Въпреки че от феновете трябва само един бегъл запознаване с физиката на йоносферата, по-подробен оглед на това може значително да увеличи удоволствието от хобито си.
Радио комуникация чрез йоносферата - вълнуващо и важно средство за създаване комуникации на дълги разстояния. Хиляди любители и търговски оператори всеки ден използват йоносферата да достигне над обширни райони. Въпреки това, за да се възползват напълно от този начин на разпределение, ние трябва да разберем, че физиката се крие зад тази магия. Да знаеш кога да слуша това, което честота се използва най-добре и къде може да се очаква пристигането на сигнала, тя позволява опитен DX'epy работа с отдалечени станции. Без съмнение, знание за разпределение физика и "усещане" на условията, съществуващи във всяка гама - много ценно качество, за всеки радио оператор.
Преди да разгледа процеса на отражения на сигнала от йоносферата, че е необходимо да кажа няколко думи за това, къде се случва, отражението и как кът размисъл.
Цялата атмосфера може да бъде разделена на няколко различни слоя с различни свойства. Най-често използваните имената на тези слоеве са показани на Фигура 1. Тя може да се види, че тропосферата - е най-близо до Земята от атмосферата, простираща се във височина на разстояние от около 10 км. На височини между 10 и 50 км. ние откриваме стратосферата, който е известен в озоновия слой (на височина на около 20 км.).
В случай на KB-връзки най-важната роля на йоносферата, а тропосферата играе ключова роля в комуникациите на VHF и UHF. Йоносферата обхваща няколко атмосферни слоеве и се простира на височина от около 50 до 650 km.
Името му е получил йоносферата, защото има йони в този регион на атмосферата. В повечето от атмосферни молекули съществуват в свързано състояние и са електрически неутрален. В йоносферата слънчевата радиация (обикновено ултравиолетовата област) е толкова силна, че пада върху молекулата, той ги разцепва (йонизира) и електрони са безплатни. Резултатът е положителен йон ( "намерено се кратко" електрон молекула) и свободен електрон. Въпреки че името на тази област на атмосферата даде йони, основното влияние върху разпространението на радиовълните, че в действителност, електроните.
Броят на свободните електрони (Фигура 2) започне да се увеличава от височина около 30 км. обаче, електронната плътност става достатъчно, за да повлияе на радиовълни, като се започне само от височина около 60 км. Ние често си представя йоносферата се състои от няколко различни слоеве. Въпреки че е удобно, за да обясни някои явления, тя все още не е напълно точна, защото йонизираните молекули (свободни електрони) са на разположение във всички йоносферата. В действителност, слоевете са най-добре се мисли като върхове ниво йонизация.
За да бъде в състояние бързо да влезе в отделни слоеве, върховете или областта, ние ги означават буквите D, E и F (има и слой C, обаче, нивото на йонизация в него толкова ниска, че не влияе на радиовълните).
Най-ниската слой е D - на височина между 50 и 80 км. Той е бил там по време на деня, когато той попада слънчева радиация. Тъй като плътността на въздуха при такива височини все още достатъчно големи, йони и електрони рекомбинират е относително бързо. След залез слънце, когато слънчевата радиация е блокиран от Земята, нивото на свободни електрони бързо се понижава и слой D, значително се губи. Следващият слой, разположен над слоя на D, наречен слой Д. Тя може да бъде открито на височина между 100 и 125 км. Тъй електрони, така и йони се рекомбинират достатъчно бързо след ниво залез йонизация пада бързо. И въпреки че някои ниво на остатъчна йонизация е, всъщност, Е слой изчезва през нощта. За дълго разстояние свързва най-важната роля на влакното F. През деня, тя често се извършва на два подслоя, които се отнасят като F1 и F2 (Фигура 3). През нощта, и двата слоя отново се слеят в един слой F. Височината на слоя F е много различно и зависи от времето на деня, сезона и слънчеви условия. Лято слой F1 може да бъде разположена на височина от 300 км. слой F2 - на височина от 400 км. или по-висока. През зимата, тези цифри могат да бъдат, съответно, на 100 км. и 200 км. През нощта на слоя F обикновено е на височина 250 - 300 km. Въпреки това, всички тези цифри са много, свързани и те трябва да се разглеждат като само прогнози. Както и в D и F ниво слоеве йонизация F слой попада нощ. Въпреки това, тъй като този слой е много по-висока и плътността на въздуха в нея много по-малко рекомбинация се провежда много по-бавно. Тъй йонизация се поддържа през цялата нощ, този слой може да въздейства на разпространението на радио сигнали.
Слънце и йоносфера
Едва ли е изненадващо, че слънчевата активност влияе върху йоносферата. Основният фактор е броят на видимите слънчеви петна. Тези петънца се появяват като тъмно (относително) зона, която може да се види, ако се проектира изображението на Слънцето на екран или на лист хартия. Те оказват влияние върху йоносферата от причината, че районът около тях отделят голямо количество ултравиолетова радиация - основното йонизация фактор.
Броят на слънчевите петна се променя с период от 11 години (въпреки че е доста приблизителен модел). Това означава, че йоносферни условия (а оттам и разпространение) варират в синхрон с този цикъл. В най-ниската точка в цикъла на HF-голяма от около 20 MHz йоносферно размножаване не може да се случи. Близо до пика на 11-годишен активност, могат да бъдат активни при честота 50 MHz и по-горе.
Повърхностните и въздушни вълни
Сигналите в диапазона от средни и къси вълни се разпространяват в два основни начина - и вълни пространствени повърхност.
Повърхностно вълна се случва, когато сигналът преминава от предавателя във всички посоки. Вместо да се разшири по права линия (а не да се чува извън видимия хоризонт), радио тенденция да следват извивката на Земята (Фигура 4). Това се дължи на факта, че в земната повърхност, предизвикана течения, които бавно вълна предните близо до повърхността. В резултат на тази форма на сигнала е наклонена надолу, което му дава възможност да следва извивката на земята и се разпространява над хоризонта.
С някои изключения, връзката чрез вълна повърхност обикновено се използва за сигнали с честоти под 2 MHz ... 3. При по-високи честоти, то не се използва поради растежа на затихване с честота; като резултат, връзката става ненадеждни. Това е добре видно от факта, че късовълнови станции с помощта на повърхността на вълната могат да бъдат чути само на къси разстояния. В същото време, средни вълни станции чува при много по-големи разстояния - типичен мощен AM радио станция обхваща района на сто мили, може би повече. Пълно покритие се влияе от много фактори, включително мощността на предавателя, антена тип и характер на повърхността, върху която сигналите пътуват.
Сигнали могат също така да се откъснат от повърхността на земята и се простират към йоносферата. Както ще видим по-долу, някои от тях да се върне на земята.
Първият слой, който се среща в пътя на сигнала - този слой Г. Той действа като атенюатор, особено при ниски честоти, тъй като затихване е обратно пропорционална на квадрата на честотата. Това означава, че нивото на удвояване на честота затихване се намалява от четири. Затова се стремим да се предотврати проникването на нискочестотни сигнали на по-високите слоеве, освен през нощта, когато слой D изчезва.
Затихване сигнали преминават през слой D е така, защото те причиняват колебания на свободни електрони. Когато това се случи, електрони се сблъскват с молекулите на разходите на една малка част от енергията и dissipat- размер, пропорционален на радио енергия.
Лесно е да се види, че нивото на затихване зависи от броя на сблъсъци, настъпили. Този номер, от своя страна, зависи от много други фактори. Един от най-очевидното е броя на наличните газови молекули. По-голямо количество газ молекули е повече сблъсъци и увеличаване на затихване.
Също така важно ниво на йонизация и честотата на радио сигнал. С увеличаване на честотата, с дължина на вълната намалява и броят на сблъсквания между свободни електрони и газови молекули намалява. Ето защо, нискочестотни сигнали са отслабени много по-високи.
Слоеве E и F
Когато сигналът попада в Е слоеве и F, тя ги кара както в слой D, трептения на свободни електрони. Въпреки това, има плътността на въздуха е много по-ниски и много по-малко сблъсъци. Следователно, има много по-малко енергия се губи, и тези слоеве отразяват на радиосигналите съвсем различен начин. По-малко сблъсък с газови молекули и по-малко загуба на енергия, електроните са повторно излъчват него. Тъй като сигналът се разпространява в зоната с увеличаване на електронна плътност, по-нататък сигналът прониква в слоя, толкова повече се пречупва от зоната с висока плътност на площ с ниска плътност. HF на пречупване достатъчно често, за да изпрати сигнал обратно към Земята. В резултат на това тя изглежда така, сякаш слой от "отразява" сигнал. Тези "размисъл" зависи от радиочестотния и ъгъл на падане. С увеличаване на честотата, стойността на пречупване намалява и накрая постига честотата, за които сигнали преминават през и да достигне следващия слой. Накрая, тази честота се постига, когато сигналите преминават през всички слоеве и оставят пространство (фиг.5).
промяна на честотата
няколко скока
Въпреки, че отражението от Е слоеве и F се припокриват значителни разстояния, това не обяснява как сигналът може да достигне до втората половина на земното кълбо. Покриване на целия свят разпространението изисква множество отражения. Земята клю- мощност метални действа като рефлектор за връщане на земята от сигнали йоносфера, тя ги връща обратно към йоносферата, където те се отразява обратно към земята (Фигура 7). По този начин на сигнала може да се разпространява по целия свят (или дори в няколко посоки). Свойствата на повърхността на земята са от голямо значение. Desert - лоши отражатели, но океаните са много ефективни. Това означава, че сигналите, отразени от Атлантическия океан, например, ще бъдат много по-силни от сигнали, отразени от области като пустинята Сахара. Освен това загубите, причинени от отражение от повърхността, сигнали опит затихване всеки път, когато те преминават през слой D. Действително, отслабване в слой D е много важно, особено като се има предвид, че сигналите преминават през двуслоен D за всеки "пътуване" тяхната слой е или F. в допълнение, високите честоти са по-удобни за използване, тъй като те са отразени от F2 слой и следователно изисква по-малък брой отражения, а също така изпитват минимална абсорбция в слоя D. Това означава, че при равни други условия, сигнал с честота 28 MHz, например, ще бъде по-силна, отколкото честотата на сигнала на 14 MHz (когато връзката е установен в двете честоти).
Разстоянието от скока и "мъртва" зона
Разстоянието от скока и "мъртва" зона - много важни понятия за йоносферни размножаване. Разстоянието по земната повърхност, на която се разпространява сигнал от отражение от йоносферата, наречен скок разстояние (Фигура 8). Налице е също така една област, която се нарича "мъртва" зона. повърхностни вълни сигнали, дължащи се на затихване да се чуят само в рамките на определено разстояние от предавателя. Сигналите се разпространят към йоносферата, не може да бъде отразено, преди те да стигнат до йоносферата. В същото време те преминават разстоянието, които са много по-големи от тези, в които вълна на повърхността изчезва напълно. Това води в регион, където не могат да бъдат чути сигналите. Тази област се нарича "мъртва" зона. Това е особено изразен в продължение на високочестотни сигнали, за които вълна на повърхността се разпада много бързо, и скок разстояние могат да имат стойност на хиляда или повече мили.
I.POOLE (G3YWX)
QST, 11/99. Превод от А. Belsky.
Свързани статии