Особенности распространения КВ

Еще в первые годы использования КВ было обнаружено, что прием волн короче 50 м оказывался невозможным на расстояниях около 100 км, тогда как слышимость была исключительно хорошей на расстояниях в несколько тысяч километров. Область, в которой прием сигнала невозможен, была названа зоной молчания. Наличие зоны молчания объясняется тем, что КВ, распространяющиеся вблизи Земли, плохо огибают земной шар и сильно поглощаются земной поверхностью, так что уже на расстоянии около 100 км напряженность поля оказывается недостаточной для приема. На рис. 22 показано, что волна, распространяющаяся вдоль поверхности земли из точки А, может быть принята только на участке АБ. В то же время от ионосферы КВ могут отражаться только в том случае, если они падают достаточно полого на ионосферный слой. Такие волны, отражаясь, проходят большое расстояние и попадают в точку В и дальше, на меньшие же расстояния от передающей станции эти волны на поверхность земли не приходят.

В результате на некоторой части трассы БВ прием радиоволн невозможен; этот участок называется зоной молчания. Чем короче волна, тем шире зона молчания. Наличие зон молчания часто отмечается радиолюбителями-коротковолновиками. Им известно, что хорошо налаживается связь с корреспондентом, удаленным на 2000—3000 км, и невозможно осуществить связь с корреспондентом, находящимся на расстоянии 200—300 км.

Неприятное явление при работе на КВ — замирания. Изменения уровня сигнала получаются резкими и происходят часто. Это вызвано тем, что слой F, от которого отражаются КВ, неустойчив. Причиной замираний является то обстоятельство, что в место приема приходит несколько волн, проходящих различные пути, причем длина этих путей меняется. Для того чтобы фаза волны в диапазоне КВ изменилась на 180°, длина пути волны должна измениться менее чем на 50 м. Такие изменения высоты отражения в ионосфере могут происходить очень часто.

Для борьбы с замираниями применяют приемные антенны с узкой диаграммой направленности, ориентированной так, чтобы принималась только волна, пришедшая наиболее коротким путем. Направление прихода волны может меняться в течение суток. Поэтому необходимо предусмотреть возможность изменения направления максимума диаграммы направленности антенны. При этом приемная антенна получается сложной и громоздкой.

Можно эффективно осуществлять прием на разнесенные антенны. Такой прием возможен потому, что увеличение и уменьшение напряженности поля, даже на сравнительно небольшой площади земной поверхности, происходят неодновременно. В то время как в месте расположения одной антенны уровень напряженности поля мал, около другой антенны, удаленной от первой на расстояние в несколько длин волн (сто или несколько сотен метров), напряженность поля велика. Таким образом, на выходе одной из двух антенн напряжение окажется достаточным для приема. При таком радиоприеме сигналы суммируются по низкой частоте после детектирования.


Рис. 25. Дальнее наземное рассеяние КВ.

Особенностью распространения КВ является дальнее наземное рассеяние КВ на участках^поверхности Земли. Это явление поясняется на рис. 25, а. Излучаемые антенной радиопередающего устройства радиоволны 1 отражаются от ионосферы и попадают на Землю в точку Б. На поверхности Земли всегда имеются значительные неровности (холмы, деревья, строения). Поэтому не вся энергия волны отражаются зеркально, а часть ее рассеивается во всех направлениях (2—5). Рассеянные неоднородностями волны частично вновь отражаются от ионосферы и возвращаются на Землю, причем какая-то доля энергии направляется обратно (5) в то место, где находится радиопередающее устройство.

Интересная история исследования вопроса о рассеянии КВ. Еще в 1926— 1930 гг. было замечено, что прием сигналов, излучаемых мощными КВ станциями, наблюдается в «зоне молчания». Кроме того, были замечены ошибки пеленга КВ станций. Специальные опыты показали, что эти явления объясняются рассеянием радиоволн. Однако до 1946 г. исследователи затруднялись ответить на вопрос, где же происходит это рассеянное отражение. Английский ученый Т. Л. Эккерлей открыл и исследовал рассеяние радиоволн на неоднородностях слоя Е, которое в настоящее время широко используется для дальней связи на метровых волнах. Источником рассеяния коротких волн Эккерлей также считал слой Е в точке В (рис. 25, б). Возможность того, что дальние рассеянные отражения являются результатом рассеяния радиоволн неровностями земной поверхности, Т. Л. Эккерлей категорически отрицал. Авторитет Эккерлея был настолько велик, что в течение 20 лет никто не был в состоянии опровергнуть его мнение, хотя многие исследователи занимались этим вопросом. Только в 1946 г. советский исследователь Н. И. Кабанов доказал, что дальние возвратные отражения КВ обусловлены рассеянием на неоднородностях поверхности Земли, на которую падают КВ, отразившиеся от ионосферы.


Рис. 26. Осциллограмма возвратно-рассеянного сигнала.

Правильное определение места рассеяния КВ позволило использовать рассеянные отражения для определения частот, на которых следует вести связь в данное время. Для этого перед началом основного сеанса передачи несколько минут передают сигнал, промодулированный импульсами. Оператор на специальном осциллографе наблюдает за величиной принятого сигнала, созданного рассеянным отражением. Горизонтальная развертка осциллографа проградуирована в километрах. Вид осциллограммы такого сигнала показан на рис. 26.

Присутствие сигнала на осциллографе указывает на то, что излучаемые антенной волны проходят, а верхняя граница применимых частот не пройдена. По величине этого сигнала можно судить о напряженности поля в месте приема, а по шкале расстояний можно определить, облучается ли нужная область территории. Такой метод определения рабочей частоты называется методом возвратно-наклонного зондирования — ВНЗ. Метод ВНЗ позволяет быстро и точно выбрать для связи нужную рабочую частоту, что особенно трудно сделать другим способом на протяженных линиях связи. Таким образом, явление рассеяния КВ, казавшееся на первых порах вредным, теперь успешно используется для контроля работы радиолиний связи. Система ВНЗ работает на линии связи Москва — Хабаровск.