Антенны Балагуров (1). Контрольная работа по дисциплине "Антенны и распространение радиоволн" Балагуров М. И. Группа ист11 Проверил Ищук А. А

• Название: Контрольная работа по дисциплине "Антенны и распространение радиоволн" Балагуров М. И. Группа ист11 Проверил Ищук А. А
• Дата: 02.05.2022
• Размер: 2.35 Mb.
• Имя файла: Антенны Балагуров (1).doc
• Тип: Контрольная работа; #507149
• страница: 3 из 3

Ответ: Если передающая и приемная антенны имеют высоты h₁ = 12 м и
h₂ = 18 м, то расстояние прямой видимости при отсутствии атмосферной рефракции составит , а при наличии нормальной атмосферной рефракции будет При увеличении высота передающей антенны h₁ до 102 м расстояние прямой видимости при отсутствии атмосферной рефракции увеличится до , а при наличии нормальной атмосферной рефракции увеличится до

Задача 4.

Какую напряженность поля на расстоянии (200 + N) км создает антенна с действующей длиной 20 м при силе тока в пучности 25 А и частоте
(3,5 + М) МГц. Вычислить потери при распространении на трассе длиной 1000 км при длине волны  = (20 + М) см и коэффициентах направленного действия антенн D₁ = (100 + N) и D₂ = (50 + N) для этих же данных определить потери на трассе, если множитель ослабления F =  (37 + N) дБ.
Решение:

Дано: N = 2, M = 8.

Тогда расстояние r = (200 + N) = 200 + 2 = 202 км; частота f = (3,5 + М) =
= (3,5 + 8) = 11,5 МГц; длина волны ₁ = (20 + М) = (20 + 8) = 28 см; коэффициенты направленного действия антенн D₁ = (100 + N) = (100 + 2) = 102 и
D₂ = (50 + N) = (50 + 2) = 52; множитель ослабления F =  (37 + N) =  (37 +
+ 2) =  39 дБ.

Напряженность поля при распространении в свободном пространстве [1, стр. 7]

(4.1)

где Е  действующее значение напряженности поля, В/м;

Р  мощность излучения, Вт;

D  коэффициент направленного действия антенны;

r  расстояние, м.

Действующая длина антенны [1, стр. 38] определяется по формуле

(4.2)

. Подставляя полученное соотношение для в соотношение (4.1), получим



(4.3)

При частоте f = 11,5 МГц, длина волны составит



Напряженность поля на расстоянии r = 202 км, которую создает антенна с действующей длиной L_Д = 20 м при силе тока в пучности I_П = 25 А и частоте f = 11,5 МГц, составит





При проектировании систем связи широко используется понятие потерь при распространении [4, стр. 23], которые вычисляются по формуле

(4.4)

При длине трассы r = 1000 км, на длине волны ₁ = 28 см и коэффициентах направленного действия антенн D₁ = 102 и D₂ = 52 потери в свободном пространстве будут равны



В децибелах потери в свободном пространстве будут равны



Если множитель ослабления F =  39 дБ, то для этих же данных потери на трассе будут равны [4, стр. 26]

(4.5)



Или ослабление в относительных единицах


Ответ: Антенна с действующей длиной L_Д = 20 м при силе тока в пучности I_П = 25 А и частоте f = 11,5 МГц на расстоянии r = 202 км создает напряженность E = 18 мВ/м. При длине волны ₁ = 28 см и коэффициентах направленного действия антенн D₁ = 102 и D₂ = 52 потери на трассе длиной 1000 км составят или 115,8 дБ. Если множитель ослабления F =
=  39 дБ, то для этих же данных потери на трассе будут равны или 154,8 дБ.
Задача 5.

Привести описание особенностей распространения волн следующих диапазонов волн:

мириаметровых и километровых – N = 1  6 ,

гектометровых  N = 7  12,

декаметровых – N = 13  18,

ультракоротких  N = 19  24.


Решение:

Дано: N = 2, M = 8.

Тогда необходимо привести описание особенностей распространения волн мириаметровых и километровых диапазонов волн.

Мириаметровые волны имеют длину волны колебаний от 100000 до 10000 м и называются сверхдлинными радиоволнами [3, стр. 8].

Километровые волны имеют длину волны колебаний от 10000 до 1000 м и называются длинными радиоволнами [3, стр. 8].

Длинные волны характеризуются постоянством условий распространения, так как отражаются от устойчивых образований в ионосфере, а именно от слоев D и Е. Постоянство это выражается в том, что прохождение длинных волн не сопровождается резкими изменениями уровня сигнала, внезапными нарушениями связи и т. д. Ниже рассматриваются некоторые особенности распространения длинных радиоволн.

Случайные колебания напряженности поля. Вследствие неоднородности ионизирующего потока и наличия восходящих и нисходящих течений воздуха в верхних слоях атмосферы в ионосфере происходят непрерывные флуктуационные изменения электронной концентрации. Под действием этих изменений меняется высота отражений радиоволн, следовательно, и фазы интерферирующих лучей. Все это приводит к колебаниям напряженности поля в месте приема.

Для того чтобы фаза одного из интерферирующих лучей изменилась на 180°, необходимо, чтобы разность хода лучей изменилась на половину длины волны, т. е. на 1,5 км для  = 3000 м и на 10 км – для  = 20000 м. Ясно, что столь значительные изменения высоты отражающих слоев не могут произойти за короткий промежуток времени. Этим предопределяется характер колебаний напряженности поля. Колебания напряженности в диапазоне длинных волн незначительны по глубине и происходят настолько медленно, что не прослушиваются при слуховом приеме сигналов. Их можно обнаружить только при записи напряженности поля. Колебания напряженности усиливаются по мере укорочения волны.

В среднем по диапазону длинных волн под действием флуктуационных изменений в ионосфере поле меняется не более чем на 10 – 30 %, причем время, в течение которого происходит указанное изменение, оценивается десятками минут и даже часами.

Суточные колебания напряженности поля. С наступлением темноты напряженность поля, как правило, возрастает. Это увеличение тем заметнее, чем короче длина волны. Причина влияния времени суток на абсолютное значение напряженности поля обусловлена большими потерями при отражении от полупроводящей области D по сравнению с потерями при отражении от диэлектрической области Е.

Типичный суточный ход напряженности поля на волнах 17500, 11650 и 5240 м на линии связи протяженностью 5000 км. показан на рис. 5.1, Обращает на себя внимание резкое (примерно десятикратное) увеличение напряженности ноля при переходе ото дня к ночи на волне  = 5420 м и лишь незначительно (примерно на 50 %) увеличение напряженности поля яри тех же условиях на волне  = 17500 м. В основании графика показано распределение светотени на линии радиосвязи. Зачернены часы, когда вся линия связи находится в режиме ночи.

В ряде случаев наблюдаются резкие колебания напряженности поля в часы (восхода и заката. Нижняя кривая на рис. 5.1 иллюстрирует это явление. Причина подобных колебаний точно не установлена. По-видимому, они обусловлены интерференцией лучей, отражающихся на разных высотах от слоя D – в освещенной области и от слоя Е – в области темноты.


Рис. 5.1. Суточный ход напряженности поля
Влияние времени года. Годовой ход напряженности поля в диапазоне длинных волн выражен очень слабо и проявляется в том, что в часы освещенности напряженность поля в летние месяцы возрастает на 20 – 50 % по сравнению с напряженностью поля в зимние месяцы. В то же время, в ночные часы летних месяцев поле оказывается слабее, чем в ночные часы зимних месяцев.

Влияние 11-летнего периода солнечной активности. Влияние 11-летнего периода солнечной активности на процессы распространения длинных волн незначительно и проявляется в некотором увеличении напряженности поля в дневные часы по мере увеличения солнечной активности. Отмечены случаи двукратного увеличения напряженности поля за время изменения солнечной активности от минимума до максимума.

Причину подобного влияния можно видеть в том, что увеличение электронной концентрации области D (в дневные часы) сопровождается увеличением его проводимости и улучшением его отражающих свойств.

Влияние ионосферных возмущений. Ионосферные возмущения охватывают, главным образом, верхние слои ионосферы, которые не принимают участия в распространении длинных волн. Этим объясняется то обстоятельство, что ионосферные возмущения лишь незначительно влияют на условия распространения длинных волн и, во всяком случае, не сопровождаются нарушениями радиосвязи.

Ионосферные возмущения вызывают некоторое ослабление напряженности поля во время первой фазы ионосферного возмущения и увеличение – в дни, следующие за ионосферным возмущением. Это дало возможность некоторым авторам прийти к выводу, что в периоды ионосферных возмущений наблюдается даже некоторое улучшение условий прохождения длинных радиоволн.

Ионосферные возмущения, вызванные хромосферными вспышками (возмущения этого типа рассматриваются в разделе «Короткие волны» данной главы), так называемые внезапные поглощения, улучшают условия распространения длинных волн, так как длинные волны в периоды внезапных поглощений отражаются от образованной на уровне D ионизированной области.

Скорость распространения. Повышенный интерес, который проявляется в последние годы к вопросам распространения сверхдлинных волн, объясняется высоким постоянством условий распространения, в частности, скорости распространения, что позволяет успешно применять их в фазовых навигационных системах.

Однако изменение высоты ионосферного волновода при переходе от режима освещенности к темноте также влияет на скорость распространения, следовательно и на фазу волны в месте приема. На рис. 5.2 и 5.3 показаны измеренные значения суточных вариаций амплитуд и фаз волны. Обращают на себя внимание резкие колебания (в виде серии ступенек) амплитуды при переходе ото дня к ночи. При таком переходе, как видно из графика, фаза в месте приема меняется примерно на 400°.



Рис. 5.2. Суточные вариации амплитуды я фазы волны на трассе протяженностью 6500 км. Частота 21,4 кГц



Рис. 5.3. Суточные вариации амплитуды и фазы волны, на трассе протяженностью 9100 км. Частота 18 кГц

Список литературы
1. Чернышов, В. П. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. Задачи и упражнения: Учебное пособие для техникумов. – М.: Радио и связь, 1982. – 144 с., ил.

2. Петров, Б. М. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебник для вузов. – 2-е изд., испр. – М.: Горячая линия – Телеком, 2004. – 558 с.: ил.

3. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн: Учебник для вузов / Г. А. Ерохин, О. В. Чернышев, Н. Д. Козырев, В. Г. Кочержевский; Под ред. Г. А. Ерохина. - М.: Радио и связь, 1996. - 352 с., ил.

4. Долуханов М. П. Распространение радиоволн. Учебник для вузов. - М.: Связь, 1972.

5. Пименов, Ю. В. Техническая электродинамика / Ю. В. Пименов, В. И. Вольман, А. Д. Муравцов. Под ред. Ю. В. Пименова: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 2000. - 536 с.: ил.