 갇힌 모든 회로에서 보호 장비의 동시 작동이 특징이라는 점을 염두에 두어야 합니다. 따라서 적용된 보호 체계는 전자기 펄스가 종료된 직후 회로의 작동을 자동으로 복원해야 합니다.
핵폭발 중 라인에서 발생하는 전압의 영향에 대한 장비의 저항은 라인의 올바른 작동과 보호 장비의 서비스 가능성에 대한 주의 깊은 모니터링에 크게 좌우됩니다.
에게 중요한 작동 요구 사항 라인 절연 및 장비의 입력 회로의 전기적 강도에 대한 주기적이고 시기적절한 점검, 새로운 전선 접지의 적시 식별 및 제거, 피뢰기, 퓨즈 링크 등의 서비스 가능성 모니터링이 포함됩니다.
고고도 핵폭발 증가 된 이온화 영역의 형성과 함께. 최대 약 20km 고도에서의 폭발에서 이온화된 영역은 먼저 발광 영역의 크기에 의해 제한되고 그 다음에는 폭발 구름에 의해 제한됩니다. 20-60km 고도에서 이온화된 영역의 크기는 특히 이 고도 범위의 상한 경계에서 폭발 구름의 크기보다 약간 더 큽니다.
높은 고도에서의 핵폭발에서는 이온화가 증가한 두 영역이 대기에 나타납니다.
첫 번째 영역 탄약의 이온화 물질과 충격파에 의한 공기의 이온화로 인해 폭발 지역에 형성됩니다. 수평 방향으로이 영역의 치수는 수십 및 수백 미터에 이릅니다.
두 번째 영역 증가된 이온화는 공기에 의한 투과 방사선 흡수의 결과로 고도 60-90km에서 대기 폭발 중심 아래에서 발생합니다. 투과 방사선이 이온화를 생성하는 거리는 수평 방향으로 수백, 심지어 수천 킬로미터입니다.
고지대 핵폭발로 인한 이온화 증가 영역은 전파를 흡수하고 전파 방향을 변경하여 무선 장비 작동에 심각한 지장을 초래합니다. 이 경우 무선 통신이 중단되고 경우에 따라 완전히 중단됩니다.
고지대 핵폭발의 전자기 펄스의 손상 효과의 특성은 기본적으로 지상 및 공중 폭발의 EMP의 손상 효과 특성과 유사합니다.
고고도 폭발의 전자기 펄스의 손상 효과에 대한 보호 조치는 지상 및 공기 폭발의 EMP에 대한 보호 조치와 동일합니다.
2.5.1 이온화 및 전자기 복사에 대한 보호
고고도 핵폭발(HNE)
RS 간섭은 짧은 지속 시간(10-8초)의 강력한 전자기 펄스 방출과 대기의 전기적 특성 변화와 함께 핵무기 폭발의 결과로 발생할 수 있습니다.
EMP(라디오 플래시) 발생:
먼저 , 폭발로 인한 이온화 방사선의 영향으로 형성된 방전 구름의 비대칭 확장의 결과로;
두 번째로 , 폭발 생성물에서 형성된 전도성이 높은 가스(플라즈마)의 급속한 팽창으로 인해.
우주에서 폭발한 후에는 고도로 이온화된 구체인 불덩어리가 생성됩니다. 이 구는 지구 표면 위로 빠르게 팽창하여(약 100-120km/h의 속도로) 잘못된 구성의 구로 변형되고 구의 두께는 16-20km에 이릅니다. 구체의 전자 농도는 105-106 전자 / cm3에 도달할 수 있습니다. 즉, 전리층의 일반 전자 농도보다 100-1000배 높습니다. 디.
고도 30km 이상의 고고도 핵폭발(HNE)은 장기간에 걸쳐 넓은 지역에서 대기의 전기적 특성에 큰 영향을 미치므로 전파의 전파에 강한 영향을 미친다.
또한 IYE 과정에서 발생하는 강력한 전자기 펄스는 유선 통신 라인에 최대 10,000~50,000V의 고전압과 수천 암페어의 전류를 유도합니다.
EMP의 위력은 너무 커서 에너지가 지구를 최대 30m까지 관통하고 폭발 진원지에서 반경 50~200km 이내에 EMF를 유도할 수 있을 만큼 크다.
그러나 IJW의 주요 효과는 폭발 중에 방출되는 엄청난 양의 에너지와 중성자, X선, 자외선 및 감마선의 강렬한 플럭스가 대기 및 전리층에서 전자 밀도가 증가하여 전파를 흡수하고 제어 시스템 기능의 안정성이 손상됩니다.
2.5.2 IJV의 특징적인 징후
EYE는 주어진 지역이나 그 근처에 있으면 HF 파장 범위에서 멀리 있는 스테이션의 수신이 즉시 중단됩니다.
통신이 끊기는 순간 전화기에서는 짧은 딸깍 소리가 들리고 그 다음에는 수화기 자신의 소음과 벼락 같은 약한 딱딱거리는 소리만 들린다.
HF에서 통신이 종료된 후 몇 분 후에 VHF의 미터 범위에 있는 멀리 있는 스테이션의 간섭이 급격히 증가합니다.
레이더의 범위와 좌표 측정의 정확도가 감소합니다.
전자적 수단의 보호를 위한 기초는 주파수 범위의 올바른 사용과 IYA 사용의 결과로 발생하는 모든 요소입니다.
2.5.3 기본 정의:
반사된 전파 (반사파 ) 두 매체 사이의 경계면 또는 매체의 이질성에서 반사된 후 전파되는 전파입니다.
직접 전파 (직선파 ) 소스에서 수신 장소로 직접 전파되는 전파입니다.
지상파 (지구파 ) - 직접파, 지구에서 반사된 파동 및 표면파를 포함하는 지구 표면 근처에서 전파되는 전파;
전리층 전파 (전리층파 ) - 전리층으로부터의 반사 또는 산란의 결과로 전파되는 전파;
전파의 흡수 (흡수 ) - 환경과의 상호 작용의 결과로 열 에너지로의 부분적 전이로 인한 전파의 에너지 감소;
다중 경로 (다중 경로 ) - 여러 경로를 따라 송신 안테나에서 수신 안테나로 전파의 전파;
레이어의 유효 반사 높이 (유효 높이 ) 이온화된 층으로부터의 전파 반사의 가상 높이는 전파의 높이와 길이에 대한 전자 농도의 분포에 따라 결정되며, 동안 반사된 전리층파의 송수신 사이의 시간을 통해 결정됩니다. 전체 경로를 따라 전파의 전파 속도가 진공에서 빛의 속도와 같다는 가정 하에 수직 사운딩;
전리층 점프 (뛰다 ) 지구 표면의 한 지점에서 다른 지점으로 전파가 전파되는 경로이며, 전리층에서 한 번의 반사가 동반되는 통로입니다.
최대 사용 가능 주파수 (MUF) - 특정 조건에서 주어진 시간에 주어진 지점 사이에 전파의 전리층 전파가 있는 전파 방출의 가장 높은 주파수, 이것은 전리층에서 여전히 반사되는 주파수입니다.
최적의 작동 주파수 (오크) - 특정 지구 물리학 조건에서 안정적인 무선 통신이 수행될 수 있는 IF 미만의 무선 방출 주파수. 일반적으로 ORF는 MUF보다 15% 낮습니다.
수직 전리층 사운딩 (수직 사운딩 ) - 방사 및 수신 지점이 정렬된 경우 지구 표면에 대해 수직으로 위쪽으로 방사되는 무선 신호를 사용하는 전리층 사운딩
전리층 교란 - 일반적으로 주어진 지리적 조건에 대한 평균 이온화 특성의 변화를 초과하는 대기의 이온화 분포 위반
전리층 폭풍 - 고강도의 장기간 전리층 교란.
무선 시스템의 범위를 결정할 때 대기에서 전파되는 동안 전파의 흡수 및 굴절, 전리층으로부터의 반사, 무선 신호가 전파되는 경로를 따라 기본 표면의 영향을 고려해야 합니다 .
이러한 요인의 영향 정도는 주파수 범위와 무선 시스템의 작동 조건(시간, 지리적 영역, 송신기 및 수신기 안테나 높이)에 따라 다릅니다.
전파의 흡수와 굴절의 영향은 대류권이라고 불리는 대기의 하부 주층에서 가장 중요합니다. 대류권은 극지방에서 최대 8-10km, 열대지방 위도에서 최대 16-18km 높이로 확장됩니다. 수증기의 주요 부분은 대류권에 집중되고 구름과 난류가 형성되어 전파 전파, 특히 레이더 및 단거리 무선 항법에 사용되는 밀리미터, 센티미터 및 데시미터 범위의 전파에 영향을 미칩니다.
전리층의 전파 반사는 항법 및 통신 시스템에 사용되는 데카미터 및 장파에 가장 큰 영향을 미칩니다.
나열된 요인의 영향을 간략하게 살펴보겠습니다.
대류권에서 전파 감쇠의 영향은 산소와 수증기 분자, 대기수상체(비, 안개, 눈) 및 고체 입자에 의한 흡수와 관련이 있습니다. 흡수 및 산란은 지수 법칙에 따라 거리에 따라 전파의 전력 플럭스 밀도를 감소시킵니다. 즉, 입력의 신호 전력은 요인에 의해 감쇠됩니다. 감쇠 계수의 값은 감쇠 계수와 전파 D가 이동한 거리에 따라 다릅니다. 전체 경로의 계수가 일정하고 수동 응답이 있는 능동 레이더의 경우를 고려하면 신호 전력은 다음과 같습니다. 감쇠로 인해 수신기 입력이 감소합니다.
라고 표현하면, 그 다음. 대기에 대기 중 유성체 및 기타 입자가 있는 경우 감쇠 계수는 분자에 의한 산소 및 수증기 흡수와 액체 및 고체 입자의 영향으로 인해 발생하는 부분 감쇠 계수의 합입니다. 대기에서의 분자 흡수는 주로 공명에 가까운 주파수에서 발생합니다. 산소와 수증기를 제외한 대기의 모든 기체의 공명선은 전파의 범위 밖에 있으므로 분자에 의한 산소와 수증기의 흡수만이 RTS의 범위에 큰 영향을 미칩니다. 수증기 분자에 의한 흡수는 파도에서 최대이고 산소 분자에 의한 흡수는 파도에서 최대입니다.
따라서 분자 흡수는 센티미터, 특히 밀리미터 파장 범위에서 중요하며, 여기서 전파 시스템, 특히 반사 신호에 대해 작동하는 레이더 시스템의 범위를 제한합니다.
전파 중에 신호 에너지가 손실되는 또 다른 이유는 주로 빗방울과 안개에 의한 전파의 산란입니다. 드롭 반경의 비율이 클수록 , 파장에
, 파장에 , 모든 방향으로 소산되기 때문에 에너지 손실이 커집니다. 이 산란은 주파수의 4제곱에 비례하여 증가합니다.
물의 유전 상수는 어디에 있습니까?
액적의 직경과 단위 부피당 수를 알면 감쇠 계수를 결정할 수 있습니다. 참고 서적에서 강우 계수는 일반적으로 강도와 파장에 따라 표시됩니다. 센티미터 범위에서 감쇠 계수는 신호 주파수의 제곱에 대략 비례하여 변합니다. mm / h의 주파수에서 동일한 강우량의 주파수에서.
안개 속 전파의 감쇠는 안개 속 물의 농도에 정비례합니다. 우박과 눈으로 인한 전파의 감쇠는 비나 안개로 인한 것보다 훨씬 적으며 일반적으로 무시됩니다.
감쇠를 고려한 레이더의 최대 범위는 다음 공식으로 찾을 수 있습니다.
여유 공간의 범위를 알고 있는 경우. 이 방정식은 대수 형식으로 표시하여 그래픽으로 풀 수 있습니다. 간단한 변환 후에 우리는
범위의 상대적 감소를 나타내고 그래픽 솔루션에 편리한 형식으로 방정식을 작성해 보겠습니다.
그림 9.4는 given과 to find를 허용하는 종속성을 보여줍니다.
대기에서 전파의 굴절의 영향. 전파의 굴절(굴절, 곡률)은 전기 매개변수가 변화하는 매체를 통과할 때 전파 전파가 직선에서 전파되는 편차입니다. 매질의 굴절 특성은 유전 상수에 의해 결정되는 굴절률을 특징으로 합니다. 대기의 굴절률과 함께 고도에 따라 변합니다. 높이에 따른 변화율은 구배를 특징으로 하며, 그 값과 부호는 굴절을 특징으로 합니다.
굴절이 없을 때. 그렇다면 굴절은 음수로 간주되고 전파의 궤적은 지구 표면에서 멀어지게 구부러집니다. 굴절은 양의 값이고 전파의 궤적은 지구 쪽으로 구부러져 전파에 의해 구부러지고 무선 시스템의 범위, 특히 선박 및 낮은 레이더 탐지 범위가 증가합니다. 날아다니는 것들.
대기의 정상 상태, 즉 굴절은 양수이므로 전파 지평선의 범위가 증가합니다. 정상적인 굴절의 영향은 라디오 지평선 범위의 증가와 동일한 요소만큼 지구의 반지름의 명백한 증가에 의해 고려됩니다. 전파 궤적의 곡률 반경은 기울기에 반비례합니다. 전파 궤적의 곡률 반경이 지구의 반지름과 같을 때 수평으로 향하는 전파는 지구 표면과 평행하게 전파되어 지구 주위를 휘게 합니다. 이것은 레이더 범위의 상당한 증가가 가능한 임계 굴절의 경우입니다.
대류권의 비정상적인 조건(압력, 습도, 온도의 급격한 증가)에서는 전파 궤적의 곡률 반경이 지구의 반경보다 작아지는 초굴절도 가능합니다. 이 경우 레이더 안테나와 물체가 도파관 채널을 형성하는 대류권 층 내 높이에 위치하면 대류권에서 매우 먼 거리에 걸친 전파의 도파관 전파가 가능합니다.
기본 표면의 영향입니다. 대기 굴절 외에도 전파의 회절로 인해 지표면 주위의 굽힘이 발생합니다. 그러나 그림자 영역(수평선 너머)에서는 기본 표면의 손실로 인해 전파의 강도가 급격히 감소하며, 이는 무선 신호의 주파수가 증가함에 따라 급격히 증가합니다. 따라서 1000m 이상의 파도에서만 표면파, 즉 지구 표면을 감싸는 파도가 시스템의 긴 범위(수백에서 수천 킬로미터)를 제공할 수 있습니다. 따라서 장거리 RNS는 장파 및 초장파 범위의 파동을 사용합니다.
표면파의 감쇠는 해수면과 모래 또는 산악 사막의 경우 유전 상수와 밑에 있는 표면의 전기 전도도에 따라 달라집니다. 동시에 0.0001 - 5 S / m 범위에서 다양합니다. 토양 전도도가 감소하면 감쇠가 급격히 증가하므로 전파가 해상에 전파될 때 가장 큰 작용 범위를 제공하며 이는 해상 무선 항법에 필수적입니다.
기본 표면의 영향은 전파 전파의 위상 속도도 기본 표면의 매개변수에 따라 달라지기 때문에 RNS의 범위뿐만 아니라 정확도에도 영향을 미칩니다. 위상 속도 보정의 특수 맵은 기본 표면의 매개 변수에 따라 생성되지만 이러한 매개 변수는 시간과 날짜, 심지어 날씨에 따라 변경되기 때문에 이러한 매개 변수의 변화로 인해 발생하는 위치 오차를 완전히 제거하는 것은 거의 불가능합니다. 전파 전파의 위상 속도.
길이가 10m를 넘는 전파는 전리층에서 단일 또는 다중 반사의 결과로 수평선 너머로 전파될 수 있습니다.
전리층에 의한 전파 반사의 영향. 전리층에 의해 반사되어 수신 안테나에 도달하는 전파를 공간이라고 합니다.
이러한 파동은 단파(데카미터) 범위의 통신 시스템에 사용되는 매우 긴 범위를 제공합니다. 우주파에서 일부 표적(핵폭발 및 미사일 발사)의 초장거리 레이더 탐지도 표적에 의해 반사된 신호를 사용하여 수행되며 전파 경로에서 전리층과 지구 표면에서 하나 이상의 반사를 경험합니다. 이러한 신호를 수신하는 현상(카바노프 효과)은 1947년 소련 과학자 NI 카바노프에 의해 발견되었습니다. 이 효과를 기반으로 하는 레이더를 전리층 또는 지평선 너머의 레이더라고 합니다. 기존 레이더와 같이 10~15m의 파장에서 운용하는 스테이션에서 목표 범위는 신호 지연 시간에 의해 결정되며 방향성은 지향성 안테나를 사용하여 고정됩니다. 전리층의 불안정성으로 인해 이러한 스테이션의 정확도가 낮고 전파 경로를 따라 전파의 산란 및 흡수로 인한 손실을 고려하기 어렵기 때문에 작동 범위 계산이 어려운 작업입니다. 뿐만 아니라 지구와 전리층에서 반사될 때도 마찬가지입니다. 이 경우 전파의 편파면의 변화로 인한 손실도 고려해야 합니다.
여러 가지 이유로 전리층 고도의 의존성은 신호 지연의 예측할 수 없는 변화를 초래하여 무선 항법에 하늘파를 사용하기 어렵게 만듭니다. 또한, 공간과 표면파의 간섭은 표면 신호의 왜곡을 초래하고 위치 정확도를 감소시킵니다.
결론적으로 지상 기반의 글로벌 항법 시스템에서 사용되는 길이 10~30km의 미리미터(초장파) 범위의 전파 전파 특성을 살펴보자. 이 파동은 밑에 있는 표면에 잘 흡수되지 않으며 밤과 낮 모두에서 전리층뿐만 아니라 전리층에서도 잘 반사됩니다. 그 결과, 지구 표면과 전리층으로 둘러싸인 도파관처럼 매우 긴 파동이 지구 주위로 매우 먼 거리에 걸쳐 전파됩니다. 동시에 전파 속도 및 위상 변이의 변화를 예측할 수 있어 외해에서 항해하기에 충분한 위치 정확도를 보장합니다.
현재 위성 RNS는 위성 궤도의 높은 고도로 인해 전리층을 자유롭게 통과하는 데시미터 파를 사용하여 장거리에서 직접적인 "가시성"을 제공하는 글로벌 항법에 사용됩니다. 글로벌 SRNS의 경우, 지구와 가까운 전체 공간을 덮습니다.
자유 공간 레이더 범위 방정식을 작성하십시오.
레이더 스테이션의 범위는 파장에 따라 어떻게 달라지나요?
지구 표면에서 반사되는 전파는 레이더 범위에 어떤 영향을 줍니까?
저지대 물체를 감지하는 특징은 무엇입니까?
레이더 신호의 전파 감쇠의 주요 원인은 무엇입니까?
mm / h ()의 강우 조건에서 작동하는 3 센티미터 범위 레이더의 범위를 결정하십시오. 여유 공간의 레이더 범위.
어떤 조건에서 전파의 굴절로 인해 레이더 범위가 비정상적으로 증가합니까?
RNS의 작동에 대한 기본 표면의 영향은 무엇입니까?
"카바노프 효과"란 무엇이며 실제로 어떻게 적용됩니까?
VLF 전파가 글로벌 지상 기반 RNS에 사용되는 이유는 무엇입니까?
