תפקידה של היונוספירה בתקשורת רדיו ארוכת טווח. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

תפקידה של היונוספירה בתקשורת רדיו למרחקים ארוכים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / קליטת רדיו

שידור רדיו למרחקים ארוכים אפשרי רק בשל קיומן של שכבות מחזירות אור בחלק העליון של האטמוספירה של כדור הארץ. שכבות אלו נוצרות מכיוון שקרני אולטרה סגול מאור השמש מפרקות חלק ממולקולות הגז לחלקיקים בעלי מטען חיובי - יונים - ואלקטרונים. תהליך זה נקרא יינון, והאזור המיונן של האטמוספירה נקרא בדרך כלל יונוספירה. גלי רדיו, החודרים לתוך היונוספירה, נשברים ועם יינון מספק יכולים לחזור חזרה לכדור הארץ. איור 1 מציג שלושה מקרים אפשריים של הבאת גלי רדיו לתוך היונוספירה, תלוי במידת היינון.במקרה "א" היינון חלש, והגלים עוברים בשכבה, רק מעט מכופפים את דרכם.

אורז. 1 (לחץ להגדלה)

במקרה "ב" היינון מספיק כדי שהגלים ישתקפו ויחזרו חזרה לכדור הארץ, ולבסוף, במקרה "ג" היינון כה חזק שהגלים נבלעים לחלוטין.

תפקידה של היונוספירה בתקשורת רדיו ארוכת טווח
איור. מספר

באיור. איור 2 מציג את הנתיב של שני גלי רדיו באורך של 20 ו-10 מטר עם מידה מסוימת של יינון. גלים באורך 20 מטר (קווים מוצקים) משתקפים מהיונוספירה וחוזרים לכדור הארץ, (גלים באורך 10 מטר (קווים מקווקוים) מכופפים מעט רק על ידי השכבה ונכנסים לחלל הבין-פלנטרי. כל הגלים באורך של יותר מ-20 מטר יהיו גם הם. מוחזר, וגלים קצרים מ-10 מטר יחדרו דרך היונוספירה, ככל שהתדר המשודר נמוך יותר, כך גדלה ההסתברות להחזרה וככל שהיינון בשכבה חזק יותר, כך התדר עדיין ישתקף ממנה.

אזור הדממה

הזווית שבה גלי רדיו פוגעים בשכבה המיוננת חיונית. אזור שקט מתרחש כאשר אין יינון מספיק כדי לשקף גלים הנכנסים בזוויות תלולות, אך גלים הנכנסים בזוויות קטנות עדיין ישתקפו. כפי שמוצג באיור 3, כל הגלים הנפלטים מהאנטנה בזווית גדולה מזווית קריטית כלשהי עוברים דרך השכבה, וגלים הנפלטים בזווית קטנה יותר חוזרים לקרקע.

תפקידה של היונוספירה בתקשורת רדיו ארוכת טווח
איור. מספר

לפני אזור השקט, אותות נשמעים רק בסביבה הקרובה של המשדר עקב גל פני השטח.

לעתים קרובות נצפה שאירוע קרני על כדור הארץ בנקודה A מוחזר מפני השטח שלו, נכנס שוב לשכבה, מוחזר וחוזר לכדור הארץ בנקודה B. השתקפויות של שתיים, שלוש ומרובות מסוג זה לעתים קרובות מאוד מתרחשים בעת שידור בתדרים גבוהים, במיוחד למרחקים ארוכים. באיור. 3 מראה שהאות יכול להגיע גם לנקודה B לאחר השתקפות בודדת. אם שני האותות המגיעים לנקודה B שווים בערך בעוצמתם, אזי יכולה להתרחש דהייה חזקה מאוד עקב הפרעות.

לפי רוחב אזור הדממה, אתה יכול לשפוט בערך את התנאים למעבר גלים בטווחים שונים, תוך האזנה רק באחד מהם. נניח שתחנות הממוקמות רק 20 ק"מ משם יכולות להישמע בטווח של 200 מטר. זה מצביע על כך שעם יינון כזה, סביר להניח שגם אותות באורכי גל של 10 מטר יחזרו לכדור הארץ. נכון, בתדרים אלו אזור השקט יתארך כנראה עד 2000 ק"מ. אם יש אזור מת צר מאוד בגלים של 20 מטר, אז עבור גלים של 40 מטר אין אזור של שקט.

כאשר אזור השקט משתרע על פני מרחק רב, אנו שומעים רק תחנות מרוחקות. ככל שהיוניזציה תגבר, היא תצטמצם ותחנות סמוכות יתחילו להופיע. במקביל, נתחיל לאבד תחנות מרוחקות משתי סיבות. ראשית, הם יהיו סתומים בתחנות סמוכות רועשות ושנית, יינון גבוה גורם לקליטת אותות מתחנות מרוחקות הנוסעות דרך ארוכה באזורים מיוננים. ככל שהאזור המת רחב יותר ותדירות הפעולה גבוהה יותר, כך סביר יותר שתקשורת למרחקים ארוכים תתאפשר.

היות והיינון בשכבות העליונות של האטמוספירה נגרם מקרינת השמש, התנאים למעבר גלים קצרים במהלך הלילה והיום יהיו שונים בתכלית. הבה נבחן, למשל, שינוי בתנאי התקשורת במהלך יום חורף רגיל. בשעות הבוקר המוקדמות לפני הזריחה, היינון חלש מאוד. במקרה זה, טווח ה-10 מטר יהיה מת לחלוטין, וב-20 מטר אתה יכול לשמוע רק כמה תחנות רחוקות מאוד. עם זאת, עבור תדרים נמוכים יותר היינון יספיק לפעולה רגילה. אז בגלים של 40 מטר יהיו תנאים טובים לתקשורת למרחקים ארוכים; גם גלים בגובה 160 מטר עוברים היטב. כשהשמש זורחת, היינון מתחיל לעלות במהירות ומגיע למקסימום אחר הצהריים. ככל שמתקרבת הצהריים (האזור המת יצטמצם בכל הרצועות וכשעתיים לאחר הזריחה, יינון מספיק כדי להחזיר גלים בטווח של 10 מטר. בסביבות הצהריים יתמלא טווח ה-20 מטר בתחנות קרובות יחסית, וארוכים -תקשורת למרחק אפשרית על 10 מטרים בזמן זה לאחר השקיעה, יינון תקטן ככל שמתחיל ההפחתה ההפוכה של אטומים ומולקולות ניטרליות.

אזור השקט יתרחב בהדרגה עבור כל טווח. ראשית, קליטת גלים של 10 מטר תיפסק, ולאחר מכן 20 מטר.

סערות מגנטיות

בימים מסוימים ניתן לראות במהלך קליטת הרדיו שמספר התחנות החובבות בטווח מצטמצם בחדות בהשוואה לימים רגילים, כל האותות דוהים מאוד, הרבה תחנות שנשמעות כל הזמן נעלמות ותחנות חדשות, בעיקר רחוקות שלא נקלטו מעולם. לפני להופיע. תופעות אלו נגרמות על ידי סערות מגנטיות, שבמהלכן השדה המגנטי של כדור הארץ, בדרך כלל די יציב, עובר שינויים חזקים. סערות מגנטיות מלוות תמיד בירידה ביינון. כתוצאה מכך, האזור השקט מתרחב ותנאי התפשטות הלילה יכולים להימשך לאורך כל היום. במהלך סערה מגנטית, תחנות על פסי תדר גבוה בדרך כלל נעלמות הרבה יותר מוקדם מאשר בימים רגילים. ב-20 מטר יש תנאים טובים לתקשורת בינעירונית בסביבות הצהריים, בעוד שבימים רגילים בשעות אלו ניתן לעבוד רק במרחקים של עד 2000 ק"מ. הסופה המגנטית נמשכת בין יום למספר ימים. הפרעות ביונוספירה המתרחשות בזמן זה גורמות לדהייה משמעותית, המלווה בעיוותים רבים.

התקשורת למרחקים קצרים בדרך כלל מופרעת ולצורך עבודה היה צורך לעבור לגלים ארוכים יותר.

שכבות מחזירות ויינון חריג

היונוספירה מורכבת בדרך כלל מכמה שכבות מיוננות. מתוכן, שכבות E ו-F ממלאות את התפקיד הגדול ביותר בהתפשטות גלי הרדיו. גובה שכבה E מעל פני כדור הארץ הוא כ-100 ק"מ, ושכבה F הוא 220-240 ק"מ. שכבות אלו אינן מושפעות לחלוטין ממזג האוויר בקרבת פני כדור הארץ.

במהלך היום, שכבה F מתפצלת לשתי שכבות F1 ו-F2; הראשון שבהם שוכב מעט נמוך מהשני. שכבת F2 מיוננת בצורה חזקה יותר משכבות F1 ו-E, וממלאת תפקיד גדול יותר בהעברה בגלים קצרים. אותות בעלי תדירות גבוהה מספיק, החודרים דרך שכבות E ו-F1 המיוננות במידה בינונית, משתקפים בשכבת F2 המיוננת בצורה חזקה יותר. , כפי שמוצג באיור 4 עבור תדרים נמוכים יותר שכבת E חשובה ורוב התקשורת ב-160 מטר נובעת מהשתקפות משכבה זו.

תפקידה של היונוספירה בתקשורת רדיו ארוכת טווח
איור. מספר

בשכבת E ישנם לעיתים אזורים של יינון אינטנסיבי מאוד, הנקראים שכבת E אנומלית. יינון חריג של שכבת E יכול להתרחש בכל עת, והגורם אינו ידוע. במקרה של יינון חריג, שכבת ה-E עלולה לגרום להחזרת גלים בגובה 5 ו-10 מטרים.

תופעה חריגה נוספת, הנקראת אפקט דלינגר, מורכבת מהפרעה מוחלטת של תקשורת גלים קצרים על החלק המואר של הגלובוס. נראה שהגורם לאפקט דלינגר הוא התפרצויות שמש הגורמות לעלייה גדולה מאוד ביינון בחלק התחתון של היונוספירה. כתוצאה מכך, גלי רדיו קצרים נספגים. בשלב זה, לעיתים מתאפשרת תקשורת למרחקים ארוכים על גלים קצרים. אפקט דלינגר יכול להימשך מספר דקות ואפילו שעות.

שינויים עונתיים

יינון שכבת F2 מגיע לערכו הגדול ביותר בחורף, כאשר המקסימום היומי מתרחש בשעות אחר הצהריים. המשמעות היא שהאזור המת הצר ביותר יהיה בשעות אחר הצהריים של יום חורפי, אז מתאפשרת תקשורת אמינה בתדרים גבוהים מאוד, למשל, בגלים של 10 מטרים. בקיץ, היינון פחות משמעותי מאשר בחורף, והמקסימום היומי לשכבה נע לקראת השקיעה. לפיכך, עבור גלים של 10 מטרים בקיץ, אזור השקט יהיה רחב יותר, ולעתים קרובות תקשורת על גלים אלה עשויה להיות בלתי אפשרית. הודות להגדלת אזור השקט בקיץ בגלים של 20 ו-40 מטר, ניתן לצפות לשיפור בתנאים לתקשורת למרחקים ארוכים, אולם במרחקים של אלפי קילומטרים, התמונה מסובכת בגלל היחס בין מואר ומוחשך מקומות על פני הגלובוס. בעת שידור על פני קו המשווה, תנאי הקיץ עשויים לשרור בקצה אחד של הקישור ותנאי חורף בקצה השני. התנאים הטובים ביותר לתקשורת למרחקים ארוכים מתרחשים באביב ובתחילת הסתיו. במהלך חודשי האביב והקיץ ישנם מקרים משמעותיים יותר של השתקפויות חריגות משכבת E. השתקפויות אלו יכולות לספק תנאים טובים לתקשורת למרחקים ארוכים ב-5 ו-10 מטרים תוך מספר שעות. המעבר מתנאי חורף לקיץ, ולהיפך, אינו מתרחש בצורה חלקה. חודשי האביב והסתיו מאופיינים במצב לא יציב של היונוספירה. זה בולט במיוחד עבור חובבים שעובדים בקביעות בלהקת 10 מטר.

תדרים קריטיים

התדר הקריטי הוא התדר הגבוה ביותר שעדיין משתקף משכבה נתונה כאשר האות נופל על השכבה בזווית ישרה. אם אות משתקף בעת תקלה בזוויות ישרות, הוא ישתקף גם בכל הזוויות האחרות, וכך לא יהיה אזור שקט בכל התדרים מתחת לזה הקריטי. תדרים קריטיים מציינים את מידת היינון של שכבות וניתן להשתמש בהם כדי לחזות "מזג אוויר רדיו", לבחור את הגלים הנוחים ביותר לתקשורת, לחשב את אורך אזור השקט וכו'. מדידות של תדרים קריטיים נעשות בתחנות יונוספריות. יש כמה תחנות כאלה בברית המועצות, אחת מהן במפרץ טיקהיה, על ארץ פרנץ יוזף, היא התחנה היונוספרית הצפונית ביותר בעולם.

במהלך 3-4 השנים האחרונות היו הרבה יותר תקשורת למרחקים ארוכים ברצועות 10 ו-5 מטר מבעבר. זה מוסבר, מצד אחד, בעלייה חדה במספר חובבי הרדיו הפועלים בלהקות אלו, ומצד שני, בהשפעת מחזור 11 השנים של פעילות כתמי השמש. יינון אטמוספרי קשור קשר הדוק למספר כתמי השמש; ככל שנצפו יותר כתמים במהלך השנה, כך גדלה מידת היינון. כתמי שמש היו זה מכבר מושא לתצפית על ידי אסטרונומים, ותיעוד מספרם נשמר בקביעות מאז 1750. רישומים אלו מראים שמספר כתמי השמש מגיע בדרך כלל למקסימום כל 11 שנים. המקסימום האחרון היה ב-1939 וב-1940. יינון ממוצע הרמה בחמש השנים האחרונות עלתה משנה לשנה, כתוצאה מכך, יותר ויותר תדרים גבוהים יותר הצליחו לבוא לידי ביטוי. התנאים לתקשורת על גלים של 10 ו-5 מטרים בחורף 1940/41 כבר היו גרועים במקצת ממה שהיו בהם. 1939/40 בהמשך, מדי שנה יפחת מספר השעות הזמינות לתקשורת ברצועות אלו, והפעילות ברצועות אלו תגיע למינימום בשנת 1944 או 1945. עד למועד זה, תנאי התקשורת ברצועת ה-20 מטר יהיו דומים ל. אלו שנצפו בשנה שעברה ב-10 מטר, וטווח ה-40 מטר יתאים שוב לתקשורת למרחקים ארוכים.

תקשורת ארוכה ב-VHF

התדירות של גלים אולטרה קצרים גבוהה מכדי להיות מוחזרת משכבת F2. אם נצפים השתקפויות כאלה, הן מתרחשות בתקופות של יינון גבוה מאוד, כמו מקסימום כתם שמש, ומתרחשות במהלך שידור למרחקים ארוכים כאשר אותות נכנסים לשכבה בזווית קהה מאוד. צימודים רבים של 5 פסים שנצפו במהלך חודשי הקיץ בארה"ב בשנים האחרונות מיוחסים ליינון חריג של שכבת E.

רוב החיבורים הללו התקיימו בשעות הערב. מדידות יונוספריות מראות שבקיץ נוצרת לרוב שכבת E חריגה בבוקר לפני הזריחה ובערב, ושטחה הוא לפעמים רק כמה קילומטרים רבועים. הודות לכך, תקשורת VHF אפשרית רק בין מספר מוגבל מאוד של נקודות. עם זאת, אם ישנם אתרים רבים כאלה באזורים שונים בו זמנית, תנאי תקשורת VHF עשויים להיות טובים למדי.

מחבר: ב' חיטרוב

ראה מאמרים אחרים סעיף קליטת רדיו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

דרך חדשה לשלוט ולתפעל אותות אופטיים 05.05.2024

עולם המדע והטכנולוגיה המודרני מתפתח במהירות, ובכל יום מופיעות שיטות וטכנולוגיות חדשות שפותחות בפנינו אפשרויות חדשות בתחומים שונים. חידוש אחד כזה הוא פיתוח של מדענים גרמנים של דרך חדשה לשלוט באותות אופטיים, שעלולה להוביל להתקדמות משמעותית בתחום הפוטוניקה. מחקרים אחרונים אפשרו למדענים גרמנים ליצור לוח גלים שניתן לכוונן בתוך מוליך גל סיליקה מאוחה. שיטה זו, המבוססת על שימוש בשכבת גביש נוזלי, מאפשרת לשנות ביעילות את הקיטוב של האור העובר דרך מוליך גל. פריצת דרך טכנולוגית זו פותחת אפשרויות חדשות לפיתוח התקנים פוטוניים קומפקטיים ויעילים המסוגלים לעבד כמויות גדולות של נתונים. הבקרה האלקטרו-אופטית של הקיטוב שמספקת השיטה החדשה יכולה לספק את הבסיס לסוג חדש של התקנים פוטוניים משולבים. זה פותח הזדמנויות גדולות עבור ... >>

מקלדת Primium Seneca 05.05.2024

מקלדות הן חלק בלתי נפרד מעבודת המחשב היומיומית שלנו. עם זאת, אחת הבעיות העיקריות שעמן מתמודדים המשתמשים היא רעש, במיוחד במקרה של דגמי פרימיום. אבל עם מקלדת Seneca החדשה של Norbauer & Co, זה עשוי להשתנות. Seneca היא לא רק מקלדת, היא תוצאה של חמש שנים של עבודת פיתוח ליצירת המכשיר האידיאלי. כל היבט של מקלדת זו, ממאפיינים אקוסטיים ועד מאפיינים מכניים, נשקל ומאוזן בקפידה. אחד המאפיינים המרכזיים של Seneca הוא המייצבים השקטים שלה, הפותרים את בעיית הרעש המשותפת למקלדות רבות. בנוסף, המקלדת תומכת ברוחב מקשים שונים, מה שהופך אותה לנוחה לכל משתמש. למרות ש-Seneca עדיין לא זמין לרכישה, הוא מתוכנן לצאת בסוף הקיץ. Seneca של Norbauer & Co מייצגת סטנדרטים חדשים בעיצוב מקלדת. שֶׁלָה ... >>

המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח 04.05.2024

חקר החלל והמסתורין שלו היא משימה שמושכת את תשומת לבם של אסטרונומים מכל העולם. באוויר הצח של ההרים הגבוהים, הרחק מזיהום האור בעיר, הכוכבים וכוכבי הלכת חושפים את סודותיהם בבהירות רבה יותר. עמוד חדש נפתח בהיסטוריה של האסטרונומיה עם פתיחתו של המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם - מצפה הכוכבים אטקמה של אוניברסיטת טוקיו. מצפה הכוכבים אטקמה, הממוקם בגובה של 5640 מטר מעל פני הים, פותח הזדמנויות חדשות עבור אסטרונומים בחקר החלל. אתר זה הפך למיקום הגבוה ביותר עבור טלסקופ קרקעי, ומספק לחוקרים כלי ייחודי לחקר גלי אינפרא אדום ביקום. למרות שהמיקום בגובה רב מספק שמיים בהירים יותר ופחות הפרעות מהאטמוספירה, בניית מצפה כוכבים על הר גבוה מציבה קשיים ואתגרים עצומים. עם זאת, למרות הקשיים, המצפה החדש פותח בפני אסטרונומים אפשרויות מחקר רחבות. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

טלפון נייד MOTOROLA V600 20.02.2004

לטלפון הסלולרי MOTOROLA V600 יש מצלמה מובנית שבעזרתה ניתן לצלם תמונה מעולה וליצור הודעת מולטימדיה תוך שניות.

רינגטונים בפורמט MP3, צפייה בסרטונים ותכונות נוספות מובנים במכשיר.

עוד חדשות מעניינות:

▪ אנרגיית רוח במקום גרעינית

▪ היתרונות של שינה בשעות העבודה

▪ שבבי Wi-Fi חסכוניים עבור מוצרי אלקטרוניקה

▪ ON Semi משיקה מכשירי MOSFET חדשים 600V N-Channel

▪ כבל טעינה זוהר לרכב חשמלי

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר Palindromes. בחירת מאמרים

▪ כתבה למי מצלצל הפעמון. ביטוי פופולרי

▪ מאמר אילו ערים קרות או חמות יותר מאחרות? תשובה מפורטת

▪ מאמר ההרכב הפונקציונלי של טלוויזיות פרגוסון. מַדרִיך

▪ מאמר מכשיר אזעקה אבטחה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר Scheme, pinout (pinout) כבל Panasonic G450, G500 + pinout. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר