การผ่านของคลื่นวิทยุในน้ำทะเล คลื่นวิทยุและการแพร่กระจายคลื่นวิทยุ

ในการกำหนดช่วงของระบบวิทยุ จำเป็นต้องคำนึงถึงการดูดกลืนและการหักเหของคลื่นวิทยุในขณะที่แพร่กระจายในบรรยากาศ การสะท้อนของคลื่นวิทยุจากชั้นบรรยากาศรอบนอก และอิทธิพลของพื้นผิวด้านล่างตามเส้นทางที่สัญญาณวิทยุ แพร่กระจาย

ระดับอิทธิพลของปัจจัยเหล่านี้ขึ้นอยู่กับช่วงความถี่และสภาวะการทำงานของระบบวิทยุ (เวลาของวัน พื้นที่ทางภูมิศาสตร์ ความสูงของเสาอากาศเครื่องส่งและตัวรับสัญญาณ)

อิทธิพลของการดูดกลืนและการหักเหของคลื่นวิทยุมีความสำคัญมากที่สุดในชั้นล่างของชั้นบรรยากาศที่เรียกว่าโทรโพสเฟียร์ ชั้นโทรโพสเฟียร์มีความสูงถึง 8-10 กม. ในบริเวณขั้วโลกและสูงถึง 16-18 กม. ในละติจูดเขตร้อนของโลก ส่วนหลักของไอน้ำกระจุกตัวอยู่ในชั้นโทรโพสเฟียร์ เมฆและกระแสน้ำปั่นป่วนก่อตัวขึ้น ซึ่งส่งผลต่อการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุ โดยเฉพาะช่วงมิลลิเมตร เซนติเมตร และเดซิเมตรที่ใช้ในเรดาร์และการนำทางวิทยุระยะสั้น

การสะท้อนของคลื่นวิทยุจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงที่สุดต่อจุดเดคาเมตรและคลื่นที่ยาวกว่าซึ่งใช้ในระบบนำทางและการสื่อสาร

ให้เราพิจารณาอิทธิพลของปัจจัยเหล่านี้โดยสังเขป

อิทธิพลของการลดทอนของคลื่นวิทยุในชั้นโทรโพสเฟียร์สัมพันธ์กับการดูดซับโดยโมเลกุลของออกซิเจนและไอน้ำ อุกกาบาต (ฝน หมอก หิมะ) และอนุภาคของแข็ง การดูดซับและการกระเจิงทำให้ความหนาแน่นของฟลักซ์กำลังของคลื่นวิทยุที่มีระยะทางลดลงตามกฎเลขชี้กำลัง กล่าวคือ กำลังสัญญาณที่อินพุตจะถูกลดทอนด้วยปัจจัยหนึ่ง ค่าของปัจจัยการลดทอนขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์การลดทอน และระยะทางที่คลื่นวิทยุเดินทาง D. หากค่าสัมประสิทธิ์ ตลอดเส้นทางจะคงที่และพิจารณากรณีของเรดาร์ที่ใช้งานอยู่ซึ่งมีการตอบสนองแบบพาสซีฟ กำลังสัญญาณ ที่อินพุตของตัวรับลดลงเนื่องจากการลดทอนจาก to

ถ้าเราแสดงออก ใน แล้ว . ในการปรากฏตัวของไฮโดรมิเตอร์และอนุภาคอื่น ๆ ในบรรยากาศ ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอน คือผลรวมของสัมประสิทธิ์การลดทอนบางส่วนที่เกิดจากการดูดซับออกซิเจนและไอน้ำโดยโมเลกุล ตลอดจนอิทธิพลของอนุภาคของเหลวและของแข็ง การดูดกลืนโมเลกุลในบรรยากาศส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ความถี่ใกล้เคียงกับความถี่เรโซแนนซ์ เส้นเรโซแนนซ์ของก๊าซทั้งหมดในชั้นบรรยากาศ ยกเว้นออกซิเจนและไอน้ำ อยู่นอกช่วงของคลื่นวิทยุ ดังนั้นเฉพาะการดูดซึมของออกซิเจนและไอน้ำโดยโมเลกุลเท่านั้นที่ส่งผลต่อช่วงของ RTS อย่างมีนัยสำคัญ การดูดซึมโดยโมเลกุลของไอน้ำสูงสุดที่คลื่นและโดยโมเลกุลของออกซิเจน - ที่คลื่น

ดังนั้นการดูดกลืนโมเลกุลจึงมีความสำคัญในหน่วยเซนติเมตรและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงมิลลิเมตร ซึ่งจะจำกัดช่วงของระบบวิทยุ โดยเฉพาะเรดาร์ที่ทำงานบนสัญญาณสะท้อนกลับ

อีกสาเหตุหนึ่งของการสูญเสียพลังงานสัญญาณระหว่างการแพร่กระจายคือการกระเจิงของคลื่นวิทยุ โดยหลักเกิดจากเม็ดฝนและหมอก ยิ่งอัตราส่วนรัศมีหยด , จนถึงความยาวคลื่น , จนถึงความยาวคลื่น , ยิ่งสูญเสียพลังงานมากขึ้นเนื่องจากการกระเจิงในทุกทิศทาง. การกระเจิงนี้เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของกำลังที่สี่ของความถี่ เนื่องจาก EPR ของการตกที่

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของน้ำอยู่ที่ไหน

หากทราบเส้นผ่านศูนย์กลางของหยดละอองและจำนวนต่อหน่วยปริมาตร ก็สามารถหาค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนได้ ในคู่มือ ค่าสัมประสิทธิ์ฝนมักจะระบุขึ้นอยู่กับความเข้มและความยาวคลื่น ในช่วงเซนติเมตร ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนจะแปรผันตามสัดส่วนของความถี่สัญญาณกำลังสองโดยประมาณ ถ้าที่ความถี่ที่ mm/h แล้ว ที่ความถี่ที่ความเข้มฝนเท่ากัน

การลดทอนของคลื่นวิทยุในหมอกเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของน้ำในนั้น การลดทอนของคลื่นวิทยุที่เกิดจากลูกเห็บและหิมะนั้นน้อยกว่าฝนหรือหมอกมาก และมักจะละเลยอิทธิพลของคลื่นวิทยุเหล่านั้น

ระยะสูงสุดของเรดาร์โดยคำนึงถึงการลดทอนสามารถพบได้โดยสูตร

ถ้าทราบช่วงของพื้นที่ว่าง สมการนี้สามารถแก้ได้แบบกราฟิกในรูปแบบลอการิทึม หลังจากแปลงร่างง่ายๆ เราจะพบว่า

เราแสดงถึงการลดลงของช่วงสัมพัทธ์และเขียนสมการในรูปแบบที่สะดวกสำหรับการแก้ปัญหาแบบกราฟิก:

รูปที่ 9.4 แสดงการพึ่งพาที่อนุญาตให้ สำหรับ ให้ และ เพื่อค้นหา และด้วยเหตุนี้

อิทธิพลของการหักเหของคลื่นวิทยุในบรรยากาศ การหักเหของแสง (การหักเห ความโค้ง) ของคลื่นวิทยุเป็นการเบี่ยงเบนของการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุจากเส้นตรงเมื่อผ่านตัวกลางที่มีการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า คุณสมบัติการหักเหของแสงของตัวกลางมีลักษณะเฉพาะด้วยดัชนีการหักเหของแสงซึ่งกำหนดโดยค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ร่วมกับดัชนีการหักเหของแสงในชั้นบรรยากาศแตกต่างกันไปตามระดับความสูง อัตราของการเปลี่ยนแปลงด้วยความสูงนั้นกำหนดลักษณะด้วยการไล่ระดับสีที่มีค่าและเครื่องหมายแสดงลักษณะการหักเหของแสง

เมื่อไม่มีการหักเห ถ้า การหักเหของแสงถือเป็นลบ และวิถีของคลื่นวิทยุจะโค้งงอออกจากพื้นผิวโลก การหักเหของแสงเป็นบวกและวิถีของคลื่นวิทยุจะโค้งเข้าหาโลกซึ่งนำไปสู่เปลือกของมันโดยคลื่นวิทยุและการเพิ่มช่วงของระบบวิทยุและโดยเฉพาะอย่างยิ่งช่วงการตรวจจับเรดาร์ของเรือและระดับต่ำ เครื่องบินบิน

สำหรับสภาวะปกติของบรรยากาศ กล่าวคือ การหักเหเป็นบวก ซึ่งทำให้ช่วงของขอบฟ้าวิทยุเพิ่มขึ้น ผลกระทบของการหักเหปกติจะพิจารณาจากการเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในรัศมีของโลกด้วยปัจจัยที่ 1 ซึ่งเทียบเท่ากับการเพิ่มช่วงของขอบฟ้าวิทยุถึง รัศมีความโค้งของวิถีคลื่นวิทยุแปรผกผันกับความลาดชัน กล่าวคือ เมื่อรัศมีความโค้งของวิถีคลื่นวิทยุเท่ากับรัศมีของโลก และคลื่นวิทยุที่ส่งไปตามแนวนอนจะแพร่กระจายขนานกับพื้นผิวโลกโดยโค้งไปรอบๆ นี่เป็นกรณีของการหักเหของแสงวิกฤต ซึ่งอาจเพิ่มระยะของเรดาร์ได้อย่างมีนัยสำคัญ

ภายใต้สภาวะที่ผิดปกติในโทรโพสเฟียร์ (ความดัน ความชื้น อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว) การหักเหของแสงยิ่งยวดก็เป็นไปได้เช่นกัน ซึ่งรัศมีความโค้งของวิถีคลื่นวิทยุจะน้อยกว่ารัศมีของโลก ในเวลาเดียวกัน การแพร่กระจายของท่อนำคลื่นของคลื่นวิทยุในระยะทางไกลมากก็เป็นไปได้ในชั้นโทรโพสเฟียร์ หากเสาอากาศเรดาร์และวัตถุอยู่ที่ความสูงภายในชั้นโทรโพสเฟียร์ซึ่งก่อตัวเป็นช่องสัญญาณท่อนำคลื่น

อิทธิพลของพื้นผิวที่อยู่เบื้องล่าง นอกจากการหักเหของบรรยากาศแล้ว การปัดเศษของพื้นผิวโลกเกิดจากการเลี้ยวเบนของคลื่นวิทยุ อย่างไรก็ตาม ในเขตเงา (เกินขอบฟ้า) ความเข้มของคลื่นวิทยุจะลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากการสูญเสียพื้นผิวด้านล่าง ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามความถี่ที่เพิ่มขึ้นของสัญญาณวิทยุ ดังนั้น เฉพาะที่คลื่นที่สูงกว่า 1,000 ม. เท่านั้น คลื่นพื้นผิว กล่าวคือ คลื่นที่ปกคลุมพื้นผิวโลก สามารถให้ช่วงกว้างของระบบ (หลายร้อยหรือหลายพันกิโลเมตร) ดังนั้นใน RNS ระยะไกลจึงใช้คลื่นของคลื่นยาวและช่วงคลื่นยาวพิเศษ

การลดทอนของคลื่นพื้นผิวขึ้นอยู่กับค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและค่าการนำไฟฟ้าของพื้นผิวด้านล่าง ทั้งสำหรับผิวน้ำทะเลและสำหรับทะเลทรายที่เป็นทรายหรือเป็นภูเขา ในขณะที่เปลี่ยนภายใน 0.0001 - 5 S/m. เมื่อค่าการนำไฟฟ้าของดินลดลง การลดทอนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นช่วงของการกระทำที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจึงมาจากการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุในทะเล ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการนำทางด้วยคลื่นวิทยุทางทะเล

อิทธิพลของพื้นผิวที่อยู่เบื้องล่างไม่เพียงส่งผลต่อช่วงของ RNS เท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อความแม่นยำด้วย เนื่องจากความเร็วของเฟสของคลื่นวิทยุยังขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของพื้นผิวด้านล่างด้วย แผนที่พิเศษของการแก้ไขความเร็วของเฟสถูกสร้างขึ้นโดยขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของพื้นผิวด้านล่าง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากพารามิเตอร์เหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปตามช่วงเวลาของปีและวันและแม้แต่สภาพอากาศ แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะขจัดข้อผิดพลาดของตำแหน่งที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลง ความเร็วเฟสของคลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุที่มีความยาวมากกว่า 10 ม. ยังสามารถแพร่กระจายออกไปนอกขอบฟ้าอันเป็นผลมาจากการสะท้อนเดี่ยวหรือหลายครั้งจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์

อิทธิพลของการสะท้อนของคลื่นวิทยุโดยไอโอโนสเฟียร์ คลื่นวิทยุที่ไปถึงเสาอากาศรับสัญญาณหลังจากที่ถูกสะท้อนโดยบรรยากาศรอบนอกเรียกว่าอวกาศ

คลื่นดังกล่าวให้ช่วงที่ยาวมาก ซึ่งใช้ในระบบสื่อสารในช่วงคลื่นสั้น (เดคาเมตร) บนคลื่นบนท้องฟ้า การตรวจจับเรดาร์ระยะไกลพิเศษของเป้าหมายบางเป้าหมาย (การระเบิดนิวเคลียร์และการปล่อยขีปนาวุธ) ยังดำเนินการโดยใช้สัญญาณที่สะท้อนจากเป้าหมาย ซึ่งตลอดเส้นทางการแพร่กระจาย จะได้รับประสบการณ์การสะท้อนหนึ่งภาพหรือมากกว่าจากบรรยากาศรอบนอกและโลก พื้นผิว. ปรากฏการณ์ของการรับสัญญาณดังกล่าว (เอฟเฟกต์ Kabanov) ถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียต N. I. Kabanov ในปี 1947 เรดาร์ที่อิงตามเอฟเฟกต์นี้เรียกว่าไอโอโนสเฟียร์หรือเหนือขอบฟ้า ในสถานีดังกล่าวที่ทำงานที่คลื่น 10-15 ม. เช่นเดียวกับเรดาร์ทั่วไป ช่วงเป้าหมายจะถูกกำหนดโดยเวลาหน่วงสัญญาณ และทิศทางได้รับการแก้ไขโดยใช้เสาอากาศแบบกำหนดทิศทาง เนื่องจากความไม่เสถียรของบรรยากาศรอบนอก ความแม่นยำของสถานีดังกล่าวจึงต่ำ และการคำนวณช่วงของการกระทำเป็นงานที่ยากเนื่องจากความยากลำบากในการคำนึงถึงความสูญเสียเนื่องจากการกระเจิงและการดูดซับคลื่นวิทยุตามเส้นทางการแพร่กระจาย เช่นเดียวกับเมื่อสะท้อนจากโลกและชั้นบรรยากาศรอบนอก ในกรณีนี้จำเป็นต้องคำนึงถึงความสูญเสียเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงระนาบโพลาไรซ์ของคลื่นวิทยุ

การพึ่งพาความสูงของบรรยากาศรอบนอกในหลายปัจจัยนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงสัญญาณล่าช้าที่คาดเดาไม่ได้ ซึ่งทำให้ยากต่อการใช้คลื่นท้องฟ้าในการนำทางด้วยวิทยุ นอกจากนี้ การรบกวนของคลื่นเชิงพื้นที่และพื้นผิวทำให้เกิดการบิดเบือนของสัญญาณพื้นผิวและลดความแม่นยำของตำแหน่ง

โดยสรุป ให้เราพิจารณาคุณลักษณะของการแพร่กระจายคลื่นวิทยุของพิสัยไมเรียมิเตอร์ (คลื่นยาวพิเศษ) ที่มีความยาว 10-30 กม. ซึ่งใช้ในระบบนำทางทั่วโลกบนพื้นดิน คลื่นเหล่านี้ถูกดูดซับได้ไม่ดีโดยพื้นผิวที่อยู่เบื้องล่าง และสะท้อนจากคลื่นนี้ได้ดี รวมทั้งจากไอโอโนสเฟียร์ทั้งในเวลากลางคืนและในเวลากลางวัน เป็นผลให้คลื่นยาวพิเศษแพร่กระจายไปทั่วโลก เช่นเดียวกับท่อนำคลื่นที่จำกัดโดยพื้นผิวโลกและชั้นบรรยากาศรอบนอกโลกในระยะทางที่ไกลมาก ในเวลาเดียวกัน สามารถคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงของความเร็วการขยายพันธุ์และการเปลี่ยนเฟสได้ ซึ่งให้ความแม่นยำในการวางตำแหน่งที่เพียงพอสำหรับการนำทางในทะเลหลวง

ปัจจุบัน RNS ดาวเทียมใช้สำหรับการนำทางทั่วโลกซึ่งเนื่องจากวงโคจรของดาวเทียมในระดับสูง "การมองเห็น" โดยตรงจึงถูกจัดเตรียมในระยะทางไกลโดยใช้คลื่นเดซิเมตรที่ไหลผ่านไอโอสเฟียร์อย่างอิสระ ระบบ ซึ่งสำหรับ SRNS ทั่วโลกครอบคลุม พื้นที่ใกล้โลกทั้งหมด

เขียนสมการช่วงเรดาร์ในพื้นที่ว่าง

ระยะของเรดาร์ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของมันอย่างไร

การสะท้อนของคลื่นวิทยุจากพื้นผิวโลกส่งผลต่อระยะของเรดาร์อย่างไร

คุณสมบัติของการตรวจจับวัตถุที่อยู่ต่ำคืออะไร?

อะไรคือสาเหตุหลักที่ทำให้สัญญาณเรดาร์อ่อนลงในระหว่างการเผยแพร่?

กำหนดช่วงของเรดาร์ระยะสามเซนติเมตรที่ทำงานท่ามกลางสายฝนด้วยความเข้ม mm / h () ช่วงของเรดาร์ในพื้นที่ว่าง

การหักเหของคลื่นวิทยุทำให้ระยะเรดาร์เพิ่มขึ้นผิดปกติภายใต้เงื่อนไขใดบ้าง

อิทธิพลของพื้นผิวพื้นฐานที่มีต่อการทำงานของ RNS คืออะไร?

"เอฟเฟกต์ Kabanov" คืออะไรและนำไปใช้ในทางปฏิบัติอย่างไร?

เหตุใด RNS ภาคพื้นดินทั่วโลกจึงใช้คลื่นวิทยุ VLF

กฎของการแพร่กระจายคลื่นวิทยุในพื้นที่ว่างนั้นค่อนข้างง่าย แต่ส่วนใหญ่แล้ววิศวกรรมวิทยุไม่ได้เกี่ยวข้องกับพื้นที่ว่าง แต่เกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุเหนือพื้นผิวโลก ตามที่ทั้งประสบการณ์และทฤษฎีแสดงให้เห็น พื้นผิวของโลกมีอิทธิพลอย่างมากต่อการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุ และทั้งคุณสมบัติทางกายภาพของพื้นผิว (เช่น การรั่วไหลระหว่างทะเลและแผ่นดิน) และรูปทรงเรขาคณิตของมัน (ความโค้งทั่วไป) ของพื้นผิว ตัวอย่างเช่น ความแตกต่างระหว่างทะเลและแผ่นดิน) และรูปทรงเรขาคณิตของมัน (ความโค้งทั่วไปของพื้นผิวโลกและภูมิประเทศที่ไม่เรียบส่วนบุคคล - ภูเขา ช่องเขา ฯลฯ) อิทธิพลนี้จะแตกต่างกันไปสำหรับคลื่นที่มีความยาวต่างกัน และสำหรับคลื่นที่มีความยาวต่างกัน และสำหรับระยะทางที่ต่างกันระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ

อิทธิพลที่กระทำต่อการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุโดยรูปร่างของพื้นผิวโลกนั้นชัดเจนจากที่กล่าวมาแล้ว ท้ายที่สุดเรามีอยู่ที่นี่โดยพื้นฐานแล้วอาการต่าง ๆ ของการเลี้ยวเบนของคลื่นที่มาจากหม้อน้ำ (§ 41) ทั้งในโลกโดยรวมและในลักษณะเฉพาะของความโล่งใจ เรารู้ว่าการเลี้ยวเบนขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นกับขนาดของวัตถุในเส้นทางของคลื่น จึงไม่น่าแปลกใจที่ความโค้งของพื้นผิวโลกและภูมิประเทศจะส่งผลต่อการแพร่กระจายของคลื่นที่มีความยาวต่างกันในรูปแบบต่างๆ

ตัวอย่างเช่น เทือกเขาสร้าง "เงาวิทยุ" ในกรณีของคลื่นสั้น ในขณะที่คลื่นที่ยาวพอสมควร (หลายกิโลเมตร) ไปรอบ ๆ บ่อน้ำสิ่งกีดขวางนี้ และลดทอนเล็กน้อยบนทางลาดของภูเขาตรงข้ามสถานีวิทยุ (รูปที่ 147) ).

ข้าว. 147. ภูเขาทำให้เกิด "เงาวิทยุ" ในกรณีคลื่นสั้น คลื่นยาวไปรอบภูเขา

โดยรวมแล้วโลกมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดที่ใช้ในวิทยุ คลื่นสั้นมาก เช่น คลื่นเมตร ไม่หมุนเลยขอบฟ้าอย่างเห็นได้ชัด นั่นคือ เกินแนวสายตา ยิ่งคลื่นยาวมากเท่าไร พวกมันก็ยิ่งเคลื่อนตัวไปรอบพื้นผิวโลกได้ดีกว่า แต่ถึงกระนั้นคลื่นที่ยาวที่สุดก็ยังไม่สามารถพันรอบโลกได้ เนื่องจากการเลี้ยวเบนกลับกัน อย่างไรก็ตาม หากการสื่อสารทางวิทยุเกิดขึ้นระหว่างจุดใดๆ ในโลกและที่คลื่นที่มีความยาวคลื่นต่างกันมาก สิ่งนี้จะเป็นไปได้ไม่ใช่เพราะการเลี้ยวเบน แต่ด้วยเหตุผลที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ซึ่งเราจะพูดถึงต่อไปอีกเล็กน้อย

อิทธิพลของคุณสมบัติทางกายภาพของพื้นผิวโลกต่อการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าภายใต้อิทธิพลของคลื่นเหล่านี้ กระแสไฟฟ้าความถี่สูงเกิดขึ้นในดินและในน้ำทะเลซึ่งมีกำลังแรงที่สุดใกล้กับเสาอากาศส่งสัญญาณ . พลังงานส่วนหนึ่งของคลื่นวิทยุถูกใช้ไปเพื่อรักษากระแสเหล่านี้ ซึ่งปล่อยความร้อนจูลในปริมาณที่สอดคล้องกันในดินหรือน้ำ การสูญเสียพลังงานเหล่านี้ (และด้วยเหตุนี้การลดทอนของคลื่นเนื่องจากการสูญเสีย) ขึ้นอยู่กับด้านหนึ่ง ในการนำไฟฟ้าของดิน และในทางกลับกัน ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น คลื่นสั้นจะถูกลดทอนแรงกว่าคลื่นที่ยาวมาก ด้วยค่าการนำไฟฟ้าที่ดี (น้ำทะเล) กระแสความถี่สูงจะแทรกซึมจากพื้นผิวที่ระดับความลึกที่ตื้นกว่าค่าการนำไฟฟ้าที่ไม่ดี (ดิน) และการสูญเสียพลังงานในกรณีแรกจะน้อยกว่ามาก เป็นผลให้ช่วงของการกระทำของเครื่องส่งสัญญาณเดียวกันกลายเป็นมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (หลายครั้ง) เมื่อคลื่นแพร่กระจายไปทั่วทะเลมากกว่าเมื่อแพร่กระจายบนบก

เราได้สังเกตแล้วว่าการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุในระยะทางไกลมากไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการเลี้ยวเบนทั่วโลก ในขณะเดียวกัน การสื่อสารทางวิทยุทางไกล (หลายพันกิโลเมตร) ได้ดำเนินการไปแล้วในปีแรกหลังจากการประดิษฐ์วิทยุ ทุกวันนี้ นักวิทยุสมัครเล่นทุกคนรู้ดีว่าคลื่นยาว (มากกว่า) และคลื่นมีเดียมเวฟ ในคืนฤดูหนาวจะได้ยินสถานีต่างๆ เป็นระยะทางหลายพันกิโลเมตร ในขณะที่ในตอนกลางวัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฤดูร้อน เดือนจะได้ยินสถานีเดียวกันนี้ในระยะทางเพียงไม่กี่ร้อยกิโลเมตร ในช่วงคลื่นสั้น ตำแหน่งที่แตกต่างกัน ที่นี่ ไม่ว่าเวลาใดของวันและช่วงเวลาใดๆ ของปี คุณจะพบความยาวคลื่นดังกล่าวที่ซ้อนทับระยะทางใดๆ ได้อย่างน่าเชื่อถือ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการสื่อสารตลอด 24 ชั่วโมง จำเป็นต้องทำงานในช่วงเวลาต่างๆ ของวันบนคลื่นที่มีความยาวต่างกัน การพึ่งพาช่วงการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุในช่วงเวลาของปีและวันทำให้จำเป็นต้องเชื่อมโยงเงื่อนไขสำหรับการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุบนโลกด้วยอิทธิพลของดวงอาทิตย์ การเชื่อมต่อนี้ได้รับการศึกษาและอธิบายอย่างดีแล้ว

ดวงอาทิตย์เปล่งแสงพร้อมกับแสงที่มองเห็นได้ รังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรง และอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเร็วจำนวนมาก ซึ่งตกลงสู่ชั้นบรรยากาศของโลกทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนอย่างแรงบริเวณตอนบน เป็นผลให้เกิดก๊าซแตกตัวเป็นไอออนหลายชั้นซึ่งอยู่ที่ความสูงต่างกัน .

การปรากฏตัวของร่องรอยดังกล่าวทำให้บริเวณที่เรียกชั้นบนของชั้นบรรยากาศของโลกว่าไอโอโนสเฟียร์

การปรากฏตัวของไอออนและอิเลคตรอนอิสระทำให้คุณสมบัติของไอโอโนสเฟียร์แตกต่างไปจากชั้นบรรยากาศที่เหลืออย่างรวดเร็ว ในขณะที่ยังคงความสามารถในการส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้ รังสีอินฟราเรด และคลื่นวิทยุที่มีมิเตอร์ ไอโอโนสเฟียร์จะสะท้อนความยาวคลื่นที่ยาวกว่า สำหรับคลื่นดังกล่าว (มากกว่านั้น) โลกจะถูกล้อมรอบด้วย "กระจก" ทรงกลมและการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุเหล่านี้เกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวทรงกลมสะท้อนแสงสองอัน - พื้นผิวของโลกและ "พื้นผิว" ของ ไอโอสเฟียร์ (รูปที่ 148) นั่นคือเหตุผลที่คลื่นวิทยุสามารถไปทั่วโลกได้

ข้าว. 148. คลื่นไประหว่างโลกกับไอโอโนสเฟียร์

แน่นอน เราไม่ควรเข้าใจคำว่า "พื้นผิวของกระจกทรงกลมของไอโอโนสเฟียร์" อย่างแท้จริง ชั้นที่แตกตัวเป็นไอออนไม่มีขอบเขตที่แหลมคม ยังไม่ได้สังเกตรูปร่างทรงกลมที่ถูกต้อง (อย่างน้อยก็พร้อมกันทั่วโลก) การแตกตัวเป็นไอออนจะแตกต่างกันในชั้นต่างๆ (ในชั้นที่สูงกว่าชั้นที่ต่ำกว่า) และชั้นเองประกอบด้วย "ก้อนเมฆ" ที่เคลื่อนที่และเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง "กระจก" ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันดังกล่าวไม่เพียงสะท้อน แต่ยังดูดซับและกระจายคลื่นวิทยุและอีกครั้งจะแตกต่างกันไปตามความยาวคลื่น นอกจากนี้คุณสมบัติของ "กระจก" จะเปลี่ยนไปตามกาลเวลา ในระหว่างวัน ภายใต้การกระทำของรังสีดวงอาทิตย์ การแตกตัวเป็นไอออนจะยิ่งใหญ่กว่าตอนกลางคืนมาก เมื่อมีเพียงไอออนบวกและอิเล็กตรอนเชิงลบเท่านั้นที่รวมกันเป็นโมเลกุลที่เป็นกลาง (การรวมตัวใหม่) ความแตกต่างของไอออไนเซชันในเวลากลางวันและกลางคืนนั้นยิ่งใหญ่มากโดยเฉพาะในชั้นล่างของชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ ที่นี่ความหนาแน่นของอากาศสูงขึ้น การชนกันระหว่างไอออนและอิเล็กตรอนเกิดขึ้นบ่อยขึ้น และการรวมตัวใหม่จะดำเนินการอย่างเข้มข้นมากขึ้น ในช่วงกลางคืน ไอออไนเซชันของชั้นไอโอโนสเฟียร์ตอนล่างอาจมีเวลาลดลงเหลือศูนย์ ไอออนไนซ์ยังแตกต่างกันขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปี กล่าวคือ ความสูงของดวงอาทิตย์ขึ้นเหนือขอบฟ้า

การศึกษาการเปลี่ยนแปลงรายวันและตามฤดูกาลในสถานะของไอโอสเฟียร์ทำให้ไม่เพียงแต่จะอธิบายได้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการทำนายเงื่อนไขสำหรับการผ่านของคลื่นวิทยุในความยาวต่างๆ ในช่วงเวลาต่างๆ ของวันและปีด้วย (การคาดการณ์ทางวิทยุ)

การปรากฏตัวของไอโอสเฟียร์ไม่เพียงแต่ทำให้การสื่อสารด้วยคลื่นสั้นเป็นไปได้ในระยะทางไกล แต่ยังช่วยให้คลื่นวิทยุในบางครั้งสามารถแล่นรอบโลกทั้งใบและแม้กระทั่งหลายครั้งด้วยซ้ำ ด้วยเหตุนี้จึงเกิดปรากฏการณ์ประหลาดขึ้นในการรับสัญญาณวิทยุที่เรียกว่าเสียงสะท้อนวิทยุซึ่งเครื่องรับจะรับรู้สัญญาณหลายครั้ง: หลังจากที่สัญญาณมาถึงตามเส้นทางที่สั้นที่สุดจากเครื่องส่งจะได้ยินสัญญาณซ้ำ ๆ ที่วนเป็นวงกลม โลก.

มันมักจะเกิดขึ้นที่คลื่นมาจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับตามเส้นทางที่แตกต่างกันหลายทาง โดยมีการสะท้อนจำนวนที่แตกต่างกันจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์และพื้นผิวโลก (รูปที่ 149) เห็นได้ชัดว่า คลื่นที่มาจากเครื่องส่งเดียวกันจะเชื่อมโยงกันและสามารถรบกวนที่จุดรับ ทำให้อ่อนลงหรือเพิ่มกำลังซึ่งกันและกัน ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของเส้นทาง เนื่องจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ไม่ใช่ "กระจก" ที่เสถียรอย่างแน่นอน แต่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ความแตกต่างระหว่างเส้นทางของคลื่นที่มาตามเส้นทางที่ต่างกันจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ส่งผลให้เกิดการขยายเสียง ฯลฯ เราสามารถพูดได้ว่าขอบคลื่นรบกวน "คลาน" เหนือพื้นผิวโลก และขณะนี้ตัวรับอยู่ที่ระดับสูงสุดแล้ว ขั้นต่ำของการแกว่ง ในการส่งสัญญาณที่ได้รับ ส่งผลให้มีการเปลี่ยนแปลงการได้ยินที่ดีและการรับสัญญาณที่จางลง ซึ่งการได้ยินจะลดลงเหลือศูนย์

ข้าว. 149. เส้นทางต่าง ๆ ของคลื่นจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับ

จะสังเกตเห็นปรากฏการณ์ที่คล้ายกันบนหน้าจอทีวีหากเครื่องบินบินผ่านบริเวณใกล้กับเสาอากาศรับสัญญาณ คลื่นวิทยุที่สะท้อนโดยเครื่องบินรบกวนคลื่นจากสถานีส่งสัญญาณและเราเห็นว่าภาพ "กะพริบ" อย่างไรเนื่องจากการรบกวน "แถบ" ของการขยายสัญญาณสลับและการลดทอน (เนื่องจากการเคลื่อนไหวของเครื่องบิน ) ผ่านเสาอากาศรับสัญญาณ

โปรดทราบว่าเมื่อรับการออกอากาศทางโทรทัศน์ในเมือง ภาพบนหน้าจอ Kinescope เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า (และแม้กระทั่ง "การคูณ") โดยประกอบด้วยภาพสองภาพขึ้นไปที่เลื่อนในแนวนอนโดยสัมพันธ์กันในองศาที่แตกต่างกัน นี่เป็นผลมาจากการสะท้อนของคลื่นวิทยุจากบ้านเรือน หอคอย ฯลฯ คลื่นสะท้อนเดินทางในเส้นทางที่ยาวกว่าระยะห่างระหว่างเสาอากาศรับและส่งสัญญาณ ดังนั้นจึงเกิดความล่าช้าในการให้ภาพ เลื่อนไปในทิศทางของการสแกนลำแสงอิเล็กตรอนในกล้องส่องทางไกล โดยพื้นฐานแล้ว เราเห็นด้วยตาตนเองถึงผลของการแพร่กระจายคลื่นวิทยุด้วยความเร็วจำกัด

ความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์สำหรับคลื่นวิทยุ ซึ่งมีความยาวน้อยกว่า ทำให้สามารถตรวจจับการปล่อยคลื่นวิทยุที่มาจากแหล่งนอกโลกได้ มันมีมาตั้งแต่ยุค 40 ในศตวรรษของเรา ดาราศาสตร์วิทยุกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว เปิดโอกาสใหม่ๆ ในการศึกษาจักรวาล นอกเหนือไปจากดาราศาสตร์ทั่วไป (ออปติคัล) มีการสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุมากขึ้นเรื่อยๆ ขนาดของเสาอากาศเพิ่มขึ้น ความไวของเครื่องรับก็เพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ จำนวนและความหลากหลายของแหล่งวิทยุนอกโลกที่ค้นพบจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ปรากฎว่าคลื่นวิทยุถูกปล่อยออกมาจากทั้งดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ และนอกระบบสุริยะของเรา - โดยเนบิวลาจำนวนมากและมหานวดาราที่เรียกว่า แหล่งที่มาของการปล่อยคลื่นวิทยุหลายแห่งถูกค้นพบนอกระบบดาวของเรา (กาแล็กซี่) โดยพื้นฐานแล้ว สิ่งเหล่านี้คือระบบดาราจักรอื่น และมีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่ถูกระบุด้วยเนบิวลาที่สังเกตได้ทางแสง นอกจากนี้ ยังมีการค้นพบ "กาแล็กซีวิทยุ" ในระยะทางไกลจากเรา (หลายพันล้านปี) ซึ่งอยู่ไกลเกินเอื้อมของกล้องโทรทรรศน์ออปติคอลที่ทันสมัยที่สุด มีการค้นพบแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุที่มีขนาดเชิงมุมที่เล็กมาก (เศษเสี้ยวของส่วนโค้งที่สอง) ในขั้นต้น พวกมันถูกพิจารณาว่าเป็นดาวชนิดพิเศษที่เป็นของกาแล็กซีของเรา ดังนั้นพวกมันจึงถูกเรียกว่าแหล่งกำเนิดกึ่งดาวหรือควาซาร์ แต่ตั้งแต่ปีพ.ศ. 2505 เป็นที่ชัดเจนว่าควาซาร์เป็นวัตถุนอกกาแล็กซีที่ปล่อยคลื่นวิทยุออกมาอย่างมหาศาล

แยกหรืออย่างที่พวกเขาพูด แหล่งวิทยุที่ไม่ต่อเนื่องในกาแลคซีของเราปล่อยความยาวคลื่นที่หลากหลาย แต่ยังตรวจพบการปล่อยคลื่นวิทยุแบบ "เอกรงค์" ที่มีความยาวคลื่นเท่ากับ ที่ปล่อยออกมาจากไฮโดรเจนในอวกาศ การศึกษาการแผ่รังสีนี้ทำให้สามารถค้นหามวลรวมของไฮโดรเจนในอวกาศได้ และหาวิธีการกระจายไปทั่วดาราจักร ล่าสุด มีความเป็นไปได้ที่จะตรวจจับการแผ่รังสีคลื่นวิทยุแบบเอกรงค์ที่ลักษณะความยาวคลื่นขององค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ

สำหรับแหล่งที่มาของการปล่อยคลื่นวิทยุทั้งหมดที่กล่าวถึงข้างต้น ความเข้มจะคงที่มาก เฉพาะในบางกรณี (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ใกล้ดวงอาทิตย์) เป็นการสุ่มระเบิดของการปล่อยคลื่นวิทยุที่สังเกตได้จากพื้นหลังคงที่ทั่วไป ปี พ.ศ. 2511 มีการค้นพบทางดาราศาสตร์ทางวิทยุครั้งใหม่ที่มีความสำคัญอย่างยิ่ง: แหล่งที่มา (ส่วนใหญ่อยู่ในกาแลคซี่) ถูกค้นพบโดยปล่อยคลื่นวิทยุเป็นระยะๆ แหล่งที่มาเหล่านี้เรียกว่าพัลซาร์ ช่วงเวลาการทำซ้ำของพัลส์สำหรับพัลซาร์ที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกัน และส่งจากไม่กี่วินาทีเป็นสองสามร้อยของวินาทีหรือน้อยกว่านั้น ธรรมชาติของการปล่อยคลื่นวิทยุของพัลซาร์ได้รับคำอธิบายที่น่าเชื่อถือที่สุด หากเราคิดว่าพัลซาร์เป็นดาวฤกษ์ที่หมุนรอบ ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยนิวตรอน (ดาวนิวตรอน) ความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ของการค้นพบทางดาราศาสตร์ทางวิทยุนี้อยู่ที่การค้นพบและความเป็นไปได้ในการสังเกตดาวฤกษ์ดังกล่าว

นอกเหนือจากการรับคลื่นวิทยุของตัวเองจากร่างกายของระบบสุริยะแล้วเรดาร์ยังใช้อีกด้วย นี่คือสิ่งที่เรียกว่าดาราศาสตร์เรดาร์ ด้วยการรับสัญญาณวิทยุจากเรดาร์อันทรงพลังที่สะท้อนจากดาวเคราะห์ดวงใดดวงหนึ่ง เราสามารถวัดระยะทางไปยังดาวเคราะห์ดวงนี้ได้อย่างแม่นยำ ประเมินความเร็วของการหมุนรอบแกนของมัน และตัดสิน (โดยความเข้มของการสะท้อนของคลื่นวิทยุที่มีความยาวต่างกัน ) เกี่ยวกับคุณสมบัติของพื้นผิวและบรรยากาศของดาวเคราะห์

โดยสรุปเราทราบว่าความโปร่งใสของบรรยากาศรอบนอกสำหรับคลื่นวิทยุสั้นที่เพียงพอยังทำให้การสื่อสารทางวิทยุทุกประเภทกับดาวเทียมประดิษฐ์ของโลกและยานอวกาศ (การสื่อสารเอง การควบคุมวิทยุ โทรทัศน์ เช่นเดียวกับ telemetry - ส่งไปยังโลกของการอ่านเครื่องมือวัดต่างๆ) ด้วยเหตุผลเดียวกัน ขณะนี้จึงเป็นไปได้ที่จะใช้คลื่นวิทยุแบบมิเตอร์สำหรับการสื่อสารและโทรทัศน์ระหว่างจุดต่างๆ บนพื้นผิวโลกที่อยู่ห่างจากกันมาก (เช่น ระหว่างมอสโกและเมืองในตะวันออกไกลของเรา) โดยใช้การส่งสัญญาณซ้ำเพียงครั้งเดียว โดยดาวเทียมพิเศษที่ติดตั้งอุปกรณ์รับและส่งสัญญาณวิทยุ

ในบทความนี้เราจะบอกคุณเกี่ยวกับคลื่นวิทยุและคุณสมบัติของการแพร่กระจาย

หลายคนที่ไม่มีแนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับประเภทของพลังงาน คุณสมบัติของพวกมัน มักจะพูดถึงวิธีการส่งพลังงานแบบไร้สายในระยะทางไกล คนอื่นๆ ไม่รู้ว่าคลื่นวิทยุแพร่กระจายอย่างไร ทำเสาอากาศสำหรับเครื่องส่งและเครื่องรับวิทยุเพื่อพยายามบรรลุลักษณะการรับและส่งสัญญาณสูงสุด แต่กลับล้มเหลว บางคนอ่านหนังสือที่ฉลาด ในขณะที่บางคนใช้ประสบการณ์หรือคำแนะนำของเพื่อนที่ไม่รู้หนังสือ เพื่อปัดเป่าความเข้าใจผิดอย่างน้อยบางส่วนและให้แนวคิดเกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและรูปลักษณ์ - บทความนี้มีเนื้อหาเกี่ยวกับคลื่นวิทยุ

ตามปกติฉันจะไม่วาดสูตรของ Maxwell, Faraday และนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงอื่น ๆ มีจำนวนมากในตำราฟิสิกส์ซึ่งการอ่านซึ่งแม้ฉันมีการศึกษาและประสบการณ์ด้านวิทยุอิเล็กทรอนิกส์ไม่เข้าใจว่าทำไมหนังสือเหล่านี้จึงมีสูตรที่ลึกซึ้ง แต่ข้อมูลที่ง่ายที่สุดของคุณค่าที่เป็นประโยชน์ในทางปฏิบัติหายไป? อันที่จริง วันรุ่งขึ้นหรือหนึ่งสัปดาห์หลังจากสำเร็จการศึกษา นักเรียนจะจำสูตรเหล่านี้ไม่ได้ แต่เขาจะไม่รู้แนวคิดง่ายๆ เหมือนกับที่เขาไม่รู้

เริ่มจากข้อเท็จจริงที่ว่า Nikola Tesla นักประดิษฐ์และนักประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ของเครื่องจักรไฟฟ้าใช้การสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการทดลองของเขาอย่างแข็งขันซึ่งไม่มีใครรู้มาก่อนและอย่างที่เรารู้จากตำราฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย พวกเขาสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง - คลื่นวิทยุ. แต่ฉันขอย้ำว่า ในสมัยของเทสลา ไม่มีใครรู้เกี่ยวกับการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จากการสังเกตโดยสัญชาตญาณ เทสลาเข้าใจว่าผลจากการทดลองของเขา พลังงานบางอย่างปรากฏขึ้นในอวกาศโดยรอบ แต่ในสมัยนั้นไม่มีวิทยาศาสตร์และอุปกรณ์ดังกล่าวที่จะเปิดเผยแนวคิดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นปรากฏการณ์นี้จึงถือเป็นหมวดหมู่เชิงปรัชญาซึ่งเทสลาเรียกว่า - อีเธอร์.

วันนี้พวกเขาโต้แย้งว่า "อีเธอร์" และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นแนวคิดที่แตกต่างกัน สิ่งเหล่านี้ผิดอย่างสิ้นเชิงเพียงเพราะสิ่งประดิษฐ์ทั้งหมดของเทสลามีพื้นฐานมาจากการใช้กระแสสลับธรรมดาและสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งในทางกลับกันไม่ได้สร้าง "อีเธอร์" แต่เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ธรรมดาที่สุดในช่วงความถี่วิทยุ สิ่งที่เรียกว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสมัยนั้น Nikola Tesla เรียกว่าอีเธอร์ ไม่มีคำอธิบายที่เป็นไปได้อื่น ๆ คุณสามารถโต้แย้งเป็นเวลานานว่าสิ่งเหล่านี้เป็นแนวคิดที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ใครบางคนกำลังพ่นฟองที่ปากเพื่อพยายามพิสูจน์ว่าความเร็วของการแพร่กระจายของอีเธอร์นั้นมากกว่าความเร็วของแสง แต่ไม่มีหลักฐานพื้นฐาน Nikola Tesla ใช้การทดลองอะไรเพื่อวัดความเร็วของอีเธอร์ ไม่มีข้อมูลดังกล่าวทุกที่ มีเพียงข้อสรุปเดียว เขาไม่ได้วัด แต่เพียงสันนิษฐาน คุณบอกว่าอีเธอร์มีพลังงาน? ฉันจะตอบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใด ๆ ที่มีพลังงาน! ฉันเจอวงจรที่ใช้งานได้จริงของเครื่องรับวิทยุที่ไม่มีแบตเตอรี่ ซึ่งออกแบบมาเพื่อไม่ให้ใช้กับหูฟังหรือหัวไดนามิก แต่เพื่อรับกระแสไฟฟ้าตรง "ออกจากอากาศ" โดยผู้อยู่อาศัยในมหานครที่อาศัยอยู่ใกล้กับศูนย์โทรทัศน์และวิทยุอันทรงพลัง

ที่ไหน: ฉ- ความถี่, λ คือความยาวคลื่น กับ- ความเร็วแสงเท่ากับ 300,000 กม./วินาที

คลื่นวิทยุแบ่งออกเป็นหลายช่วง:

SDV ยาวพิเศษ- ความถี่ 3 - 30 kHz ความยาวคลื่น 100 - 10 กม.

ยาว "DV"- ความถี่ 30 - 300 kHz ความยาวคลื่น 10 - 1 กม.

ขนาดกลาง "SV"- ด้วยความถี่ 300 - 3000 kHz ด้วยความยาวคลื่น 1,000 - 100 เมตร

สั้น "KV"- ด้วยความถี่ 3 - 30 MHz ที่มีความยาวคลื่น 100 - 10 เมตร

เกินขีด "VHF", รวมทั้ง:

- เมตร "เอ็มวี"- ความถี่ 30 - 300 MHz มีความยาวคลื่น 10 - 1 เมตร

- เดซิเมตร "ดีเอ็มวี"- ความถี่ 300 - 3000 MHz ที่ความยาวคลื่น 10 - 1 dm

- เซนติเมตร "เอสเอ็มวี"- ความถี่ 3 - 30 GHz ความยาวคลื่น 10 - 1 ซม.

- มิลลิเมตร "เอ็มเอ็มวี"- ความถี่ 30 - 300 GHz ความยาวคลื่น 10 - 1 มม.

- ซับมิลลิเมตร "เอสเอ็มวี"- ความถี่ 300 - 6000 GHz ความยาวคลื่น 1 - 0.05 มม.

ช่วงตั้งแต่คลื่นเดซิเมตรถึงมิลลิเมตร เนื่องจากความถี่สูงมาก เรียกว่าความถี่สูงพิเศษ "ไมโครเวฟ".

โดยธรรมชาติแล้ว ช่วงคลื่นวิทยุทั้งหมดที่อยู่ในรายการ ทั้งในประเทศและชนชั้นกลาง สามารถแบ่งออกเป็นแถบย่อยได้

จำความสำคัญในทางปฏิบัติของโพลาไรซ์ EMW - หากเครื่องส่งวิทยุและเครื่องรับวิทยุได้รับการปรับความถี่เดียวกัน แต่มีโพลาไรซ์ต่างกัน ตัวอย่างเช่น ตัวส่งอยู่ในแนวตั้งและเครื่องรับอยู่ในแนวนอน การสื่อสารทางวิทยุจะไม่ดี ในการทำเช่นนี้ควรเพิ่มไดอะแกรมทิศทางของเสาอากาศแส้จากนั้นใช้ตัวอย่างของวิทยุโทรศัพท์สองเครื่อง - สถานีวิทยุพกพา (1 และ 2) ที่แสดงในรูปด้านล่างเราสามารถสรุปเชิงตรรกะได้:

หากเสาอากาศของเครื่องส่งและเครื่องรับวิทยุอยู่ในพื้นที่ที่สัมพันธ์กับขอบฟ้าในลักษณะเดียวกัน และรูปแบบเสาอากาศถูกชี้เข้าหากันด้วย maxima การเชื่อมต่อจะดีที่สุด หากไม่ตรงตามเงื่อนไขใดเงื่อนไขหนึ่ง จะไม่มีการเชื่อมต่อหรือไม่ดี

พารามิเตอร์อื่นยังส่งผลต่อช่วงการสื่อสารทางวิทยุ - ความหนาขององค์ประกอบเครื่องสั่นยิ่งมีขนาดใหญ่เสาอากาศ บรอดแบนด์– ช่วงของความถี่ที่รับสัญญาณได้ดีนั้นกว้างกว่า แต่ระดับสัญญาณจะลดลงที่ความถี่เกือบทั้งหมด เนื่องจากเสาอากาศไดโพลเป็นวงจรออสซิลเลเตอร์เดียวกัน และด้วยการขยายตัวของแถบความถี่ตอบสนองความถี่เรโซแนนซ์ แอมพลิจูดเรโซแนนซ์จะลดลง ดังนั้นอย่าแปลกใจที่เสาอากาศโทรทัศน์ที่ทำจากกระป๋องเบียร์อลูมิเนียมในเมืองที่ระดับสัญญาณของหอส่งสัญญาณโทรทัศน์อยู่ในระดับสูงจะรับสัญญาณโทรทัศน์จากช่องต่าง ๆ ได้ไม่เลวและมักจะดีกว่าเสาอากาศมืออาชีพที่ซับซ้อน

เสาอากาศวิทยุมืออาชีพที่ดีมีตัวบ่งชี้ - เสาอากาศรับ. ท้ายที่สุดแล้วเครื่องสั่นครึ่งคลื่นธรรมดาไม่ได้ขยายสัญญาณ การกระทำของมันคือการเลือก - ที่ความถี่ที่แน่นอนในบางทิศทางและโพลาไรซ์ที่แน่นอน เพื่อให้มีการรบกวนน้อยลงในเครื่องรับ เพื่อเพิ่มช่วงการรับและส่งสัญญาณ ในขณะเดียวกันก็ลดรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ (ชื่อสามัญคือ DND) เครื่องสั่นครึ่งคลื่นธรรมดาไม่เหมาะ เสาอากาศมีความซับซ้อน

ก่อนหน้านี้ ฉันเขียนเกี่ยวกับอิทธิพลของอุปสรรคต่างๆ - คุณสมบัติสะท้อนแสง หากสิ่งกีดขวางมีขนาดไม่เท่ากัน (ลำดับที่เล็กกว่า) กับความยาวของคลื่นวิทยุ ก็ไม่เป็นอุปสรรคต่อสัญญาณวิทยุ ก็ไม่ส่งผลกระทบแต่อย่างใด หากสิ่งกีดขวางอยู่ในระนาบขนานกับคลื่นไฟฟ้าและมากกว่าความยาวคลื่น สิ่งกีดขวางนี้จะสะท้อนคลื่นวิทยุ หากสิ่งกีดขวางมีความยาวคลื่นหลายเท่า (เท่ากับหนึ่งในสี่ ครึ่งหรือทั้งหมด) โดยวางแนวขนานกับคลื่นไฟฟ้าและตั้งฉากกับทิศทางของการแพร่กระจายคลื่น สิ่งกีดขวางนี้จะทำหน้าที่เป็นวงจรสั่นพ้องตลอดความยาวคลื่นหรือฮาร์โมนิกของมัน และมีคุณสมบัติสะท้อนแสงสูงสุด

เป็นคุณสมบัติเหล่านี้ที่อธิบายไว้ข้างต้นที่ใช้ในเสาอากาศที่ซับซ้อน ดังนั้นหนึ่งในตัวเลือกสำหรับการปรับปรุงคุณสมบัติการรับของเสาอากาศคือการติดตั้งเพิ่มเติม ตัวสะท้อนแสง(ตัวสะท้อนแสง) หลักการทำงานซึ่งขึ้นอยู่กับการสะท้อนของคลื่นวิทยุและการเพิ่มสัญญาณสองเฟสในเฟส - จากศูนย์โทรทัศน์ (TC) และจากตัวสะท้อนแสง ในกรณีนี้ รูปแบบการแผ่รังสีจะแคบลงและยืดออก รูปแสดงเสาอากาศที่ประกอบด้วยเครื่องสั่นแบบครึ่งคลื่นแบบวนซ้ำ (1) และตัวสะท้อนแสง (2) ความยาวของเครื่องสั่น (A) ของเสาอากาศโทรทัศน์นี้ถูกเลือกให้เท่ากับครึ่งความยาวคลื่นของช่องโทรทัศน์เฉลี่ย คูณด้วยปัจจัยการทำให้สั้นลง เลือกความยาวของรีเฟลกเตอร์ (B) เท่ากับครึ่งความยาวคลื่นของช่องทีวีขั้นต่ำ (ด้วยความยาวคลื่นสูงสุด) ระยะห่างระหว่างเครื่องสั่นและตัวสะท้อนแสง (C) ถูกเลือกเพื่อให้เกิดผลรวมในเฟสของสัญญาณโดยตรงและสัญญาณสะท้อน - ครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น

วิธีถัดไปในการขยายสัญญาณรับให้แคบลงและขยายด้านล่างคือการเพิ่มเครื่องสั่นแบบพาสซีฟ - กรรมการ. หลักการทำงานทั้งหมดอยู่ในการเพิ่มเฟสเดียวกัน ในเวลาเดียวกัน รูปแบบการแผ่รังสีจะแคบลงและยืดออกมากยิ่งขึ้น รูปแสดงเสาอากาศ "ช่องคลื่น"ประกอบด้วยรีเฟลกเตอร์ (1) เครื่องสั่นครึ่งคลื่นแบบวนซ้ำ (2) และไดเรกเตอร์หนึ่งตัว (3) การเพิ่มกรรมการเพิ่มเติมทำให้รูปแบบการแผ่รังสีแคบลงและขยายออกไป ความยาวของกรรมการ (B) ถูกเลือกน้อยกว่าความยาวของเครื่องสั่นที่ใช้งานอยู่เล็กน้อย เพื่อเพิ่มเกนของเสาอากาศและบรอดแบนด์ กรรมการจะถูกเพิ่มไว้ด้านหน้าเครื่องสั่นที่ทำงานอยู่โดยค่อยๆ ลดความยาวลง โปรดทราบว่าความยาวของเครื่องสั่นที่ทำงานอยู่เท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นเฉลี่ยของสัญญาณที่ได้รับ ความยาวของตัวสะท้อนแสงมากกว่าครึ่งของความยาวคลื่น และความยาวของผู้กำกับจะน้อยกว่าครึ่งของความยาวคลื่น ระยะห่างระหว่างองค์ประกอบยังถูกเลือกให้มีความยาวคลื่นประมาณครึ่งหนึ่ง

ในเทคโนโลยีระดับมืออาชีพมักใช้วิธีการลดความกว้างด้านล่างและเพิ่มคุณสมบัติการขยายสัญญาณของเสาอากาศ - อาร์เรย์เสาอากาศแบบค่อยเป็นค่อยไปซึ่งเสาอากาศหลายอันเชื่อมต่อแบบขนาน (เช่น ไดโพลธรรมดา หรือเสาอากาศประเภท "ช่องคลื่น") เป็นผลให้มีการเพิ่มกระแสของช่องสัญญาณใกล้เคียงและเป็นผลให้กำลังสัญญาณเพิ่มขึ้น

ที่ความถี่สูงพิเศษ ท่อนำคลื่นจะใช้เป็นเครื่องสั่นเสาอากาศ และใช้รางต่อเนื่องเป็นตัวสะท้อนแสง ซึ่งทุกจุดอยู่ห่างจากระนาบเครื่องสั่นเท่ากัน (ที่ระยะเท่ากัน) - พาราโบลาแห่งการปฏิวัติหรือในคนทั่วไป - "จาน" เสาอากาศดังกล่าวมีรูปแบบการแผ่รังสีที่แคบมากและมีอัตราขยายของเสาอากาศสูง

ข้อสรุปจากการแพร่กระจายและความซับซ้อนของการเกิดคลื่นวิทยุ

สามารถคำนวณการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุได้อย่างไรและที่ไหนโดยใช้สูตรและการแปลงที่ชาญฉลาดสำหรับสภาวะในอุดมคติเท่านั้น - ในกรณีที่ไม่มีอุปสรรคตามธรรมชาติ ในการทำเช่นนี้ องค์ประกอบของเสาอากาศ พื้นผิวต่างๆ จะต้องแบนราบอย่างสมบูรณ์ ในทางปฏิบัติ เนื่องจากอิทธิพลของปัจจัยการหักเหและการสะท้อนหลายอย่าง จึงไม่มี "สมองทางวิทยาศาสตร์" แม้แต่ตัวเดียวที่สามารถคำนวณการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุในสภาพธรรมชาติที่มีความน่าเชื่อถือสูง มีพื้นที่รับสัญญาณที่มั่นใจและโซนเงาวิทยุ - ซึ่งไม่มีการรับสัญญาณเลย เฉพาะในโรงภาพยนตร์เท่านั้นที่นักปีนเขาไม่รับสายทางวิทยุเพราะมือของพวกเขาไม่ว่างหรือพวกเขากำลังยุ่งอยู่กับการ "กอบกู้โลก" อันที่จริงการสื่อสารทางวิทยุไม่ใช่ธุรกิจที่มั่นคงและบ่อยครั้งที่นักปีนเขาไม่ตอบเพราะมีเพียงแค่ ไม่มีการเชื่อมต่อ - ไม่มีการส่งสัญญาณคลื่นวิทยุ มันเป็นการพึ่งพาการสื่อสารทางวิทยุกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ (ฝน, เมฆมาก, บรรยากาศที่หายาก ฯลฯ ) ที่นำไปสู่การเกิดขึ้นของแนวคิด "วิทยุแฮม". ตอนนี้เป็นแนวคิดของ "วิทยุแฮม" - ผู้ที่ชื่นชอบการบัดกรีวงจรวิทยุ ประมาณยี่สิบปีที่แล้วมันเป็น "นักส่งสัญญาณคลื่นสั้น" ซึ่งในเครื่องรับส่งสัญญาณกำลังต่ำที่สร้างขึ้นเองได้ติดต่อนักวิทยุสมัครเล่นอีกคน (หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือนักข่าววิทยุ) ที่ตั้งอยู่อีกฟากหนึ่งของโลกสำหรับ ซึ่งเขาได้รับ "โบนัส" ก่อนหน้านี้ยังมีการแข่งขันด้านการสื่อสารทางวิทยุอีกด้วย วันนี้พวกเขาถูกจัดขึ้นเช่นกัน แต่ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีจึงมีความสำคัญน้อยลง ในบรรดาผู้ประกอบการวิทยุสมัครเล่นเหล่านี้ มีหลายคนที่ไม่พอใจกับความจริงที่ว่า "นักประสาน" ธรรมดาที่ไม่นั่งในหูฟังเพื่อค้นหานักข่าววิทยุเพื่อจัดการแลกเปลี่ยนทางวิทยุเรียกตัวเองว่านักวิทยุสมัครเล่น

ถ้าแมกซ์เวลล์ไม่ได้ทำนายการมีอยู่ของคลื่นวิทยุ และเฮิรตซ์ไม่ได้ค้นพบมันในทางปฏิบัติ ความเป็นจริงของเราจะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง เราไม่สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลอย่างรวดเร็วโดยใช้วิทยุและโทรศัพท์มือถือ สำรวจดาวเคราะห์และดวงดาวที่อยู่ห่างไกลโดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ สังเกตเครื่องบิน เรือ และวัตถุอื่นๆ โดยใช้เรดาร์

คลื่นวิทยุช่วยเราในเรื่องนี้ได้อย่างไร?

ที่มาของคลื่นวิทยุ

แหล่งที่มาของคลื่นวิทยุในธรรมชาติคือฟ้าผ่า - ประกายไฟขนาดยักษ์ที่ปล่อยประจุไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ ความแรงของกระแสไฟฟ้าที่สามารถเข้าถึง 300,000 แอมแปร์ และแรงดันไฟฟ้า - พันล้านโวลต์ เราเห็นฟ้าผ่าในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นบนโลกเท่านั้น ตรวจพบสายฟ้าแลบบนดาวศุกร์ ดาวเสาร์ ดาวพฤหัสบดี ดาวยูเรนัส และดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ

วัตถุในอวกาศเกือบทั้งหมด (ดาว ดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง ฯลฯ) ล้วนเป็นแหล่งของคลื่นวิทยุตามธรรมชาติเช่นกัน

ในการออกอากาศทางวิทยุ เรดาร์ ดาวเทียมสื่อสาร การสื่อสารแบบประจำที่และแบบเคลื่อนที่ และระบบนำทางต่างๆ คลื่นวิทยุที่ได้รับจากวิธีการประดิษฐ์จะถูกนำมาใช้ แหล่งที่มาของคลื่นดังกล่าวคือเครื่องกำเนิดความถี่สูงของการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นพลังงานที่ส่งไปยังอวกาศโดยใช้เสาอากาศส่งสัญญาณ

คุณสมบัติของคลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่อยู่ในช่วง 3 kHz ถึง 300 GHz และมีความยาวตั้งแต่ 100 กม. ถึง 1 มม. ตามลำดับ การแพร่กระจายในสิ่งแวดล้อมพวกเขาปฏิบัติตามกฎหมายบางประการ เมื่อผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลาง จะสังเกตการสะท้อนและการหักเหของแสง ปรากฏการณ์ของการเลี้ยวเบนและการรบกวนก็มีอยู่ในตัวเช่นกัน

การเลี้ยวเบนหรือการโก่งตัวเกิดขึ้นหากมีสิ่งกีดขวางในเส้นทางของคลื่นวิทยุที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวของคลื่นวิทยุ หากขนาดของพวกมันใหญ่ขึ้น คลื่นวิทยุก็จะถูกสะท้อนออกมา อุปสรรคอาจเป็นสิ่งเทียม (โครงสร้าง) หรือแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ (ต้นไม้ เมฆ)

คลื่นวิทยุยังสะท้อนจากพื้นผิวโลกอีกด้วย นอกจากนี้พื้นผิวของมหาสมุทรยังสะท้อนถึงพวกมันอย่างแรงกว่าพื้นดินประมาณ 50%

หากสิ่งกีดขวางเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้า คลื่นวิทยุจะปล่อยพลังงานบางส่วนออกไป และกระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในตัวนำ พลังงานส่วนหนึ่งถูกใช้ไปกับการกระตุ้นกระแสไฟฟ้าบนพื้นผิวโลก นอกจากนี้ คลื่นวิทยุจะเคลื่อนออกจากเสาอากาศเป็นวงกลมในทิศทางต่างๆ เช่น คลื่นจากก้อนกรวดที่โยนลงไปในน้ำ ด้วยเหตุนี้ คลื่นวิทยุจึงสูญเสียพลังงานเมื่อเวลาผ่านไปและสลายตัว และยิ่งเครื่องรับคลื่นวิทยุอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดมากเท่าใด สัญญาณที่ไปถึงมันก็ยิ่งอ่อนลงเท่านั้น

การรบกวนหรือการซ้อนทับทำให้เกิดการขยายหรือการลดทอนของคลื่นวิทยุร่วมกัน

คลื่นวิทยุแพร่กระจายในอวกาศด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วของแสง (อย่างไรก็ตาม แสงก็เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นกัน)

เช่นเดียวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นวิทยุมีลักษณะความยาวคลื่นและความถี่ ความถี่สัมพันธ์กับความยาวคลื่นโดยความสัมพันธ์:

ฉ= ค/ λ ,

ที่ไหน ฉ คือความถี่ของคลื่น

λ - ความยาวคลื่น

ค คือความเร็วแสง

อย่างที่คุณเห็น ยิ่งความยาวคลื่นยาวเท่าใด ความถี่ของคลื่นก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น

คลื่นวิทยุแบ่งออกเป็นช่วงต่อไปนี้: คลื่นยาวพิเศษ ยาว กลาง สั้น สั้นพิเศษ มิลลิเมตร และเดซิมิลลิเมตร

การแพร่กระจายของคลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุที่มีความยาวต่างกันจะไม่แพร่กระจายในอวกาศเท่าๆ กัน

คลื่นยาวพิเศษ(ความยาวคลื่นตั้งแต่ 10 กม. ขึ้นไป) สามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ สิ่งกีดขวางขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลกได้อย่างง่ายดายและถูกดูดกลืนแสงน้อยมาก พวกมันจึงสูญเสียพลังงานน้อยกว่าคลื่นวิทยุอื่นๆ ดังนั้นพวกมันจึงสลายตัวช้ากว่ามาก ดังนั้นในอวกาศ คลื่นดังกล่าวจึงแพร่กระจายไปไกลถึงหลายพันกิโลเมตร ความลึกของการเจาะเข้าไปในสิ่งแวดล้อมนั้นกว้างมาก และพวกมันถูกใช้เพื่อสื่อสารกับเรือดำน้ำที่ตั้งอยู่ในระดับความลึกมาก เช่นเดียวกับการศึกษาด้านธรณีวิทยา โบราณคดีและวิศวกรรมต่างๆ ความสามารถของคลื่นยาวพิเศษที่จะโค้งงอรอบโลกได้ง่ายทำให้สามารถศึกษาชั้นบรรยากาศของโลกได้ด้วยความช่วยเหลือ

ยาว, หรือ กิโลเมตร, คลื่น(ตั้งแต่ 1 กม. ถึง 10 กม. ความถี่ 300 kHz - 30 kHz) ก็มีการเลี้ยวเบนเช่นกัน ดังนั้นจึงสามารถแพร่กระจายในระยะทางสูงสุด 2,000 กม.

ปานกลาง, หรือ เฮกโตเมตริก, คลื่น(จาก 100 ม. ถึง 1 กม. ความถี่ 3000 kHz - 300 kHz) พวกมันไปรอบ ๆ สิ่งกีดขวางบนพื้นผิวโลกที่แย่กว่านั้นพวกมันถูกดูดซับแรงกว่าจึงสลายตัวเร็วกว่ามาก พวกเขาขยายระยะทางได้ถึง 1,000 กม.

คลื่นสั้นประพฤติตนแตกต่างออกไป หากเราปรับวิทยุรถยนต์ในเมืองให้เป็นคลื่นวิทยุสั้นๆ และเริ่มเคลื่อนที่ เมื่อเราเคลื่อนตัวออกจากเมือง การรับสัญญาณวิทยุจะแย่ลง และในระยะทางประมาณ 250 กม. เครื่องจะหยุดโดยสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง การออกอากาศทางวิทยุจะกลับมาทำงานอีกครั้ง ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น?

ประเด็นก็คือคลื่นวิทยุระยะสั้น (ตั้งแต่ 10 ม. ถึง 100 ม. ความถี่ 30 MHz - 3 MHz) ที่พื้นผิวโลกจะจางลงอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม คลื่นที่ออกไปในมุมกว้างถึงขอบฟ้าจะสะท้อนจากชั้นบนของชั้นบรรยากาศ - ไอโอสเฟียร์และย้อนกลับโดยทิ้ง "เขตมรณะ" ไว้หลายร้อยกิโลเมตร นอกจากนี้ คลื่นเหล่านี้สะท้อนจากพื้นผิวโลกแล้วและพุ่งตรงไปยังชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์อีกครั้ง สะท้อนซ้ำแล้วซ้ำอีกพวกเขาสามารถวนรอบโลกได้หลายครั้ง ยิ่งคลื่นสั้นเท่าใด มุมการสะท้อนจากชั้นบรรยากาศของไอโอโนสเฟียร์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แต่ในเวลากลางคืน บรรยากาศรอบนอกของไอโอโนสเฟียร์สูญเสียการสะท้อนกลับ ดังนั้นการสื่อสารด้วยคลื่นสั้นจึงแย่ลงในเวลากลางคืน

แต่ คลื่นเกินขีด(เมตร เดซิเมตร เซนติเมตร ที่ความยาวคลื่นสั้นกว่า 10 เมตร) ไม่สามารถสะท้อนจากชั้นบรรยากาศรอบนอกได้ แผ่เป็นเส้นตรง ทะลุทะลวงแล้วสูงขึ้น คุณสมบัตินี้ใช้เพื่อกำหนดพิกัดของวัตถุในอากาศ: เครื่องบิน ฝูงนก ระดับและความหนาแน่นของเมฆ ฯลฯ แต่คลื่นเกินขีดก็ไม่สามารถไปรอบพื้นผิวโลกได้เช่นกัน เนื่องจากการแพร่กระจายในแนวสายตาจึงใช้สำหรับการสื่อสารทางวิทยุในระยะทาง 150 - 300 กม.

ในคุณสมบัติของคลื่นอัลตร้าชอร์ตนั้นอยู่ใกล้กับคลื่นแสง แต่คลื่นแสงสามารถรวบรวมเป็นลำแสงและส่งไปยังที่ที่เหมาะสมได้ นี่คือวิธีการจัดเรียงไฟฉายและไฟฉาย ทำเช่นเดียวกันกับคลื่นเกินขีด ประกอบกับกระจกเสาอากาศแบบพิเศษและลำแสงแคบถูกส่งไปในทิศทางที่ถูกต้อง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่ง เช่น ในการสื่อสารด้วยเรดาร์หรือดาวเทียม

คลื่นมิลลิเมตร(ตั้งแต่ 1 ซม. ถึง 1 มม.) คลื่นที่สั้นที่สุดของช่วงคลื่นวิทยุจะคล้ายกับคลื่นเกินขีด พวกเขายังแพร่กระจายเป็นเส้นตรง แต่อุปสรรคสำคัญสำหรับพวกเขาคือ ฝน หมอก เมฆ นอกจากดาราศาสตร์วิทยุ การสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุความเร็วสูงแล้ว ยังพบการนำเทคโนโลยีไมโครเวฟมาใช้ในทางการแพทย์และในชีวิตประจำวันอีกด้วย

ซับมิลลิเมตรหรือเดซิมิลลิเมตร คลื่น (ตั้งแต่ 1 มม. ถึง 0.1 มม.) ตามการจำแนกประเภทสากลก็เป็นของคลื่นวิทยุเช่นกัน ภายใต้สภาพธรรมชาติแทบไม่มี ในสเปกตรัมพลังงานของดวงอาทิตย์ พวกมันครอบครองเศษส่วนเล็กน้อย พวกมันไม่ถึงพื้นผิวโลกเนื่องจากถูกดูดซับโดยไอน้ำและโมเลกุลออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ สร้างขึ้นโดยแหล่งเทียม ใช้ในการสื่อสารในอวกาศ เพื่อศึกษาบรรยากาศของโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่น ความปลอดภัยระดับสูงของคลื่นเหล่านี้สำหรับร่างกายมนุษย์ช่วยให้สามารถใช้ในการแพทย์เพื่อสแกนอวัยวะได้

คลื่น Submillimeter เรียกว่า "คลื่นแห่งอนาคต" ค่อนข้างเป็นไปได้ที่พวกเขาจะให้โอกาสนักวิทยาศาสตร์ในการศึกษาโครงสร้างของโมเลกุลของสารในรูปแบบใหม่ทั้งหมด และในอนาคตอาจอนุญาตให้พวกมันควบคุมกระบวนการระดับโมเลกุลได้

อย่างที่คุณเห็น คลื่นวิทยุแต่ละช่วงถูกใช้โดยที่คุณสมบัติของการแพร่กระจายนั้นถูกใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด

คลื่นวิทยุและการกระจายคลื่นวิทยุเป็นปริศนาที่ไม่อาจปฏิเสธได้สำหรับผู้เริ่มต้นออกอากาศ ที่นี่คุณจะได้ทำความคุ้นเคยกับพื้นฐานของทฤษฎีการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุ บทความนี้จัดทำขึ้นเพื่อแนะนำผู้ชื่นชอบการออกอากาศมือใหม่ ตลอดจนผู้ที่มีแนวคิดเกี่ยวกับเรื่องนี้

เกริ่นนำที่สำคัญที่สุดซึ่งมักถูกลืมไปก่อนที่จะแนะนำทฤษฎีการแพร่กระจายคลื่นวิทยุคือคลื่นวิทยุแพร่กระจายไปทั่วโลกเนื่องจากการสะท้อนจากบรรยากาศรอบนอกและลำแสงสะท้อนจากพื้นโลกเหมือนกับกระจกโปร่งแสง

ลักษณะเฉพาะของการแพร่กระจายคลื่นปานกลางและการมอดูเลตข้าม

คลื่นปานกลาง ได้แก่ คลื่นวิทยุที่มีความยาว 1,000 ถึง 100 ม. (ความถี่ 0.3 - 3.0 MHz) คลื่นขนาดกลางส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการออกอากาศ และยังเป็นแหล่งกำเนิดของการละเมิดลิขสิทธิ์วิทยุในประเทศอีกด้วย พวกมันสามารถแพร่กระจายทางบกและทางไอโอโนสเฟียร์ได้ คลื่นปานกลางมีการดูดซับอย่างมีนัยสำคัญในพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์ของโลก ช่วงการแพร่กระจายของคลื่นโลก 1 (ดูรูปที่ 1) ถูกจำกัดไว้ที่ระยะทาง 500-700 กม. ในระยะทางไกล คลื่นวิทยุ 2 และ 3 แพร่กระจายโดยคลื่นไอโอโนสเฟียร์ (เชิงพื้นที่)

ในเวลากลางคืน คลื่นขนาดกลางแพร่กระจายโดยการสะท้อนจากชั้น E ของไอโอโนสเฟียร์ (ดูรูปที่ 2) ซึ่งความหนาแน่นของอิเล็กตรอนก็เพียงพอแล้วสำหรับสิ่งนี้ ในเวลากลางวัน บนเส้นทางของการแพร่กระจายคลื่น เลเยอร์ D ตั้งอยู่ ซึ่งดูดซับคลื่นขนาดกลางได้อย่างมาก ดังนั้น ที่กำลังส่งสัญญาณทั่วไป ความแรงของสนามไฟฟ้าไม่เพียงพอสำหรับการรับสัญญาณ และในช่วงกลางวัน การแพร่กระจายของคลื่นขนาดกลางจะเกิดขึ้นจริงโดยคลื่นโลกในระยะทางที่ค่อนข้างสั้นเท่านั้น ตามลำดับ 1,000 กม. ในช่วงคลื่นปานกลาง คลื่นที่ยาวกว่าจะได้รับการดูดกลืนน้อยลง และความแรงของสนามไฟฟ้าของคลื่นสกายจะมากกว่าที่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า การดูดซึมจะเพิ่มขึ้นในเดือนฤดูร้อนและลดลงในฤดูหนาว การรบกวนของไอโอโนสเฟียร์ไม่ส่งผลต่อการแพร่กระจายของคลื่นขนาดกลาง เนื่องจากชั้น E ถูกรบกวนเล็กน้อยระหว่างพายุไอโอโนสเฟียร์-แม่เหล็ก

ตอนกลางคืน ดูรูป 1 ที่ระยะหนึ่งจากเครื่องส่งสัญญาณ (จุด B) การมาถึงของพื้นที่ 3 และคลื่นพื้นผิว 1 พร้อมกันเป็นไปได้ และความยาวของเส้นทางของคลื่นอวกาศจะแปรผันตามการเปลี่ยนแปลงในความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของบรรยากาศรอบนอก การเปลี่ยนแปลงเฟสที่ต่างกันของคลื่นเหล่านี้ทำให้เกิดความผันผวนของความแรงของสนามไฟฟ้า เรียกว่าใกล้สนามเฟด

ที่ระยะห่างพอสมควรจากเครื่องส่งสัญญาณ (จุด C) คลื่น 2 และ 3 สามารถมาถึงได้ด้วยการสะท้อนหนึ่งหรือสองครั้งจากชั้นบรรยากาศรอบนอก การเปลี่ยนแปลงเฟสที่ต่างกันของคลื่นทั้งสองนี้ยังส่งผลให้เกิดความผันผวนของความแรงของสนามไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่าการซีดจางของสนามไกล

ในการต่อสู้กับการซีดจางที่ปลายสายส่งของสายสื่อสารนั้น มีการใช้เสาอากาศซึ่งรูปแบบการแผ่รังสีสูงสุดถูก "กด" ลงบนพื้นผิวโลก ซึ่งรวมถึงเสาอากาศ Inverted-V ที่ง่ายที่สุด ซึ่งมักใช้โดยนักวิทยุสมัครเล่น ด้วยรูปแบบการแผ่รังสีดังกล่าว บริเวณที่ใกล้จางหายจะเคลื่อนออกจากตัวส่งสัญญาณ และในระยะทางไกล สนามของคลื่นที่มาถึงโดยการสะท้อนสองครั้งจะลดลง

ขออภัย ผู้แพร่ภาพมือใหม่บางรายที่ทำงานในช่วงความถี่ 1600-3000 kHz จะทราบว่าสัญญาณอ่อนจากเครื่องส่งกำลังต่ำอาจมีความผิดเพี้ยนของไอโอโนสเฟียร์ สัญญาณจากเครื่องส่งวิทยุที่ทรงพลังกว่าจะไวต่อการบิดเบือนของไอโอโนสเฟียร์น้อยกว่า เนื่องจากไอออไนเซชันแบบไม่เชิงเส้นของบรรยากาศรอบนอกของไอโอโนสเฟียร์ สัญญาณอ่อนจึงถูกมอดูเลตโดยแรงดันมอดูเลตของสัญญาณจากสถานีที่ทรงพลัง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการมอดูเลตแบบไขว้ ความลึกของค่าสัมประสิทธิ์การมอดูเลตถึง 5-8% จากฝั่งแผนกต้อนรับ ความประทับใจเกิดขึ้นจากเครื่องส่งสัญญาณที่ทำงานไม่ดี โดยมีเสียงฮัมและหายใจดังเสียงฮืด ๆ ทุกประเภท ซึ่งจะเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในโหมดมอดูเลต AM

เนื่องจากการมอดูเลตแบบไขว้ เสียงฟ้าผ่าที่รุนแรงมักจะแทรกซึมเข้าไปในเครื่องรับ ซึ่งไม่สามารถกรองออกได้ - การปล่อยฟ้าผ่าจะปรับสัญญาณที่ได้รับ ด้วยเหตุนี้เองที่ผู้แพร่ภาพกระจายเสียงเริ่มใช้เครื่องส่งสัญญาณแบบแถบข้างเดียวสำหรับการสื่อสารทางวิทยุแบบสองทาง และเริ่มดำเนินการบ่อยขึ้นที่ความถี่สูง เครื่องส่งสัญญาณวิทยุต่างประเทศของสถานี CB จะขยายสัญญาณและบีบอัดสัญญาณมอดูเลต และสำหรับการทำงานที่ไม่ถูกบิดเบือนในอากาศ จะใช้ความถี่ผกผัน

ปรากฏการณ์ของ demodulation และ cross modulation ในบรรยากาศรอบนอกนั้นพบได้เฉพาะในช่วงคลื่นขนาดกลาง (MW) ในช่วงคลื่นสั้น (SW) ความเร็วของอิเล็กตรอนภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าจะเล็กน้อยเมื่อเทียบกับความเร็วความร้อนของมัน และการมีอยู่ของสนามไม่ได้เปลี่ยนจำนวนการชนกันของอิเล็กตรอนที่มีอนุภาคหนัก

ช่วงความถี่ที่ดีที่สุดคือ 1500 ถึง 3000 kHz สำหรับการสื่อสารทางไกลคือคืนฤดูหนาวและช่วงเวลาของกิจกรรมแสงอาทิตย์ขั้นต่ำ การเชื่อมต่อทางไกลเป็นพิเศษมากกว่า 10,000 กม. มักจะเป็นไปได้ในเวลาพระอาทิตย์ตกและพระอาทิตย์ขึ้น ในเวลากลางวันสามารถสื่อสารได้ไกลถึง 300 กม. ผู้แพร่ภาพกระจายเสียงวิทยุ FM ฟรีสามารถอิจฉาเส้นทางวิทยุขนาดใหญ่เท่านั้น

ในฤดูร้อน วงดนตรีนี้มักถูกรบกวนจากการปล่อยไฟฟ้าสถิตในบรรยากาศ

คุณสมบัติของการขยายพันธุ์ของคลื่นสั้นและลักษณะของมัน

คลื่นสั้น ได้แก่ คลื่นวิทยุที่มีความยาว 100 ถึง 10 เมตร (ความถี่ 3-30 MHz) ข้อดีของการทำงานที่มีความยาวคลื่นสั้นและความยาวคลื่นที่ยาวกว่าคือสามารถสร้างเสาอากาศแบบกำหนดทิศทางได้อย่างง่ายดายในช่วงนี้ คลื่นสั้นสามารถแพร่กระจายในลักษณะภาคพื้นดิน ในส่วนความถี่ต่ำของพิสัย และในลักษณะไอโอโนสเฟียร์

ด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้น การดูดกลืนคลื่นในพื้นผิวสารกึ่งตัวนำของโลกจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้นด้วยกำลังเครื่องส่งแบบธรรมดา คลื่นภาคพื้นดินแบบคลื่นสั้นจะแพร่กระจายในระยะทางไม่เกินหลายสิบกิโลเมตร บนผิวน้ำทะเล ระยะห่างนี้เพิ่มขึ้นอย่างมาก

คลื่นสั้นสามารถแพร่กระจายโดยคลื่นไอโอโนสเฟียร์ในระยะทางหลายพันกิโลเมตร และไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องส่งกำลังสูง ดังนั้นในปัจจุบันคลื่นสั้นจึงใช้เป็นหลักในการสื่อสารและกระจายเสียงในระยะทางไกล

คลื่นสั้นแพร่กระจายในระยะทางไกลโดยการสะท้อนจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์และพื้นผิวโลก วิธีการขยายพันธุ์นี้เรียกว่าการกระโดด ดูรูปที่ 2 และมีลักษณะเฉพาะโดยระยะทางกระโดด จำนวนการกระโดด มุมออกและขาเข้า ความถี่สูงสุดที่ใช้งานได้ (MUF) และความถี่ที่ใช้งานได้ต่ำสุด (LFF)

หากชั้นบรรยากาศรอบนอกมีความสม่ำเสมอในแนวนอน วิถีโคจรของคลื่นก็จะสมมาตรเช่นกัน โดยปกติ การแผ่รังสีจะเกิดขึ้นในบางช่วงของมุม เนื่องจากความกว้างของรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศคลื่นสั้นในระนาบแนวตั้งคือ 10-15 ° ระยะกระโดดต่ำสุดที่ตรงตามเงื่อนไขการสะท้อน เรียกว่า ระยะโซนเงียบ (ZM) เพื่อสะท้อนคลื่น จำเป็นที่ความถี่ในการทำงานจะต้องไม่สูงกว่าค่าของความถี่ที่ใช้งานได้สูงสุด (MUF) ซึ่งเป็นขีดจำกัดบนของช่วงการทำงานสำหรับระยะทางที่กำหนด คลื่น 4

การใช้เสาอากาศรังสีต่อต้านอากาศยานเป็นหนึ่งในวิธีการในการลดเขตเงียบถูกจำกัดโดยแนวคิดของความถี่สูงสุดที่ใช้งานได้ (MUF) โดยคำนึงถึงการลดลงของ MUF 15-20% เสาอากาศรังสีต่อต้านอากาศยานใช้สำหรับออกอากาศในเขตใกล้โดยวิธีการสะท้อนแบบกระโดดเดียวจากชั้นบรรยากาศรอบนอก

เงื่อนไขที่สองจำกัดช่วงการทำงานจากด้านล่าง: ยิ่งความถี่ในการทำงานต่ำ (ภายในช่วงคลื่นสั้น) การดูดกลืนคลื่นในบรรยากาศรอบนอกจะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น ความถี่ต่ำสุดที่ใช้ได้ (LFC) พิจารณาจากสภาวะที่กำลังส่งสัญญาณ 1 กิโลวัตต์ ความแรงของสนามไฟฟ้าของสัญญาณต้องเกินระดับเสียงรบกวน ดังนั้นการดูดกลืนสัญญาณในชั้นไอโอโนสเฟียร์ไม่ควรเกินที่อนุญาต . ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของบรรยากาศรอบนอกโลกจะแปรผันระหว่างวัน ระหว่างปี และในช่วงระยะเวลาของกิจกรรมสุริยะ ซึ่งหมายความว่าขอบเขตของช่วงการทำงานก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ซึ่งนำไปสู่ความจำเป็นในการเปลี่ยนความยาวคลื่นปฏิบัติการในระหว่างวัน

ช่วงความถี่ 1.5-3 MHz,คือออกหากินเวลากลางคืน เป็นที่ชัดเจนว่าสำหรับช่วงการสื่อสารทางวิทยุที่ประสบความสำเร็จ คุณต้องเลือกความถี่ (ความยาวคลื่น) ที่เหมาะสมทุกครั้ง นอกจากนั้น สิ่งนี้จะทำให้การออกแบบสถานีซับซ้อนขึ้น แต่สำหรับผู้ชื่นชอบการสื่อสารทางไกลอย่างแท้จริง นี่ไม่ใช่ความยากลำบาก ,มันเป็นส่วนหนึ่งของงานอดิเรก ลองประเมินช่วง HF ตามส่วนต่างๆ

ช่วงความถี่ 5-8 MHz,ในหลาย ๆ ด้านคล้ายกับแบนด์ 3 MHz และไม่เหมือนที่นี่ในเวลากลางวันคุณสามารถสื่อสารได้สูงถึง 2,000 กม. โซนแห่งความเงียบ (ZM) หายไปและอยู่ห่างออกไปหลายสิบกิโลเมตร ในเวลากลางคืน การสื่อสารสามารถทำได้ในทุกระยะทาง ยกเว้น ZM ซึ่งเพิ่มขึ้นเป็นหลายร้อยกิโลเมตร ในช่วงเวลาของการเปลี่ยนเวลาของวัน (พระอาทิตย์ตก/พระอาทิตย์ขึ้น) ช่องทางที่สะดวกที่สุดสำหรับการสื่อสารทางไกล เสียงบรรยากาศมีความเด่นชัดน้อยกว่าในช่วง 1.5-3 MHz

ในช่วงความถี่ 10-15 MHzในช่วงเวลาของกิจกรรมสุริยะ การสื่อสารเป็นไปได้ในเวลากลางวันกับเกือบทุกจุดในโลก ในฤดูร้อน ระยะเวลาของการสื่อสารทางวิทยุในช่วงความถี่นี้คือตลอด 24 ชั่วโมง ยกเว้นบางวัน เขตความเงียบในตอนกลางคืนมีระยะทาง 1,500-2,000 กม. ดังนั้นจึงทำได้เฉพาะการสื่อสารทางไกลเท่านั้น ในเวลากลางวันลดลงเหลือ 400-1,000 กม.

ช่วงความถี่ 27-30 MHzเหมาะสำหรับการสื่อสารในช่วงเวลากลางวันเท่านั้น นี่คือช่วงตามอำเภอใจที่สุด โดยปกติแล้วจะเปิดเป็นเวลาหลายชั่วโมง วัน หรือสัปดาห์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อฤดูกาลเปลี่ยน กล่าวคือ ฤดูใบไม้ร่วงและฤดูใบไม้ผลิ โซนแห่งความเงียบ (ZM) ถึง 2,000-2500 กม. ปรากฏการณ์นี้อยู่ในหัวข้อของ MUF ที่นี่มุมของคลื่นสะท้อนจะต้องเล็กเมื่อเทียบกับบรรยากาศรอบนอก มิฉะนั้นจะมีการลดทอนขนาดใหญ่ในบรรยากาศรอบนอกหรือหนีเข้าไปในอวกาศอย่างง่าย มุมการแผ่รังสีขนาดเล็กสอดคล้องกับการกระโดดขนาดใหญ่และโซนเงียบขนาดใหญ่ตามลำดับ ในช่วงที่มีกิจกรรมแสงอาทิตย์สูงสุด การสื่อสารก็สามารถทำได้ในเวลากลางคืน

นอกจากรุ่นข้างต้นแล้ว ยังมีความเป็นไปได้ที่การแพร่กระจายของคลื่นวิทยุผิดปกติ การแพร่กระจายที่ผิดปกติสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อมีชั้นประปรายปรากฏขึ้นบนเส้นทางของคลื่นซึ่งสามารถสะท้อนคลื่นที่สั้นกว่าได้จนถึงความยาวคลื่นเมตร ปรากฏการณ์นี้สามารถสังเกตได้ในทางปฏิบัติโดยผ่านสถานีโทรทัศน์และสถานีวิทยุเอฟเอ็มที่อยู่ห่างไกล MUF ของสัญญาณวิทยุในช่วงเวลาเหล่านี้ถึง 60-100 MHz ในช่วงปีที่มีกิจกรรมแสงอาทิตย์

ในวง VHF FMยกเว้นในกรณีที่หายากของการแพร่กระจายคลื่นวิทยุผิดปกติ การแพร่กระจายนั้นเกิดจากสิ่งที่เรียกว่า "แนวสายตา" อย่างเคร่งครัด การแพร่กระจายของคลื่นวิทยุในแนวสายตาพูดเพื่อตัวเอง และเกิดจากความสูงของเสาอากาศรับและส่งสัญญาณ เป็นที่ชัดเจนว่าในสภาพของการพัฒนาเมืองนั้นเป็นไปไม่ได้ที่จะพูดถึงภาพและแนวสายตาใด ๆ แต่คลื่นวิทยุผ่านการพัฒนาเมืองด้วยการลดทอนบางส่วน ยิ่งความถี่สูง การลดทอนในเขตเมืองก็จะยิ่งสูงขึ้น ช่วงความถี่ 88-108 MHz ยังอยู่ภายใต้การลดทอนบางอย่างในสภาพเมือง

การซีดจางของสัญญาณวิทยุ HF

การรับคลื่นวิทยุสั้นมักจะมาพร้อมกับการวัดระดับของสัญญาณที่ได้รับ และการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นแบบสุ่มและชั่วคราว ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเฟด (เฟด) ของสัญญาณวิทยุ บนอากาศจะสังเกตเห็นสัญญาณเฟดแบบเร็วและช้า ความลึกของการซีดจางสามารถเข้าถึงได้ถึงหลายสิบเดซิเบล

สาเหตุหลักของการซีดจางของสัญญาณอย่างรวดเร็วคือการแพร่กระจายคลื่นวิทยุหลายเส้นทาง ในกรณีนี้ สาเหตุของการซีดจางคือการมาถึงที่จุดรับของลำแสงสองลำที่แพร่กระจายด้วยการสะท้อนหนึ่งและสองครั้งจากชั้นบรรยากาศรอบนอก คลื่นที่ 1 และคลื่น 3 ดูรูปที่ 2

เนื่องจากรังสีเดินทางเป็นระยะทางต่างกัน ระยะการมาถึงของพวกมันจึงไม่เหมือนกัน การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในชั้นบรรยากาศรอบนอก นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในความยาวเส้นทางของรังสีแต่ละเส้น และส่งผลให้ความแตกต่างของเฟสระหว่างรังสีเปลี่ยนไป หากต้องการเปลี่ยนเฟสของคลื่น 180° ก็เพียงพอแล้วที่ความยาวเส้นทางจะเปลี่ยนเพียง ½ ควรระลึกว่าเมื่อรังสีของสัญญาณหนึ่งมาถึงจุดรับที่มีความแรงเท่ากันและมีความแตกต่างของเฟส 180 ° พวกมันจะถูกลบออกอย่างสมบูรณ์ตามกฎเวกเตอร์และความแรงของสัญญาณขาเข้าในกรณีนี้สามารถเป็นได้ เท่ากับศูนย์ การเปลี่ยนแปลงความยาวเส้นทางเล็กน้อยดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น ความแรงของสนามไฟฟ้าในช่วงคลื่นสั้นจะผันผวนและลึก ช่วงเวลาของการสังเกตใน 3-7 นาทีสามารถอยู่ที่ความถี่ต่ำของแถบ HF และสูงสุด 0.5 วินาทีที่ความถี่ใกล้กับ 30 MHz

นอกจากนี้ สัญญาณที่จางลงยังเกิดจากการกระเจิงของคลื่นวิทยุบนความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของไอโอโนสเฟียร์และการรบกวนของคลื่นที่กระจัดกระจาย

นอกเหนือจากการซีดจางของสัญญาณรบกวน ที่ความยาวคลื่นสั้น การซีดจางของโพลาไรซ์ยังเกิดขึ้น สาเหตุของการซีดจางของโพลาไรซ์คือการหมุนของระนาบโพลาไรซ์ของคลื่นที่สัมพันธ์กับเสาอากาศที่ได้รับ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อคลื่นแพร่กระจายไปในทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กของโลก และด้วยการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของชั้นบรรยากาศรอบนอก หากเสาอากาศส่งและรับเป็นเครื่องสั่นในแนวนอน คลื่นโพลาไรซ์ที่แผ่ออกในแนวนอนหลังจากผ่านชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์จะได้รับการหมุนของระนาบโพลาไรซ์ สิ่งนี้นำไปสู่ความผันผวน d.s. เหนี่ยวนำในเสาอากาศซึ่งมีการลดทอนเพิ่มเติมถึง 10 dB

ในทางปฏิบัติ สาเหตุทั้งหมดเหล่านี้ของสัญญาณเฟด ตามกฎแล้วในลักษณะที่ซับซ้อนและปฏิบัติตามกฎหมายการกระจายของ Rayleigh ที่อธิบายไว้

นอกเหนือจากการซีดจางอย่างรวดเร็วแล้ว ยังสังเกตการซีดจางช้าซึ่งสังเกตได้ในช่วง 40-60 นาทีในส่วนความถี่ต่ำของแถบ HF สาเหตุของการซีดจางเหล่านี้คือการเปลี่ยนแปลงในการดูดกลืนคลื่นวิทยุในชั้นบรรยากาศรอบนอก การกระจายแอมพลิจูดของซองจดหมายของสัญญาณระหว่างการเฟดช้าเป็นไปตามกฎลอการิทึมปกติโดยที่สัญญาณจะลดลงเหลือ 8-12 เดซิเบล

เพื่อต่อสู้กับการซีดจาง คลื่นสั้นจึงใช้วิธีความหลากหลายของเสาอากาศ ความจริงก็คือการเพิ่มขึ้นและลดลงของความแรงของสนามไฟฟ้าไม่ได้เกิดขึ้นพร้อมกัน แม้แต่ในพื้นที่ที่ค่อนข้างเล็กของพื้นผิวโลก ในทางปฏิบัติของการสื่อสารด้วยคลื่นสั้น มักใช้เสาอากาศสองเสา โดยเว้นระยะห่างกันด้วยความยาวคลื่นหลายช่วง และสัญญาณจะถูกเพิ่มหลังจากการตรวจจับ การแยกเสาอากาศด้วยโพลาไรซ์นั้นมีประสิทธิภาพ เช่น การรับสัญญาณพร้อมกันบนเสาอากาศแนวตั้งและแนวนอนด้วยการเพิ่มสัญญาณภายหลังการตรวจจับพร้อมกัน

ฉันต้องการทราบว่ามาตรการควบคุมเหล่านี้มีผลเฉพาะสำหรับการกำจัดการซีดจางอย่างรวดเร็ว การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณช้าจะไม่ถูกขจัดออกไป เนื่องจากนี่เป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงในการดูดกลืนคลื่นวิทยุในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์

ในทางปฏิบัติวิทยุสมัครเล่น วิธีความหลากหลายของเสาอากาศใช้ค่อนข้างน้อย เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูงอย่างสร้างสรรค์และไม่จำเป็นต้องได้รับข้อมูลที่เชื่อถือได้เพียงพอ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่ามือสมัครเล่นมักใช้เสาอากาศแบบเรโซแนนซ์และแบบแบนซึ่งจำนวนในบ้านของเขามีประมาณ 2-3 ชิ้น การใช้การรับความหลากหลายต้องเพิ่มจำนวนเสาอากาศอย่างน้อยสองครั้ง

อีกสิ่งหนึ่งคือเมื่อมือสมัครเล่นอาศัยอยู่ในพื้นที่ชนบท ในขณะที่มีพื้นที่เพียงพอเพื่อรองรับโครงสร้างป้องกันการซีดจาง เขาสามารถใช้เครื่องสั่นแบบบรอดแบนด์สองตัวสำหรับสิ่งนี้ ซึ่งครอบคลุมช่วงที่ต้องการทั้งหมดหรือเกือบทั้งหมด เครื่องสั่นหนึ่งเครื่องต้องเป็นแนวตั้ง อีกเครื่องหนึ่งเป็นแนวนอน ไม่จำเป็นต้องมีเสากระโดงหลายอันสำหรับสิ่งนี้ การวางบนเสาเดียวกันนั้นเพียงพอแล้วเพื่อให้สัมพันธ์กันที่มุม 90 ° ในกรณีนี้ เสาอากาศทั้งสองจะมีลักษณะคล้ายกับเสาอากาศ "Inverted-V" ที่รู้จักกันดี

การคำนวณรัศมีความครอบคลุมโดยสัญญาณวิทยุในย่านความถี่ VHF / FM

ความถี่ของช่วงมิเตอร์จะกระจายอยู่ในแนวสายตา ช่วงของการแพร่กระจายคลื่นวิทยุภายในแนวสายตา โดยไม่คำนึงถึงกำลังการแผ่รังสีของเครื่องส่งสัญญาณและปรากฏการณ์ทางธรรมชาติอื่นๆ ที่ลดประสิทธิภาพในการสื่อสารจะมีลักษณะดังนี้:

r = 3.57 (√h1 + √h2), กม.

คำนวณรัศมีเส้นสายตาเมื่อติดตั้งเสาอากาศรับสัญญาณที่ความสูงต่างกัน โดยที่ h1 เป็นพารามิเตอร์ h2 = 1.5 ม. เราสรุปไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1

ชั่วโมง1 (ม.)	10	20	25	30	35	40	50	60
อาร์ (กม.)	15,6	20,3	22.2	24	25.5	27,0	29,6	32

สูตรนี้ไม่ได้คำนึงถึงการลดทอนของสัญญาณและพลังของเครื่องส่งสัญญาณ แต่จะพูดถึงความเป็นไปได้ของแนวสายตาเท่านั้นโดยคำนึงถึงโลกที่กลมสมบูรณ์

มาคำนวณกันระดับสัญญาณวิทยุที่ต้องการพร้อมกับการรับสัญญาณที่ความยาวคลื่น 3 ม.

เนื่องจากในเส้นทางระหว่างสถานีส่งสัญญาณและวัตถุที่เคลื่อนที่มักมีปรากฏการณ์เช่นการสะท้อน การกระเจิง การดูดกลืนสัญญาณวิทยุจากวัตถุต่างๆ เป็นต้น การแก้ไขควรทำระดับการลดทอนสัญญาณซึ่งเสนอโดยชาวญี่ปุ่น นักวิทยาศาสตร์ โอคุมูระ.ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานสำหรับช่วงนี้กับอาคารในเมืองจะเป็น 3 dB และด้วยความน่าจะเป็นในการสื่อสารที่ 99% เราแนะนำปัจจัยที่ 2 ซึ่งจะเป็นการแก้ไขทั้งหมด P ในระดับสัญญาณวิทยุใน
P = 3 × 2 = 6 เดซิเบล

ความไวของเครื่องรับถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของสัญญาณที่มีประโยชน์ต่อสัญญาณรบกวน 12 dB นั่นคือ 4 ครั้ง. อัตราส่วนนี้ไม่สามารถยอมรับได้สำหรับการออกอากาศคุณภาพสูง ดังนั้นเราจะแนะนำการแก้ไขเพิ่มเติมอีก 12–20 dB และใช้ 14 dB

โดยรวมแล้วการแก้ไขทั้งหมดในระดับของสัญญาณที่ได้รับโดยคำนึงถึงการลดทอนตามเส้นทางและข้อมูลเฉพาะของอุปกรณ์รับจะเป็น: 6 + 16 20dB (10 ครั้ง) จากนั้นด้วยความไวของตัวรับ 1.5 μV ณ สถานรับ ลานอันมีอานุภาพแห่ง 15 µV/ม.

คำนวณโดยใช้สูตร Vvedenskyช่วงที่ความแรงของสนามที่กำหนด 15 μV / m โดยคำนึงถึงกำลังส่งสัญญาณความไวของตัวรับและพื้นที่ในเมือง:

โดยที่ r คือกม. P - กิโลวัตต์; G - เดซิเบล (=1); ชั่วโมง - ม. λ - ม. อี-เอ็มวี

การคำนวณนี้ไม่ได้คำนึงถึงอัตราขยายของเสาอากาศรับ เช่นเดียวกับการลดทอนในตัวป้อนและตัวกรองแบนด์พาส

ตอบ:ด้วยกำลัง 10 วัตต์ ความสูงของรังสี h1 = 27 เมตร และ h2 = 1.5 ม. การรับสัญญาณวิทยุคุณภาพสูงจริง ๆ พร้อมรัศมีในเขตเมืองจะอยู่ที่ 2.5-2.6 กม. หากเราคำนึงว่าการรับสัญญาณวิทยุจากเครื่องส่งวิทยุของคุณจะดำเนินการบนชั้นกลางและสูงของอาคารที่พักอาศัย ช่วงนี้จะเพิ่มขึ้นประมาณ 2-3 เท่า หากคุณรับสัญญาณวิทยุจากเสาอากาศระยะไกล ช่วงนั้นจะถูกคำนวณเป็นสิบกิโลเมตร

73! UA9LBG & Radio-Vector-Tyumen