Р
Радиолюбитель
Гость
Закономерности распространения радиоволн, прямая, земная, отраженная волна. Влияние местных условий, времени суток, сезона, солнечной активности. Шумы и помехи. Влияние вида модуляции на дальность связи.
Выделенный для гражданской радиосвязи диапазон частот 27 МГц - наименее подходит для обеспечения надежной, устойчивой радиосвязи. Он находится между коротковолновым (КВ) и ультракоротковолновым (УКВ) диапазонами, и обладает свойствами того и другого.
Подобно УКВ, используемым в телевизионном вещании, Си-Би радиоволны распространяются подобно лучу света по прямой от передающей антенны к приемной антенне (прямая волна).
Расстояние прямой видимости в км, с учетом кривизны земли, можно рассчитать по формуле:
Формула 1, 1K
где Н1 и Н2 – высоты подвеса антенн в точках передачи и приема в м. Эта формула хорошо применима для расчета дальности связи прямой волной.
В то же время, Си-Би радиоволна, имея длину около 11 м, способна распространяться вдоль поверхности земли, огибая ее, что позволяет ей распространяться несколько дальше зоны прямой видимости (земная волна). Зона радиовидимости при этом может быть рассчитана по формуле:
Формула 2, 1K
Например, при установке одной антенны на крыше 9 этажного дома (Н1=30м), а второй антенны – на даче (Н2=10м), расчетная зона радиовидимости оказывается равной rr=36 км. Дальность связи зависит от многих факторов: высоты установки антенн над уровнем окружения, геодезической высоты точки установки, вида используемых антенн, поляризации излучения (горизонтальной или вертикальной), мощности передатчика, уровня помех в точке приема, наличия преград на трассе связи, вида используемой модуляции и даже погодных условий.
Дальность радиосвязи в условии города или сельской местности
Практически дальность связи при АМ или ЧМ модуляции при мощности передатчика 4-10 Вт ориентировочно можно определить по среднестатистическим оценкам, т.к. зависит от многих фактоpов:
поpтативка - поpтативка -1,5-7 км
поpтативка - авто - 3-10 км
поpтативка - база (стационаp) - 5-15 км
авто - авто - 10-20 км
авто - база (стационар) - 15-40 км
база (стационаp) - база (стационаp) - 20-80 км
(см. рисунок ниже).
Использование однополосной модуляции увеличивает дальность на 50-75%. Начинающие пользователи иногда думают, что, если они связались на 20 км при мощности 10 Вт, то на 100 Вт они свяжутся на 200 км. Это заблуждение! Если в зоне прямой радиовидимости при увеличении расстояния в 2 раза сигнал уменьшается в 4 раза, то за ее пределами затухание земной волны возрастает более резко. Так, для увеличения дальности с 40 до 80 км при прочих равных условиях эквивалентную излучаемую мощность необходимо увеличить в 100 раз, а с 40 до 100 км - в 1000 раз!
Достаточно уверенная связь земной волной в Си-Би диапазоне даже при благоприятных условиях ограничивается 75 км. Для больших дальностей следует использовать специальную технику: высоконаправленные антенны, репитеры, однополосную модуляцию.
Использование усилителей оправдано на автомобилях, где они в какой-то мере компенсируют низкое расположение и малое усиление автомобильной антенны.
В условиях города и сильно пересеченной местности сигнал к приемной антенне приходит по нескольким разным путям и складываются с разными фазами, поэтому уровень сигнала может меняться в сотни раз при смещении приемной антенны всего на 1-2 метра. Этот эффект особенно заметен при связи базовая станция – автомобиль. Иногда достаточно незначительно переместить автомобиль, чтобы сигнал вырос на несколько баллов.
Уровень шумов и помех в точке приема сильно влияет на дальность связи. Наиболее сильные помехи наблюдаются вблизи линий электропередачи, контактных сетей электропоездов, трамваев и троллейбусов. На прием в автомобиле сильно влияют помехи от системы зажигания.
С другой стороны, подобно КВ, радиоволна диапазона 27 МГц при определенных условиях может отражаться от ионосферы (отраженная волна), причем в процессе отражений волна испытывает небольшое поглощение. За счет многократных отражений от ионосферы и поверхности земли (многоскачковое распространение) волна может преодолевать очень большие расстояния.
Дальнее распространение волны (на расстояние 1000-4000 км) возможно за счет отражения от различных слоев ионосферы: слоя Е, расположенного на высоте 100-140 км, и слоя F, состоящего из двух слоев: F1, лежащего на высоте около 200 км, и F2, лежащего на высоте 250-400 км над землей.
Кроме этих слоев, существуют также нерегулярно образующаяся ионизированная область на высотах 100-120 км, получившая название Спорадического слоя Г. Она обычно возникает в дневное время летом, а также иногда зимними ночами. Распространение волны диапазона 27 МГц за счет отражения от Спорадического слоя Е может продолжаться от нескольких минут до нескольких часов в ограниченной географической зоне, перемещающейся с востока на запад.
Ионосферные слои не являются стабильными образованиями, их толщина и конофисный центрация ионов в них непрерывно изменяется , в зависимости от чего изменяются их отражающие свойства . При низкой ионизации волны диапазона 27 МГц проходят сквозь ионосферу без отражения или поглощаются, при высокой - отражаются с малыми потерями. Уровень ионизации зависит от интенсивности солнечной радиации в ультрафиолетовой области, которая сильно зависит от активности пятен на поверхности Солнца.
Наблюдение солнечных пятен, которое проводится учеными с 1720 г., позволило установить, что их активность меняется с циклом в 11 лет. Максимум цикла 20 пришелся на конец 60-х годов, максимум цикла 21 – на 1979 г., максимум цикла 22 был в 1990 г. Следующий, 23 цикл должен иметь максимум в 2001 г.
Дальнее распространение радиоволн Си-Би диапазона обычно наблюдается не только в годы максимума, но и в течение двух-трех лет перед и после максимума. Можно ожидать, что, начиная с 1998 г., и до 2004 г. диапазон 27 МГц будет богат сигналами станций из дальних стран.
Разумеется, дальнее прохождение радиоволн, или "прохождение" не продолжается круглые сутки ежедневно в течении всего года, оно возникает и пропадает, его нарушают магнитные бури, которые могут продолжаться от нескольких минут до нескольких часов и даже суток. Характерное свойство ионосферного отражения в диапазоне 27 МГц – непредсказуемость. Летом активность "прохождений" выше, чем зимой. По утрам более вероятно услышать дальние станции с восточных направлений, вечером - с западных, хотя нередки и исключения. Дальность связи во время "прохождений" может быть от нескольких сотен до нескольких тысяч километров, причем сигналы дальних станций могут быть очень сильными.
К сожалению, в периоды "прохождений" сильно затрудняются ближние связи земной волной, т.к. сигналы местных станций тонут в грохоте эфира и сигналах от дальних станций.
Выделенный для гражданской радиосвязи диапазон частот 27 МГц - наименее подходит для обеспечения надежной, устойчивой радиосвязи. Он находится между коротковолновым (КВ) и ультракоротковолновым (УКВ) диапазонами, и обладает свойствами того и другого.
Подобно УКВ, используемым в телевизионном вещании, Си-Би радиоволны распространяются подобно лучу света по прямой от передающей антенны к приемной антенне (прямая волна).
Расстояние прямой видимости в км, с учетом кривизны земли, можно рассчитать по формуле:
Формула 1, 1K
где Н1 и Н2 – высоты подвеса антенн в точках передачи и приема в м. Эта формула хорошо применима для расчета дальности связи прямой волной.
В то же время, Си-Би радиоволна, имея длину около 11 м, способна распространяться вдоль поверхности земли, огибая ее, что позволяет ей распространяться несколько дальше зоны прямой видимости (земная волна). Зона радиовидимости при этом может быть рассчитана по формуле:
Формула 2, 1K
Например, при установке одной антенны на крыше 9 этажного дома (Н1=30м), а второй антенны – на даче (Н2=10м), расчетная зона радиовидимости оказывается равной rr=36 км. Дальность связи зависит от многих факторов: высоты установки антенн над уровнем окружения, геодезической высоты точки установки, вида используемых антенн, поляризации излучения (горизонтальной или вертикальной), мощности передатчика, уровня помех в точке приема, наличия преград на трассе связи, вида используемой модуляции и даже погодных условий.
Дальность радиосвязи в условии города или сельской местности
Практически дальность связи при АМ или ЧМ модуляции при мощности передатчика 4-10 Вт ориентировочно можно определить по среднестатистическим оценкам, т.к. зависит от многих фактоpов:
поpтативка - поpтативка -1,5-7 км
поpтативка - авто - 3-10 км
поpтативка - база (стационаp) - 5-15 км
авто - авто - 10-20 км
авто - база (стационар) - 15-40 км
база (стационаp) - база (стационаp) - 20-80 км
(см. рисунок ниже).
Использование однополосной модуляции увеличивает дальность на 50-75%. Начинающие пользователи иногда думают, что, если они связались на 20 км при мощности 10 Вт, то на 100 Вт они свяжутся на 200 км. Это заблуждение! Если в зоне прямой радиовидимости при увеличении расстояния в 2 раза сигнал уменьшается в 4 раза, то за ее пределами затухание земной волны возрастает более резко. Так, для увеличения дальности с 40 до 80 км при прочих равных условиях эквивалентную излучаемую мощность необходимо увеличить в 100 раз, а с 40 до 100 км - в 1000 раз!
Достаточно уверенная связь земной волной в Си-Би диапазоне даже при благоприятных условиях ограничивается 75 км. Для больших дальностей следует использовать специальную технику: высоконаправленные антенны, репитеры, однополосную модуляцию.
Использование усилителей оправдано на автомобилях, где они в какой-то мере компенсируют низкое расположение и малое усиление автомобильной антенны.
В условиях города и сильно пересеченной местности сигнал к приемной антенне приходит по нескольким разным путям и складываются с разными фазами, поэтому уровень сигнала может меняться в сотни раз при смещении приемной антенны всего на 1-2 метра. Этот эффект особенно заметен при связи базовая станция – автомобиль. Иногда достаточно незначительно переместить автомобиль, чтобы сигнал вырос на несколько баллов.
Уровень шумов и помех в точке приема сильно влияет на дальность связи. Наиболее сильные помехи наблюдаются вблизи линий электропередачи, контактных сетей электропоездов, трамваев и троллейбусов. На прием в автомобиле сильно влияют помехи от системы зажигания.
С другой стороны, подобно КВ, радиоволна диапазона 27 МГц при определенных условиях может отражаться от ионосферы (отраженная волна), причем в процессе отражений волна испытывает небольшое поглощение. За счет многократных отражений от ионосферы и поверхности земли (многоскачковое распространение) волна может преодолевать очень большие расстояния.
Дальнее распространение волны (на расстояние 1000-4000 км) возможно за счет отражения от различных слоев ионосферы: слоя Е, расположенного на высоте 100-140 км, и слоя F, состоящего из двух слоев: F1, лежащего на высоте около 200 км, и F2, лежащего на высоте 250-400 км над землей.
Кроме этих слоев, существуют также нерегулярно образующаяся ионизированная область на высотах 100-120 км, получившая название Спорадического слоя Г. Она обычно возникает в дневное время летом, а также иногда зимними ночами. Распространение волны диапазона 27 МГц за счет отражения от Спорадического слоя Е может продолжаться от нескольких минут до нескольких часов в ограниченной географической зоне, перемещающейся с востока на запад.
Ионосферные слои не являются стабильными образованиями, их толщина и конофисный центрация ионов в них непрерывно изменяется , в зависимости от чего изменяются их отражающие свойства . При низкой ионизации волны диапазона 27 МГц проходят сквозь ионосферу без отражения или поглощаются, при высокой - отражаются с малыми потерями. Уровень ионизации зависит от интенсивности солнечной радиации в ультрафиолетовой области, которая сильно зависит от активности пятен на поверхности Солнца.
Наблюдение солнечных пятен, которое проводится учеными с 1720 г., позволило установить, что их активность меняется с циклом в 11 лет. Максимум цикла 20 пришелся на конец 60-х годов, максимум цикла 21 – на 1979 г., максимум цикла 22 был в 1990 г. Следующий, 23 цикл должен иметь максимум в 2001 г.
Дальнее распространение радиоволн Си-Би диапазона обычно наблюдается не только в годы максимума, но и в течение двух-трех лет перед и после максимума. Можно ожидать, что, начиная с 1998 г., и до 2004 г. диапазон 27 МГц будет богат сигналами станций из дальних стран.
Разумеется, дальнее прохождение радиоволн, или "прохождение" не продолжается круглые сутки ежедневно в течении всего года, оно возникает и пропадает, его нарушают магнитные бури, которые могут продолжаться от нескольких минут до нескольких часов и даже суток. Характерное свойство ионосферного отражения в диапазоне 27 МГц – непредсказуемость. Летом активность "прохождений" выше, чем зимой. По утрам более вероятно услышать дальние станции с восточных направлений, вечером - с западных, хотя нередки и исключения. Дальность связи во время "прохождений" может быть от нескольких сотен до нескольких тысяч километров, причем сигналы дальних станций могут быть очень сильными.
К сожалению, в периоды "прохождений" сильно затрудняются ближние связи земной волной, т.к. сигналы местных станций тонут в грохоте эфира и сигналах от дальних станций.
- Источник
- radiovnimanie.ru