Почему в горных районах радиосвязь осуществляют на длинных волнах

Обновлено: 02.07.2024

2-й семестр

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

4. Электромагнитные колебания и волны

УРОК 12/54

Тема. Распространение радиоволн

Цель урока: ознакомить учащихся со свойствами радиоволн различной длины и их применением.

Тип урока: урок изучения нового материала.

1. Принцип радиотелефонной связи.

Изучение нового материала

1. Диапазон радиоволн.

2. Поверхностная волна.

3. Пространственная волна.

4. Сотовую связь .

Закрепление изученного материала

1. Качественные вопросы.

2. Учимся решать задачи .

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Электромагнитные волны очень разнообразны том, что их свойства зависят от длины волны. Герц в своих опытах получил волны длиной от 60 см до 6 м. В дальнейших опытах другие физики получили и исследовали электромагнитные волны длиной волны всего несколько миллиметров. Все перечисленные волны относятся к диапазону радиоволн.

Ø Радиоволны - электромагнитные волны длиной от 100 км (3 кГц) до 0,1 мм (3 ТГц).

Согласно Международному соглашению весь спектр радиоволн, применяемых в радиосвязи, разбит на диапазоны: длинные волны, средние волны, короткие волны ультракороткие волны.

Во время использования электромагнитных волн для радиосвязи как источник, так и приемник радиоволн чаще всего располагаются вблизи земной поверхности. Форма и физические свойства земной поверхности, а также состояние атмосферы сильно влияют на распространение радиоволн.

Согласно современной теории волны распространяются различными путями. Один путь лежит вдоль поверхности Земли, распространяется так называемая поверхностная (земная) волна. Она сравнительно быстро затухает из-за поглощения энергии всеми проводниками, которые встречаются на ее пути.

Форма Земли ограничивает дальность приема поверхностных волн. Если бы они распространялись строго прямолинейно, то радиосвязь был бы возможен только на расстоянии прямой видимости. Но поскольку в зависимости от высоты электрические и магнитные параметры атмосферы меняются, поверхностная волна преломляется, отклоняясь к Земле, ее траектория искривляется и дальность приема увеличивается.

Препятствия на поверхности Земли отражают радиоволны. За препятствиями может образовываться радио-тень, куда волна не попадает. Но если длина волны достаточно велика, то волна огибает препятствие и радио-тень не образуется. Мощные радиостанции, работающие на длинных волнах, обеспечивают связь на несколько тысяч километров. На средних волнах связь возможна в зоне до нескольких сотен километров, на коротких волнах - только в зоне прямой видимости.

Пространственные волны распространяются от антенны путем, что лежит под большим или меньшим углом к поверхности Земли. На высоте около 100-300 км волны сталкиваются со слоем воздуха, ионизированного электромагнитным излучением Солнца и потоком заряженных частиц, излучаемых светилом. Этот слой называют ионосферой.

Ионосфера, проводящий электрический ток, отражает радиоволны длиной волны, превышающей 10 м, как обычная металлическая пластина. Но способность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени суток и времен года.

Волны после отражения в ионосфере снова попадают на Землю. Однако все зависит от угла, под которым волны входят в ионосферу. Если он превышает некоторую величину, волны проникают в ионосферу, проходят сквозь нее и затем свободно распространяются в космическом пространстве. И наоборот, если угол меньше некоторой предельной величины, волна под тем же углом отражается к Земле. Чем меньше длина волны, тем глубже волна проникает в ионосферу, а значит, отражается с большей высоты. Короткие волны распространяются на большие расстояния только за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли. Именно с помощью коротких волн можно осуществить радиосвязь на любых расстояниях на Земле.

Особенности волн УКВ-диапазона (излучение узким пучком; распространение в зоне прямой видимости; незначительная дальность распространения вблизи поверхности земли) обеспечили их использования в сотовой связи.

Сотовая связь - один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть.

Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).

Сеть составляют разнесенные в пространстве приемопередатчики, работающие в том же частотном диапазоне, и комутувальне оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приемопередатчика в зону действия другого.

Основные составляющие сотовой сети - это сотовые телефоны и базовые станции, которые обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включенным, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами.

Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, а также звонить с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.

ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Почему радиоволны могут огибать Землю?

2. Почему затруднен связь на коротких волнах в горной местности?

3. Какое влияние оказывает ионосфера Земли на распространение радиоволн?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1. Что нужно для перехода к приему более коротких волн: сближать или раздвигать пластины плоского конденсатора, включенного в колебательный контур?

2. Является существенным различия между условиями распространения радиоволн на Луне и Земле?

3. Радиоволны какого диапазона могут быть приняты без ретрансляции на противоположной стороне Земли?

1. При которой частоты колебаний радиопередатчик излучает электромагнитные волны длиной 49 м? До каких волн (длинных, средних или коротких) принадлежат эти волны?

2. Период колебаний в колебательном контуре, что излучает радиоволны с длиной волны 300 м?

3. Чему равна длина волны, посланной радиостанцией, работающей на частоте 1400 кГц?

ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ

• Радиоволны - электромагнитные волны длиной от 100 км (3 кГц) до 0,1 мм (3 ТГц).

• Согласно современной теории волны распространяются различными путями: поверхностная волна; пространственная волна.

• Сотовая связь - один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть.

Радиоволна

Длина волны(λ) — это расстояние между соседними гребнями волны.
Амплитуда(а) — максимальное отклонения от среднего значения при колебательном движении.
Период(T) — время одного полного колебательного движения
Частота(v) — количество полных периодов в секунду

Существует формула, позволяющая определять длину волны по частоте:

Где: длина волны(м) равна отношению скорости света(км/ч) к частоте (кГц)

Длинные волны(ДВ) v = 150—450 кГц (λ = 2000—670 м).

Этот тип радиоволны обладает свойством огибать препятствия, используется для связи на большие расстояния. Также обладает слабой проникающей способностью, так что если у вас нет выносной антенны, вам вряд ли удастся поймать какую-либо радиостанцию.

Средние волны (СВ) v = 500—1600 кГц (λ = 600—190 м).

Эти радиоволны хорошо отражаются от ионосферы, находящейся на расстоянии 100-450 км над поверхностью земли.Особенность этих волн в том, что в дневное время они поглощаются ионосферой и эффекта отражения не происходит. Этот эффект используется практически, для связи, обычно на несколько сотен километров в ночное время.

Короткие волны (КВ) v= 3—30 МГц (λ = 100—10 м).

Подобно средним волнам, хорошо отражаются от ионосферы, но в отличии от них, не зависимо от времени суток. Могут распространяться на большие расстояния(несколько тысяч км) за счет пере отражений от ионосферы и поверхности земли, такое распространение называют скачковым. Передатчиков большой мощности для этого не требуется.

Ультракороткие Волны(УКВ) v = 30 МГц — 300 МГц (λ = 10—1 м).

Эти волны могут огибать препятствия размером в несколько метров, а также имеют хорошую проникающую способность. За счет таких свойств, этот диапазон широко используется для радио трансляций. Недостатком является их сравнительно быстрое затухание при встрече с препятствиями.
Существует формула, которая позволяет рассчитать дальность связи в УКВ диапазоне:

Так к примеру при радиотрансляции с останкинской телебашни высотой 500 м на приемную антенну высотой 10 м, дальность связи при условии прямой видимости составит около 100 км.

Высокие частоты (ВЧ-сантиметровый диапазон) v = 300 МГц — 3 ГГц (λ = 1—0,1 м).
Не огибают препятствия и имеют хорошую проникающую способность. Используются в сетях сотовой связи и wi-fi сетях.
Еще одной интересной особенностью волн этого диапазона, является то, что молекулы воды, способны максимально поглощать их энергию и преобразовывать ее в тепловую. Этот эффект используется в микроволновых печах.
Как видите, wi-fi оборудование и микроволновые печи работают в одном диапазоне и могут воздействовать на воду, поэтому, спать в обнимку с wi-fi роутером, длительное время не стоит.

Крайне высокие частоты (КВЧ-миллиметровый диапазон) v = 3 ГГц — 30 ГГц (λ = 0,1—0,01 м).
Отражаются практически всеми препятствиями, свободно проникают через ионосферу. За счет своих свойств используются в космической связи.

AM — FM

Зачастую, приемные устройства имеют положения переключателей am-fm, что же это такое:

AM — амплитудная модуляция

Это изменение амплитуды несущей частоты под действием кодирующего колебания, к примеру голоса из микрофона.
АМ — первый вид модуляции придуманный человеком. Из недостатков, как и любой аналоговый вид модуляции, имеет низкую помехоустойчивость.

FM — частотная модуляция

Это изменение несущей частоты под воздействие кодирующего колебания.
Хотя, это тоже аналоговый вид модуляции, но он имеет более высокую помехоустойчивость чем АМ и поэтому широко применяется в звуковом сопровождении ТВ трансляций и УКВ вещании.

На самом деле у описанных видом модуляции есть подвиды, но их описание не входит в материал данной статьи.

Еще термины

Дифракция — явление, возникающее при встрече радиоволны с препятствиями, в результате чего, волна может менять амплитуду, фазу и направление.
Данное явление объясняет связь на КВ и СВ через ионосферу, когда волна отражается от различных неоднородностей и заряженных частиц и тем самым, меняет направление распространения.
Этим же явлением объясняется способность радиоволн распространяться без прямой видимости, огибая земную поверхность. Для этого длина волны должна быть соразмерна препятствию.

Радиоволна – это взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей, которые способны распространяться в пространстве со скоростью света. Они обладают такими свойствами как отражение, затухание, преломление. Радиодиапазон составляют волны с длинами от 0,1 мм до 100 км. Волны короче 0,1 мм относят к оптическим, длиннее 100 км используют исключительно в научных целях.

Радиоволна и ее особенности

Радиоволна создается при изменении электрического либо магнитного поля. Для ее создания используются специальные электромагнитные генераторы. Каждая волна изначально обладает запасом энергии, которую переносит через пространство. Она может терять энергию – такой процесс называется затуханием.

Электромагнитные волны характеризуются следующими параметрами:

В зависимости от скорости изменения направления электрического (либо магнитного) поля можно определить частоту волны, которая измеряется в Герцах (Гц). Чтобы определить длину волны, необходимо знать расстояние между точками, где поле находится в одной фазе. Частота и длина волны – взаимно обратные величины. Знание длины волны очень важно для правильного выбора размера передающей антенны.

Важным свойством электромагнитных волн является то, что они не встречая сопротивления проходят через воздух и могут свободно распространяться в пространстве. Однако, если волна встречает на пути металлические объекты, а также любой другой проводящий электричество материал, то она теряет часть своей энергии, ее мощность падает, а в проводнике генерирует переменный ток. Также часть энергии волны отражается от проводника – данный принцип лег в основу радиолокации.

Дальность связи зависит от мощности передатчика генерирующего электромагнитную волну. Именно это устройство передает волне запас энергии, которую та будет расходовать при распространении. Запас будет уменьшаться при контакте с поверхностью планеты, а также при взаимодействии с различными объектами. Однако, дальность распространения будет зависеть не только от запаса энергии, но и от других свойств – в первую очередь, от длины волны.

Распространение радиоволн, расстояние и длина волны

Радиоволны распространяются в пространстве различным образом. Способ их движения в первую очередь зависит от их длины. Так, например, волны от 10 км и выше (сверхдлинные – СДВ) без труда огибают наземные препятствия как искусственного, так и естественного происхождения. Они теряют мало энергии в процессе своего распространения и затухают гораздо медленнее, чем волны других длин. По этой причине они могут перемещаться в пространстве на тысячи километров. Также они обладают высокой степенью проникновения в среду, поэтому их широко используют для исследований земной коры для нужд археологии, геологии, инженерного дела. Их применяют для исследования атмосферы планеты. Также с их помощью осуществляют связь с подводными объектами.

Короткие волны (КВ – 10-100 м) распространяются не далее чем на 250 км, однако обладают интересным свойством. Часть их, уходящая под большим углом к горизонту, соприкасаясь с верхними слоями атмосферы (ионосферой) отражается и направляется обратно к поверхности. Затем они снова отражаются, теперь уже от земли и снова направляются вверх. Распространяясь таким образом короткие волны могут несколько раз обойти вокруг планеты. Ионосфера теряет свою отражательную способность в ночное время, поэтому связь на коротких волнах в это время суток будет хуже.

Миллиметровые волны (ММВ) во многом схожи с УКВ, однако для них серьезной помехой служат атмосферные явления, такие как дождь, снег, туман, облака. За счет ММВ обеспечивается работа высокоскоростной радиорелейной связи. Они нашли свое применение в быту, их используют в медицине, они пригодились в радиоастрономии.

Оборудование применяемое для передачи радиоволн, способы увеличения дальности

Радиосвязь – быстрый и относительно надежный способ передачи данных на большие расстояния. При этом нет необходимости в использовании физического носителя, например проводов.

Свойства волн разной длины напрямую влияют на их применение для обеспечения радиосвязи. Кроме того, на качество передачи информации с их помощью влияют следующие факторы:

• Высота приемной и передающей антенн;
• Рельеф поверхности;
• Солнечная активность, метеоусловия, время суток.

Процесс приема-передачи информации с помощью радиоволн состоит из следующих основных этапов:

• формирование сигнала;
• выделение несущей частоты;
• связывание передаваемой информации с несущей частотой (модуляция);
• трансформация сигнала в дискретный вид, его кодирование (для цифровых систем);
• передача в радиоэфир с помощью антенны;
• прием сигнала;
• декодировка и демодуляция;
• преобразование сигнала в форму понятную абоненту.

Чтобы реализовать обмен информации необходимо чтобы у принимающей и передающей стороны в наличии было следующее оборудование:

• Передатчик;
• Антенна;
• Ретрансляционное устройство – позволяет увеличить дальность передачи сигнала;
• Принимающее устройство;
• Оборудование модуляции-демодуляции, сжатия, оцифровки и кодирования;
• Фильтры помех, усилители.

Две простейшие радиостанции, как правило, могут обмениваться информацией на очень небольших расстояниях. Чтобы значительно увеличить зону покрытия, необходимо использовать один из следующих методов:

• сеть ретрансляторов, установленных на поверхности планеты;
• орбитальные спутники;
• системы передвижной радиосвязи.

Применяется несколько способов радиосвязи, для каждого из которых используется специфическое оборудование. Три наиболее распространенных вида:

• Сотовая связь;
• Радиорелейная связь;
• Спутниковая связь.

Сотовая связь

Радиорелейная связь

Вид радиосвязи, осуществляемой с помощью цепочки передающих станций, находящихся в прямой видимости их антенн. Работают в дециметровом и сантиметровом диапазонах. Возможна одновременное функционирование большого количества передатчиков. Уровень индустриальных и атмосферных помех радиоприему в ДМ и СМ диапазонах низкий. Главный недостаток – ограниченное расстояние передачи и высокая степень зависимости от коммуникационной инфраструктуры – сети ретрансляторов.

Как правило на передающих станциях размещается большой комплекс передающих устройств, находящихся в едином техническом здании. Они применяют общие источники электроэнергии, антенны и их опоры. На каждом объекте создается несколько стволов связи, что позволяет значительно повысить пропускную способность станции, что позволяет реализовать многоканальную связь.

Спутниковая связь

Данный вид – это следующий этап развития радиорелейной связи. Вместо наземной коммуникационной сети используются спутники, расположенные на околоземных орбитах. Радиосигнал сигнал передается со специализированной станции, находящейся на поверхности планеты на космический аппарат. Здесь он обрабатывается, усиливается и отправляется либо на принимающую наземную станцию, либо на другой спутник, находящийся в радиусе действия. Главным достоинством данного вида связи является возможность передавать информацию в любую точку планеты – независимо от ее местоположения: на суше, в полярных льдах, посреди океана.

Сферы применения

Возможность практически мгновенной передачи информации на любые расстояния создает широкие возможности использования во всех сферах деятельности человека. Радиосвязь успешно применяется в следующих отраслях:

• Телевизионное и радиовещание;
• Качественная связь по безопасным линиям востребована в военной отрасли. Позволяет осуществлять управление и координацию боевых подразделений;
• В области транспорта – обеспечивается постоянная связь с поездами, морскими и речными судами, самолетами, грузовыми и легковыми автомобилям (полиция, скорая помощь, такси, курьерские службы);
• Организация диспетчерских служб;
• Обеспечение различных видов коммуникации: спутниковая, мобильная связь;
• Беспроводное подключение к сети Интернет.

Также широкие возможности коммуникации являются неотъемлемым инструментом практически любого современного бизнеса. При помощи беспроводной связи можно успешно решать вопросы управления удаленными объектами.

Алгоритмы кодирования и декодирования, методики защиты информации

У силовых ведомств, частных служб охраны и безопасности, а также других организаций возникает необходимость защитить данные от несанкционированного доступа. Применяется два основных метода: дискретизация с шифрованием, а также аналоговое скремблирование.

В целом же существует два основных подхода к шифрованию речи, передаваемой в цифровом виде:

• с использованием специального шифратора и дешифратора на передающем и принимающем устройстве, либо за счет программно-аппаратного комплекса;
• функции шифрования реализуются с помощью устройства модуляции-демодуляции – модема.

В средствах аналогово связи защита данных достигается за счет использования аналоговых скремблеров. Они трансформируют первоначальный звуковой сигнал в неразборчивую смесь звуков, что не позволяет злоумышленникам понять смысл передаваемых данных. Применяются следующие виды преобразования:

• Частотная инверсия;
• Разбиение полосы частот на поддиапазоны и их перестановка по частоте или инверсия;
• Разбиение речи на сегменты и их перестановка по времени.

Частоты и каналы

Классификация радиоволн подразумевает разделение на 8 типов по длине и частоте:

• ОНЧ (они же СДВ) – 3-30 кГц (100-10 км);
• НЧ (они же ДВ) – 30-300 кГц (10-1 км);
• СЧ (они же СЧ) – 300-3 МГц (1 км-100 м);
• ВЧ (КВ) – 3-30 МГц (10-100 м);
• ОВЧ (МВ) – 30-300 МГц;
• УВЧ (ДМВ) – 300 МГц-3 ГГц;
• СВЧ (СМВ) – 3-30 ГГц;
• КВЧ (ММВ) – 30-300 ГГц.

Для переговоров в РФ разрешены следующие диапазоны частот:

• CB, 26-27 МГц;
• LPD, 433-434 МГц;
• PMR, 446 МГц;
• И 144-146 МГц – для лицензированных радиооператоров.

Остальные диапазоны законодательно запрещены к использованию. Они выделяются для служебных нужд различных ведомств и их использование может повлечь за собой административное или уголовное наказание – в зависимости от тяжести последствий несанкционированного вмешательства.

Для удобства общения, чтобы максимально упростить использование радиосвязи, были выделены определенные частоты. Они были пронумерованы так, что их стало не сложно запомнить и настроить. Эти номера и называют – каналы радиосвязи. Во многих простейших моделях раций нет ни клавиатуры, ни ручек настройки для установки произвольной частоты – только кнопки позволяющие переключать каналы. Таким образом рацией может пользоваться любой человек и ему не нужно знать что такое частоты, LPD или PMR, достаточно перещелкнуть рацию на заданный канал и успешно ею пользоваться.

Следует помнить, что рации предназначенные для различных диапазонов частот не могут связаться друг с другом. Аппарат предназначенный для других частот просто не будет работать с сигналом лежащим вне его рабочего диапазона. Узнать какие именно параметры поддерживает устройство можно, если заглянуть в его паспорт. Обычно LPD рация предлагает 69 каналов, а PMR – 8. Также существуют аппараты, которые поддерживают сразу несколько диапазонов.

Связь с помощью радиоволн – один из основных способов обмена информацией в современном мире. Существует большое разнообразие различных методов их применения. Они широко используются для радио и телевещания, для исследования, обеспечения дальней связи, повседневной коммуникации, а также для организации деятельности различных специальных служб: охранных подразделений, полиции, пожарных, медицинской службы. Все типы радиоволн находят себе применение в деятельности человека.

Знаете ли вы, что подводные лодки, находящиеся на глубине и не имеющие возможности всплыть на поверхность используют для связи сверхдлинные радиоволны, которые способны распространяться даже в соленой морской воде. Подробнее о трудностях реализации этого в статье.

Подводные лодки, выполняющие боевые задачи должны поддерживать надежную связь с землей. Для этого они могут всплывать, и в надводном положении входить на радиосвязь с землей, в том числе через спутниковые системы связи.

реклама

Но что делать, если в целях скрытности всплывать подводной лодке нельзя, а весь диапазон радиочастот, используемый для наземной связи, не способен распространяться в соленой воде, являющейся хорошим проводником электрического тока. Но оказывается, все же есть диапазон радиоволн, который способен распространяться в морских и океанских соленых водах. Это сверхдлинные радиоволны в частотном диапазоне крайне низких частот (КНЧ) от 3 до 30 Герц, и сверхнизких частот (СНЧ) от 30 до 300 Герц, причем проникающая способность КНЧ гораздо выше.

Радиоволны СНЧ имеют несколько худшее распространение, но и при этом антенные системы передающих станций имеют гораздо меньшие размеры.

При реализации связи на сверхдлинных радиоволнах возникают большие технические трудности, и сложнее всего создать передатчик и передающую антенную систему из-за очень большой длинны волны, которая, например, при частоте 82 Гц. составляет 3658 км. Построить эффективную антенную систему, размеры которой сопоставимы с такими геометрическими размерами волны, сами понимаете, не представляется возможным. И инженеры пошли на хитрость, они закопали глубоко в землю, на расстоянии друг от друга в 40 – 50 км. два длинных электрода, подключенных к выходу передатчика. При этом линии протекания тока между электродами проникали в землю на большую глубину и использовали эту часть земли, как громадную антенну, получалась, что из самой земли в морские и океанские воды излучался сигнал СНЧ, который преодолевая толщу вод, достигал антенн подводных лодок.

реклама

Но и такая техническая реализация антенной системы очень сложна, и строить подобные сверхдлинноволновые станции связи с подводными лодками может себе позволить далеко не каждое государство. Передатчик этих станций оказался также очень сложным. Из-за генерации СНЧ электромагнитных колебаний он имеет катастрофически низкий коэффициент полезного действия (КПД), что накладывает очень большие технические трудности при его создании. Кроме того, из-за низкого КПД антенной системы, необходима очень большая мощность генерируемого сигнала. Это приводит к громадным размерам передатчика и большому энергопотреблению. В результате получается, что на один излученный ватт электромагнитной энергии, передатчик потребляет 100 кВт. электроэнергии. И обеспечивать этот передатчик электроэнергией должна целая электростанция. Это первый серьезный недостаток этого вида связи.

Поскольку на борту подводной лодки невозможно разместить подобный громадный передатчик, и создать такую передающую антенную систему, то сами понимаете, что связь будет только односторонней, команды могут передаваться от наземного центра управления на подводную лодку, а наоборот нет. Это второй серьезный недостаток.

Скорость передачи данных такой системы связи крайне мала, всего несколько знаков в минуту. Это третий серьезный недостаток. Для выхода из этой ситуации передаются только короткие условные сигналы, которые идентифицируются с отдаваемыми командами по соответствующей таблице, которая выдается команде перед отплытием.

реклама

На подводной лодке прием сигнала организуется достаточно просто, выпускается длинный трос – антенна, длинна которой может достигать нескольких километров, и может подвсплывать на меньшую глубину. Прием сигнала может происходить и при движении подводной лодки.

Но при всех недостатках этой связи, она обеспечивает скрытную, надежную, устойчивую связь с подводной лодкой находящейся на большой глубине, в любой точке земного шара, в любое время, в любых погодных условиях.

Если подводная лодка находится на небольшой глубине, то у нее появляется большое количество других каналов связи, в других частотных диапазонах, использующихся для наземной связи, например, через поднятую антенну с перископной глубины или с помощью всплывающих радиобуев. Связь между подводной лодкой и радиобуем реализуется при помощи кабеля или гидроакустического канала.

реклама

Надеюсь, эта информация была для вас интересна. Пишите в комментариях, какие вы еще знаете виды связи с подводными лодками, находящимися на большой глубине.

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.

Радиоволны распространяются двумя путями: вдоль земной поверхности (поверхностная волна) и в ионосфере, окружающей земной шар (пространственная волна).

Энергия, излучаемая антенной передатчика, частично поглощается землей и окружающими предметами (домами, металлическими сооружениями и т.д.), а большая часть её распространяется в окружающем пространстве в виде электромагнитных волн. Чем короче волна, тем больше поглощается её энергия земной поверхностью. Поэтому длинные и средние волны распространяются в основном за счет поверхностной волны, т.к. в ионосфере они больше частью поглощаются самым нижним слоем D. Короткие волны, напротив, в основном распространяются за счет пространственной волны, отражаясь от ионосферы.

У сверх длинных волн есть еще одна особенность — они испытывают меньшее затухание в водной среде, поэтому они стали применяться для связи с подводными лодками.

Распространение длинных и средних волн

Дальность приема радиостанций, работающих на ДВ и СВ, зависит главным образом от их мощности. Чем больше мощность радиостанции, т.е. чем большую энергию несут её радиоволны, тем на большем расстоянии они могут быть приняты на радиоприёмник. Поверхностные радиоволны этих станций , распространяясь вдоль земной поверхности, следуют за её кривизной и способны огибать встречающиеся на их пути препятствия.

Однако дальность приема передач радиостанции, работающей на СВ, зависит также от пространственных радиоволн. Дело в том, что в верхних разряженных слоях атмосферы многие молекулы газов под действием солнечных лучей и других причин космического характера ионизируются — распадаются на свободные электроны и ионы. Ионизированные слои атмосферы называются ионосферой. В зависимости от освещенности атмосферы солнцем, т.е. в зависимости от времени суток и времени года, степень ионизации атмосферы и высота слоя наибольшей ионизации изменяются.

Длинные волны, а в дневное время — и средние волны подвергаются очень незначительному преломлению в ионосфере. Поэтому их электромагнитная энергия проходит сквозь ионосферу в космическое пространство, частично поглощаясь ионосферой.

В вечерние и ночные часы, когда степень ионизации верхних слоев атмосферы изменяется по сравнению с дневной, пространственные волны радиостанций, работающих на СВ, испытывают более сильное преломление в ионосфере и могут возвратиться обратно к земной поверхности на таких расстояниях от передающей станции, где энергия поверхностной волны в дневное время очень мала или вообще не доходит. Вследствие этого с наступлением темноты улучшается прием СВ радиостанций в тех местах, где они в дневное время слышны слабо, а также наблюдается прием этих станций в местностях, где днем их передачи вовсе не слышны.

Распространение коротких волн

Передача радиостанции, работающей на короткой волне даже с очень малой мощностью в антенне, может быть услышана на расстоянии в несколько тысяч километров, но не всегда слышна на более близких расстояниях. Объясняется это тем, что электромагнитная энергия, которую несет поверхностная волна КВ радиостанции, сильно поглощается земной поверхностью и поэтому может быть обнаружена с помощью радиоприемника лишь на небольших расстояниях от передатчика.

При этом в различных областях ионосферы систематически создаются такие условия преломления, что короткие волны начинают распространяться в направлении к земной поверхности. Другими словами, короткие волны могут вновь возвратиться к поверхности земли, причем на больших расстояниях от передающей радиостанции. Области между передающей радиостанцией и местами, где её передача слышна, называют зонами молчания (мертвыми зонами).

Вследствие изменений степени ионизации ионосферы и высоты слоя наибольшей ионизации при смене времени суток и времени года размеры зон молчания для коротких волн различной длины изменяются.

Распространение ультракоротких волн

Радиосвязь на частотах свыше 30 МГц возможна, в основном, только в пределах радиогоризонта, т.е. расстояния прямого прохождения радиоволн с учетом шарообразности земной поверхности, так называемой прямой или оптической видимости. В этом случае дальность связи будет зависеть от высоты подъема антенн.

Расчет расстояние до радиогоризонта позволяет оценить дальность связи при выбранной высоте установки антенны. Конечно, нельзя всецело полагаться на полученные результаты, так как при расчете не учитываются неровности рельефа, застройка, электромагнитные помех и т.п. Но, несмотря на это, полученные результаты позволят оценить возможную дальность связи и более трезво отнестись к рекламным заявлениям.
Теоретический радиус радиогоризонта (в км) вычисляется по формуле

где H – высота расположения антенны в метрах.
Для тех, у кого калькулятор не вычисляет квадратный корень, ниже приведена диаграмма зависимости радиогоризонта от высоты установки антенны.

Подразумевается, что антенна второй радиостанции или приемника расположена на уровне земли (без подъема антенны). Если же антенна второй радиостанции или приемника тоже подняты над землей, то необходимо учитывать высоты обеих антенн и полученные дальности сложить.

Читайте также:

  
• Могут ли привлекаться к предвыборной агитации несовершеннолетние
  
• Как удалить транспортное средство из госуслуг
  
• Обвинительный уклон как негативная издержка нравственно правовой деформации и пути его преодоления
  
• Нужна ли виза в грецию для граждан казахстана
  
• Когда в россии был принят закон о медицинском страховании граждан