Некоторые особенности связи с космическими

Объектами

Расчеты показывают, что при частотах МГц полное поглощение в ионосфере незначительно , и им можно пренебречь. Эту частоту принимают за нижнюю границу частотного диапазона связи наземных радиостанций с объектами, находящимися за пределами ионосферы.

Верхняя граница частотного диапазона определяется условиями прохождения волны через нижнюю атмосферу и принимается равной

- 80 -

 

ГГц. Если увеличивать высоту расположения радиостанции, то за счет уменьшения плотности и различных примесей потери в тропосфере уменьшаются, что позволяет увеличивать . Так на высоте ~ 5 км можно использовать 40 ГГц ( см).

Характерной особенностью приема наземной радиостанцией сигнала со спутника является необходимость учета изменения частоты приема на величину так называемого доплеровского смещения частоты , где - относительная скорость передатчика и приемника вдоль соединяющей их прямой линии; - рабочая частота, - скорость света. Следует отметить, что в зависимости от направления (сближение или удаление передатчика и приемника) может быть положительной или отрицательной. С появлением изменяются составляющие спектра сигнала и его ширина.

Для обеспечения надежной радиосвязи необходимо расширять полосу приемника и увеличивать мощность передатчика. На практике передатчик заранее настраивается с учетом (рабочая частота передатчика автоматически изменяется по определенной программе), а в приемнике с расширенной полосой используется АПЧ, хотя это не устраняет деформации спектра сигнала полностью и требует использования сложной дополнительной аппаратуры.

При связи между космическими аппаратами в открытом космосе с точки зрения механизма распространения радиоволн ограничений по вы­бору частот связи нет, так как плотность электронов в космической среде мала:

Главным фактором, влияющем на ослабление сигнала, здесь явля­ется расстояние между точками передачи и приема.

Из соотношения идеальной радиолинии (8.25) получаем ослабле­ние принимаемой мощности:

, (8.71)

 

 

- 81 -

 

Библиографический список

 

1. А.Н. Коваленко, А.Н. Щербицкий. Электродинамика и распространение радиоволн. Часть 1. Основы теории электромагнитного поля. – М.: МИРЭА, 1999 г.

2. А.Н. Коваленко, А.Н. Щербицкий. Электродинамика и распространение радиоволн. Часть 2. Граничные задачи электродинамики. – М.: МИРЭА, 2001 г.

3. В.В. Никольский, Т.И. Никольская. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Наука, 1989 г.

4. Г.П. Грудинская. Распространение радиоволн. – М.: Высшая школа, 1975 г.

5. А.И. Калинин. Распространение радиоволн на трассах наземных и космических радиолиний. – М.: Связь, 1979 г.

6. Г.А. Пономарев и др. Распространение УКВ в городе. – Томск: МП “РАСКО”, 1991 г.

7. Г.А. Ерохин и др. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. – М.: Радио и связь, 1996 г.

8. М.П. Долуханов. Распространение радиоволн. – М.: Связь, 1972 г.

9. Дж. А. Ратклифф. Магнитно-ионная теория и ее приложения к ионосфере. - М.: ИЛ, 1962 г.

 

- 82 -

 

Содержание

Предисловие …………………………………………………………… 3

Часть 3. Распространение радиоволн ……………………………………...4 Глава 7. Дифракция и рефракция электромагнитных волн... …………….4

7.1. Содержание, постановка и методы решения задач дифракции … 4

7.1.1. Поля дифракции ……………………………………………………4

7.1.2. Методы решения задач дифракции ……………………………… 6

7.2. Дифракция ПОВ на цилиндре (строгий метод решения) …………...7

7.2.1. Поле элементарного электрического излучателя, расположенного вблизи цилиндра ……………………………………………………… 11

7.3. Метод физической оптики (приближение Кирхгофа) …………….13

7.3.1. Дифракция ПОВ на отверстии в экране …………………………..14

7.3.2. Анализ поля дифракции Фраунгофера …………………………18

7.4. Основные понятия геометрической оптики ………………………22

7.4.1. Уравнение эйконала ……………………………………………22

7.4.2. Уравнение луча …………………………………………………..24

7.4.3. Радиус кривизны луча. …………………………………………..26

7.4.4. Принцип Ферма ………………………………………………….29

Глава 8. Распространение радиоволн в природных условиях ……………32

8.1. Основные факторы, влияющие на распространение радиоволн …32

8.1.1. Естественная линия связи ………………………………………..32

8.1.2. Электродинамические параметры земной поверхности … ………33

8.1.3. Строение и электродинамические параметры атмосферы Земли....34

8.1.3.1. Нижняя атмосфера ……………………………………………35

8.1.3.2. Диэлектрическая проницаемость нижней атмосферы ………36

8.1.3.3. Верхняя атмосфера (ионосфера) ………………………………37

8.1.3.4. Диэлектрическая проницаемость ионосферы ……………… 38

8.2. Распространение радиоволн в свободном пространстве... ………..42

8.2.1. Соотношение идеальной радиолинии …………………………..42

8.2.2. Область пространства, существенно влияющая на распространение радиоволн (доминантная область).………………………………………..43

8.3. Классификация радиоволн по способам их распространения. …..47

8.3.1. Земные волны. ……………………………………………………48

8.3.1.1. Учет неровностей земной поверхности. ………………………..48

Критерий Релея. ……………………………………………….49

- 83 -

 

8.3.1.2. Поле излучателя, высоко поднятого над поверхностью Земли....50

Интерференционная формула Введенского..………………….52

Учет кривизны поверхности Земли.. …………………………53

8.3.1.3. Поле излучателя, расположенного вблизи поверхности Земли...56

8.3.2. Тропосферные волны..……………………………………………57

8.3.2.1. Эквивалентный радиус Земли... ………………………………57

8.3.2.2. Виды тропосферной рефракции... ……………………………..58

8.3.3. Ионосферные волны.. ……………………………………………63

8.3.3.1. Рефракция и отражение радиоволн в ионосфере... …………….63

8.3.3.2. Поглощение радиоволн в ионосфере...………………………65

8.3.3.3. Распространение радиоволн в ионосфере с учетом магнитного поля Земли ……………………………………………………………..66

Распространение волны вдоль магнитного поля Земли ………66

Эффект Фарадея... ……………………………………………69

Распространение волны поперек магнитного поля Земли …….71

8.4. Особенности распространения радиоволн различных диапазонов.74

8.4.1. Классификация радиоволн по частоте (длине волны) ……………74

8.4.2. Особенности распространения СДВ и ДВ ………………………..75

8.4.3. Особенности распространения СВ ………………………………..76

8.4.4. Особенности распространения КВ ……………………………….77

8.4.5. Особенности распространения УКВ... ……………………………77

8.4.6. Некоторые особенности связи с космическими объектами ………79

Библиографический список ……………………………………………81

 

 

 

Александр Николаевич Коваленко

Александр Николаевич Щербицкий

 

Э Л Е К Т Р О Д И Н А М И К А

И Р А С П Р О С Т Р А Н Е Н И Е Р А Д И О В О Л Н

 

Часть 3

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН

 

 

Учебное пособие

 

Редактор А.Н. Коваленко

Литературный редактор

 

Изд. лицензия № 020456 от 04.03.97.

Подписано к печати Формат 60 х 84 1/16

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л.

Усл. кр. – отт. Уч.- изд. л. Тираж экз.

С 579

 

 

Московский государственный институт радиотехники,

электроники и автоматики (технический университет)

 

117454 Москва, просп. Вернадского, 78