«Elektrodinamika va radio to'lqinlarning propagatsiyasi» kursi bo'yicha ma'ruzalar

Ma'ruza 20

1. Radio to'lqinlarining tarqalib olish mexanizmlari.

Tabiiy sharoitlarning xilma-xilligi, murakkabligi va o'zgaruvchanligi tufayli radio to'lqinlarning tarqalish jarayonini tahlil qilish murakkab muammolarni hal qilishga olib keladi. Radioto'lqinlar Yerga nisbatan yaqinlikda yoki undan ancha uzoqlikda joylashgan antennalar tomonidan chiqariladi va qabul qilinadi. Masalan, radio bog'lanishning ikkala antennasi ham kosmosda. Yerga yaqin bo'lgan joy heterogendir. Yer yuzasi va atmosferasi elektromagnit to'lqin jarayonlarining paydo bo'lishiga hal qiluvchi ta'sir ko'rsatishga ega. Keling, avvalo, uzatuvchi antennaning yo'nalishi tufayli nurlanish ufqqa kichik burchaklarda sodir bo'lishini tasavvur qilaylik. Bunda to'lqin jarayonining mohiyati aslida tuproqning (yoki dengiz yuzasining) xossalari bilan aniqlanadi. Material vositasining ta'qibidan kelib chiqqan emlash natijasida maydon bo'sh joyga qaraganda ancha tez masofaga kamayadi. Atmosferaning bu holdagi strukturaviy xususiyatlari havo-yer qurilmasi bo'ylab energiya o'tkazilishiga ta'sir qilmasligi mumkin, xuddi umuman atmosfera yo'qdek. Bunday to'lqin jarayoni yer yuzasi yoki yuza to'lqini deyiladi ( Рисунок 2
Kosmosdagi bir nuqtadan boshqasiga radio uzatish, Рисунок 2
Kamyoblangan gaz ionlanadi, ionosfera plazmasining ionlanish darajasi avval balandlik bilan (ichki ionosferada deb ataladi) ortadi, so'ngra kamayadi, ma'lum bo'lganidek, erkin elektronlar konsentratsiyasining oshishi bilan o'rtaning dielektrik doimiysi kamayadi. Natijada ichki ionosfera vertikal ravishda pasayuvchi refraktiv indeksga ega bo'lgan moddiy o'rta hisoblanadi.
Рисунок 2

2. 
   − To'lqinlarning turlari
   

Рисунок 2
Biz faqat radio to'lqinlarning tarqalish xususiyatini belgilovchi tabiiy sharoitlarning umumiy, asosiy tamoyillarini muhokama qildik. Keling, ular turli radio to'lqinlarida o'zlarini qanday namoyon qilishlarini ko'rib chiqaylik.
SDV va DV kabi doiralar uchun barcha turdagi tuproqlar (va ayniqsa, suv muhiti) dirijyor vazifasini bajaradi. Yer yuzasi bu to'lqinlarni sezilarli yutilmasdan aks ettiradi. Ultra uzun va uzun to'lqinlar ionosferaga tubsiz kirib keladi. Past chastotalarda elektronlar konsentratsiyasining o'zgarishi bilan plazmaning dielektrik doimiysining o'zgarishi katta ahamiyatga ega bo'ladi, shunda ionosferaning pastki chegarasi aniqroq ifodalanadi. Natijada, uzun to'lqin uzunliklari, to'lqin uzunligi kabi, ikkita yuqori aks ettiruvchi sirt o'rtasida tarqaladi.
O'rta to'lqinlar tuproq tomonidan kuchli so'riladi va ionosferaga chuqurroq kirib ketadi. Ularning taqsimlanishini tushuntirish uchun ionosfera holatining kundalik rejimini ko'rib chiqish kerak.
HF oralig'i (decameter to'lqinlari) uzunligi 10 -100 m (3 - 30 MHz) bo'lgan radioto'lqinlarni o'z ichiga oladi. Decameter to'lqinlari Yer yuzidagi ionosferadan bir nechta mulohazalar orqali minglab kilometr yo'l yurishi mumkin va buning uchun yuqori quvvatli uzatgichlar kerak emas. HF bandi asosan uzoq masofali aloqa tizimlarini qurishda ishlatiladi. Ushbu diapazonning asosiy salbiy xususiyatlari quyidagilardir: ma'lumot uzatish tezligi cheklanganligi, ionosfera pertürbyonlariga moyilligi, multipat, chuqur so'nish va boshqalar.
HF oralig'ining ishlash chastotalarining yuqori chegarasi (maksimal qo'llaniladigan chastota (MPF)) izning uzunligiga, aks ettirish balandligiga, elektron zichligining balandlik ustidan taqsimlanish qonuniga, qatlamning kritik chastotasiga bog'liq. Operatsion chastotalarning pastki chegarasi ionosferadagi yutilishning kamayib boradigan chastota bilan qanday ko'payishi bilan aniqlanadi, buning natijasida maydon kuchi pasayadi. Eng past qo'llaniladigan chastotaning (LF) qiymati absorbsiyaga, aralashuv darajasiga, radiatsiya kuchiga, ishlatiladigan signalning mustahkamligiga va boshqalarga bog'liq.
Ionosferaning holati o'zgarganda HPF va MPCh o'zgaradi, HF radio bog'lamining uzluksiz ishlashini ta'minlash uchun operatsion chastotalarni sozlash kerak.
HF va VHF bandlarida qabul doimo vaqt o'tishi bilan signal darajasining uzluksiz o'zgarishi, ya'ni so'nish bilan birga bo'lib turadi. HF liniyalarida so'nish interferensiya va polarizatsiya kelib chiqishiga ega bo'lib, ionosferada absorbsiyaning o'zgarishi bilan ham bog'liq. So'nish mavjud bo'lganda HF aloqa liniyasining barqarorligini oshirish uchun qabul qilish odatda bir-biridan ajratilgan antennalarda, shuningdek turli polarizatsiyaga ega antennalarda qo'llaniladi. Odatda, ikkita qo'shni qabul qiluvchi antenna orasidagi masofa taxminan teng bo'lishi uchun tanlanadi.
Odatda HF radiochaqnali bog'lanishlarni hisoblash quyidagi sxema bo'yicha amalga oshiriladi:

1. 
   Trayektoriyalarning moyillik burchaklari va HF antennalarining direktivlik xususiyatlariga qo'yiladigan talablar aniqlanadi,
   
2. 
   Elektr maydon kuchi hisoblangan,
   
3. 
   Radio bog'lanishning ishlashiga propagatsiya sharoitlarining ta'siri baholanadi.
   

Bu oralig'ida qo'llaniladigan uzatuvchi antennalarning asosiy turi umumiy rejimdagi gorizontal band antennalari (SRS) hisoblanadi. Antenna bir necha qavat fazali hayajonli simmetrik vibratorlardan iborat bo'lgan umumiy rejimli arradir. SRGlar yuqori yo'nalishli koeffitsientga (CPC) ega va gain (CU), gorizontal va vertikal samolyotlarda yo'nalish xususiyatini boshqarish qobiliyatiga ega.
VHF oralig'iga uzunligi 1 mm dan 10 m gacha bo'lgan radioto'lqinlar kiradi (30 MHz - 300 GHz). Ushbu doiraning xarakterli xususiyati keng polosali ma'lumotni uzatish imkonini beruvchi katta chastotali imkoniyatdir. Troposferada VHF to'lqinlarining tarqalish mexanizmlaridan biri DTR bo'lib, uning yordamida 150 dan 1000 km gacha turli hollarda axborot uzatish imkoni mavjud. DTR liniyalari radio bog'lanishlar uzunligining ko'payishi bilan signal sathining tez pasayishi bilan xarakterlanadi.
Uzun va qisqa to'lqinlardagi aloqani solishtirib shuni hisobga olish zarurki, birinchi holatda ulkan tuzilmalar bo'lgan uzatuvchi antennalar to'lqin uzunligiga qaraganda hali ham kichikligicha qolmoqda. Ular kichik samaradorlikka ega va harakatning zaif yo'nalishiga ega. Shu ma'noda qisqa to'lqinlar afzaldir. Ular bo'yicha uzoq masofali aloqa yo'nalishli antennalar yordamida amalga oshiriladi; Uzatuvchi kuchlar nisbatan kichik. Biroq, ionosfera parametrlarining vaqtinchalik o'zgaruvchanligi qisqa to'lqinli birlashishning xotirjamligiga olib keladi.
VHF muloqotini xarakterlashda, avvalo shuni yodda tutish kerakki, ionosfera endi refraging chirog'ini Yerga qaytarish qobiliyatiga ega emas . Shuning uchun VHFni faqat ko'rish chizig'i ichida va kosmik ob'ektlar bilan muloqot uchun ishlatish odatiy holdir.
Tabiiy muhit parametrlarining tizimli va tasodifiy o'zgarishi radio bog'lanishlarning ishlashiga kuchli ta'sir ko'rsatadi. Ionosferaning xossalari quyosh faolligiga bog'liq bo'lib, diurnal, mavsumiy va sekinroq o'zgarishlarni boshdan kechiradi. Havo massasining termik rejimlari troposferaning xossalarini aniqlaydi. Tasodifiy o'zgarishlar, xarakteristikalardagi o'zgarishlar barcha radioaloqa aloqalariga bir darajaga xosdir. Ularning namoyon bo'lishidan biri uzatiladigan signallarning "so'nib ketishi", tasodifiy amplitudali o'zgarishlardir. Tasodifiy o'zgarishlar, albatta, signallarning tebranishiga olib keladi. Shu bilan birga, troposfera va ionosferaning fazoviy parametrlarida o'zgarishlarning foydali rolini ham yodda tutish kerak. Natijada yuzaga kelgan noinsoniy narsalarga taranglik VHFning ko'rish chizig'idan tashqariga tarqalishiga olib keladi.
Bo'lim oxirida bir muhim vaziyatga e'tibor qaratamiz. Radio to'lqinlarni alohida mexanizmlarga bo'lishning yagona jarayonining bo'linishi biroz o'zboshimchalik bilan amalga oshirishi mumkin. Shunga qaramasdan yuqoridagi me'yorlarni o'rganish optimal traektoriyalarni aniqlash, yo'qotishlarni va signallarning ehtimoliy tebranishlarini baholash imkonini yaratadi. Yer chiziqlarida qabul qilish nuqtasi odatda ulardan biri hukmron bo'lib, ya'ni yer bilan bog'liq yoki tarqoq bilan yoki chiziqning ish chastotasi va uzunligiga qarab kosmik to'lqin bilan bog'liq.

2.