Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиоприем

 Комментарии к статье

Радиопередача на большие расстояния возможна только благодаря существованию отражающих слоев в верхней части земной атмосферы. Эти слои образуются потому, что ультрафиолетовые лучи солнечного света расщепляют некоторые из газовых молекул на положительно заряженные частицы - ионы - и на электроны. Такой (процесс называется ионизацией, а ионизированную область атмосферы обычно называют ионосферой. Радиоволны, проникая в ионосферу, преломляются и при достаточной ионизации могут возвратиться обратно на землю. На рис. 1 изображены три возможных случая доведения радиоволн в ионосфере в зависимости от степени ионизации. В случае "а" ионизация слаба, и волны проходят через слой, только слегка искривляя свой путь.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

В случае "б" ионизация достаточна, чтобы волны отразились и вернулись обратно на землю, и, наконец, в случае с ионизация настолько сильна, что волны полностью поглощаются.

Рис. 2

На рис. 2 показан путь двух радиоволн длиной в 20 и 10 метров при некоторой степени ионизации. Волны длиною в 20 метров (сплошные линии) отражаются от ионосферы и возвращаются на землю, (волны длиною 10 метров (пунктирные линии) только слегка искривляются слоем и уходят в межпланетное пространство. Все волны длиннее 20 метров будут также отражаться, а волны короче 10 метров будут проникать через ионосферу. Чем ниже передаваемая частота, тем больше вероятность отражения и чем сильнее ионизация в слое, тем более высокая частота будет еще отражаться от нее.

ЗОНА МОЛЧАНИЯ

Существенное значение имеет угол, под которым радиоволны падают на ионизированный слой. Зона молчания возникает, когда ионизация недостаточна для отражения волн, падающих под "крутым углам, однако волны, падающие под малыми углами, при этом будут отражаться. Как показано на рис. 3, все волны, излучаемые от антенны под углом, большим некоторого критического, проходят через слой, а волны, излучаемые под меньшим углом, возвращаются на землю.

Рис. 3

До зоны молчания сигналы слышны только в непосредственной близости от передатчика за счет поверхностной волны.

Часто наблюдается, что луч, падающий на Землю в точке А, отражается от ее поверхности, снова попадает в слой, еще раз отражается и возвращается на Землю уже в точке В. Двух-, трех- и многократные отражения такого рода очень часто имеют место при передаче на высоких частотах, особенно на большое расстояние. На рис. 3 видно, что сигнал может также попасть в точку В после однократного отражения. Если оба сигнала, приходящие в точку В, приблизительно одинаковы по силе, то могут возникнуть очень сильные замирания благодаря интерференции.

По ширине зоны молчания можно приблизительно судить об условиях прохождения волн различных диапазонов, слушая только в одном из них. Предположим, что в диапазоне 20 метров слышны станции, находящиеся на расстоянии всего 200 км. Это указывает на то, что при такой ионизации сигналы на волнах в 10 метров, вероятно, будут также возвращаться на землю. Правда, на этих частотах зона молчания будет, вероятно, простираться до 2000 км. Если наблюдается очень узкая мертвая зона на волнах 20 метров, то для волн в 40 метров зона молчания отсутствует.

Когда зона молчания простирается на большое расстояние, мы слышим только дальние станции. С повышением ионизации она будет сужаться, и начнут появляться ближние станции. При этом мы начнем терять дальние станции по двум причинам. Во-первых, они будут забиваться громкими ближними станциями и, во-вторых, высокая ионизация вызывает поглощение сигналов дальних станций, которые проделывают длинный путь в ионизированных областях. Чем шире мертвая зона и выше рабочая частота, тем более вероятна возможность дальней связи.

Так как ионизация в верхних слоях атмосферы вызывается солнечным излучением, то условия прохождения коротких волн в течение ночи и дня будут резко различными. Рассмотрим для примера изменение условии связи в течение обычных зимних суток. В ранние утренние часы перед восходом солнца ионизация очень слаба. При этом 10-метровый диапазон будет совершенно мертв, а на 20 метрах можно услышать только единичные очень отдаленные станции. Однако для более низких частот ионизация будет достаточной для нормальной работы. Так, на волнах в 40 метров будут хорошие условия для дальней связи, хорошо проходят также и волны в 160 метрах. С восходом солнца ионизация начинает быстро повышаться и достигнет максимума после полудня. С приближением полудня (мертвая зона будет сужаться на всех диапазонах и часа через два после восхода солнца ионизация достаточна для отражения волн 10-метрового диапазона. Около полудня 20-метровый диапазон будет заполнен сравнительно ближними станциями, а на 10 метрах в это время возможна дальняя связь. После захода солнца ионизация будет уменьшаться, так как начнется обратное восстановление нейтральных атомов и молекул.

Зона молчания будет постепенно расширяться для каждого диапазона. Сначала прекратится прием волн 10 метров, а затем и 20 метров.

МАГНИТНЫЕ БУРИ

В некоторые дни можно наблюдать при радиоприеме, что число любительских станций в диапазоне резко сокращается по сравнению с обычными днями, все сигналы очень сильно замирают, многие постоянно слышимые станции исчезают, а появляются новые, преимущественно дальние станции, никогда ранее не принимавшиеся. Эти явления вызваны магнитными бурями, при которых магнитное поле Земли, обычно довольно устойчивое, претерпевает сильные изменения. Магнитные бури всегда сопровождаются понижением ионизации. В результате зона молчания расширяется и ночные условия распространения могут продолжаться в течение всего дня. Во время магнитной бури станции на высокочастотных диапазонах обычно исчезают много раньше, чем в нормальные дни. На 20 метрах при этом бывают хорошие условия для дальней связи около полудня, тогда как в обычные дни в эти часы можно работать только на расстояниях до 2000 км. Продолжается магнитная буря от одного до нескольких дней. Нарушения в ионосфере, происходящие в это время, вызывают значительные замирания, сопровождаемые многими искажениями.

Связь на ближние расстояния обычно нарушается и для работы приходился переходить на более длинные волны.

ОТРАЖАЮЩИЕ СЛОИ И АНОМАЛЬНАЯ ИОНИЗАЦИЯ

Ионосфера состоит обычно из нескольких ионизированных слоев. Из них наибольшую роль при распространении радиоволн играют слои E и F. Высота слоя E над поверхностью Земли составляет около 100 км, а слоя F - 220-240 км. На эти слои совершенно не влияет погода вблизи поверхности Земли.

Слой F в дневное время распадается на два слоя F1 и F2; первый из них лежит несколько ниже второго. Слой F2 ионизируется более сильно, чем слои F1 и Е, и играет большую "роль при передаче на коротких волнах. Сигналы достаточно высокой частоты, проникнув через умеренно ионизированные слои E и F1, отражаются более сильно ионизированным слоем F2, как показано на рис. 4. Для более низких частот важен слой E, и большинство связей на 160 метрах осуществляется благодаря отражению от этого слоя.

Рис. 4

В слое E временами встречаются области очень интенсивной ионизации, которые называются аномальным слоем Е. Аномальная ионизация слоя E может произойти в любое время, и причина ее неизвестна. В случае аномальной ионизации слой E может вызвать отражение волн в 5 и 10 метрах.

Другое аномальное явление, получившее название эффекта Делинджера, состоит в полном нарушении коротковолновой связи на освещенной части земного шара. Причиной эффекта Делинджера, по-видимому, являются извержения на солнце, которые вызывают очень большое повышение ионизации в нижней части ионосферы. В результате этого короткие радиоволны поглощаются. В это время иногда бывает возможна дальняя связь на ультракоротких волнах. Эффект Делинджера может продолжаться несколько минут или даже часов.

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Ионизация слоя F2 достигает наибольшей величины в зимнее время, причем ежедневный максимум приходится на время после полудня. Это значит, что самая узкая мертвая зона будет после полудня зимнего дня, в это время возможна надежная связь на очень высоких частотах, например, на волнах в 10 метров. Летом ионизация менее значительна, чем зимой, и ежедневный максимум для слоя перемещается к заходу солнца. Таким образом для волн в 10 метров летом зона молчания будет шире, и связь на этих волнах часто может оказаться невозможной. Благодаря увеличению зоны молчания летом на волнах в 20 и 40 метров можно ожидать улучшения условий для дальних связей, однако при расстояниях во много тысяч километров картина усложняется соотношением освещенных и затемненных мест на земном шаре. При передаче через экватор летние условия могут преобладать на одном конце линии связи и зимние условия - на другом. Наилучшие условия для дальней связи бывают весной и ранней осенью. В течение весенних и летних месяцев наблюдается значительно больше случаев аномальных отражений от слоя E. Эти отражения могут в течение нескольких часов дать хорошие условия для дальней связи на 5 и 10 метров. Переход от зимних условий к летним, и наоборот, не совершается плавно. Весенние и осенние месяцы характеризуются неустойчивым состоянием ионосферы. Это особенно заметно любителям, регулярно работающим в 10-метровом диапазоне.

КРИТИЧЕСКИЕ ЧАСТОТЫ

Критической частотой называют самую высокую частоту, которая еще отражается от данного слоя, когда сигнал падает на слой под прямым углом. Если сигнал отражается при падении под прямым углом, он будет отражаться также под всеми другими углами, и, таким образом, зона молчания на всех частотах ниже критической будет отсутствовать. Критические частоты указывают степень ионизации слоев и могут быть использованы для предсказания "радиопогоды", выбора наивыгоднейших волн для связи, подсчета протяженности зоны молчания и т. д. Измерения критических частот производятся на ионосферных станциях. В Советском Союзе имеется несколько таких станций, одна из них в бухте Тихой, на Земле Франца Иосифа, является самой северной ионосферной станцией в мире.

За последние 3-4 года было гораздо больше случаев дальних связей в 10 и 5-метровых диапазонах, чем раньше. Это объясняется, с одной стороны, резким возрастанием числа радиолюбителей, работающих в этих диапазонах, а с другой - эффектом 11-летнего цикла активности солнечных пятен. Ионизация атмосферы тесно связана с числом солнечных пятен; чем больше пятен наблюдается в течение года, тем больше степень ионизации. Солнечные пятна уже давно стали объектом (наблюдения астрономов, и записи их количества ведутся регулярно с 1750 г. Эти записи показывают, что число пятен обычно достигает максимума каждые 11 лет. Последний максимум был в 1939 и 1940 гг. Средний уровень ионизации за последние пять лет повышался из года в год, в результате все более высокие частоты получали возможность отражаться. Условия для связи на волнах 10 и 5 метров зимой 1940/41 г. уже несколько хуже, чем они были в 1939/40 г. В дальнейшем с каждым годом количество часов, пригодных для связи, на этих волнах будет снижаться, и в 1944 г. или 1945 г. активность на этих диапазонах дойдет до минимума. К этому времени условия связи для 20-метрового диапазона станут похожими на те, какие наблюдались в прошлом году на 10 метрах, а 40-метровый диапазон окажется снова пригодным для дальних связей.

ДАЛЬНЯЯ СВЯЗЬ НА УКВ

Частота ультракоротких волн слишком высока для отражения от слоя F2. Если такие отражения и наблюдаются, то они бывают в течение периодов очень высокой ионизации, например, в течение максимума солнечных пятен, и происходят при передаче на большие расстояния, когда сигналы попадают в слой под очень тупым углом. Многочисленные связи в 5-т диапазоне, которые наблюдались в течение летних месяцев в США в прошлые годы, объясняются аномальной ионизацией слоя E.

Большинство этих связей имело место в вечернее время. Ионосферные измерения показывают, что летом аномальный слой Е часто образуется утром перед восходом солнца и вечером, причем его площадь иногда составляет всего несколько квадратных километров. Благодаря этому связь на укв оказывается возможной только между очень ограниченным числом пунктов. Однако, если существует одновременно много таких участков в различных местностях, условия связи на УКВ могут быть достаточно хорошими.

Автор: Б.Хитров

Смотрите другие статьи раздела Радиоприем.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Нанопокрытие может помочь сохранить воду в озерах и водохранилищах 04.09.2026

Испарение представляет собой одну из наиболее заметных причин потери запасов пресной воды, особенно в регионах с жарким и сухим климатом. По мере повышения температуры эта проблема становится еще более актуальной: вода из озер, дамб и искусственных водохранилищ быстрее переходит в атмосферу, сокращая объем ресурсов, доступных для населения, сельского хозяйства и промышленности. Один из возможных способов замедлить этот процесс предложил физик Даниэль Кваси Кпегло, недавно получивший степень PhD по физике. Разработанная им концепция предполагает использование очень тонкого плавучего покрытия из наноматериала. Предполагается, что такой слой будет располагаться непосредственно на поверхности воды и выполнять роль своеобразного защитного "одеяла". Его задача заключается в ограничении количества инфракрасного теплового излучения Солнца, достигающего поверхности водоема, благодаря чему вода должна нагреваться медленнее и испаряться в меньшем объеме. Проблема, которую пытается решить ис ...>>

Линейная оптика Vossloh-Schwabe с равномерным освещением без бликов 04.09.2026

Плоские светильники должны одновременно обеспечивать высокую яркость, равномерное освещение и компактные размеры. При этом одна из главных технических проблем заключается в необходимости распределить свет от множества светодиодов так, чтобы на поверхности не появлялись яркие пятна и участки с недостаточной освещенностью. Компания Vossloh-Schwabe предлагает решить эту задачу с помощью специальной линейной оптики, предназначенной для светодиодов SMD W2. Оптика 1R разработана таким образом, чтобы формировать однородную яркость без бликов и одновременно уменьшать необходимую высоту светильника. Ее конструкция позволяет эффективнее использовать световой поток светодиодов, что особенно важно при создании тонких плоских осветительных систем. Оптическая эффективность достигает 96%, поэтому большая часть излучения направляется на рабочую поверхность, а потери света остаются минимальными. Главная особенность 1R - широкая фотометрическая диаграмма в форме так называемого "крыла летучей мыши ...>>

Теплицы будущего: ранняя диагностика растений и роботизация производства 03.09.2026

Современная теплица постепенно превращается из обычного сооружения для выращивания растений в высокотехнологичную производственную систему. Камеры, сенсоры и роботизированные платформы позволяют получать значительно больше информации о состоянии культуры и использовать ее для принятия решений. Однако само наличие большого количества датчиков еще не гарантирует практической пользы: важно понимать, насколько точны их показания, удобно ли устанавливать оборудование и действительно ли собранные данные помогают производителю. Именно эти вопросы специалисты Harvestis в Хоогстратене, Бельгия, ранее известного как Proefcentrum Hoogstraten, изучали в ходе испытаний современных сенсорных технологий и роботизированных решений. Особое внимание исследователи уделили автоматическому сбору информации о растениях. На демонстрациях в теплицах были представлены системы IUNU и Hortiworld, причем IUNU Luna предназначена для постоянного мониторинга культуры, прогнозирования урожая и оценки качества выпо ...>>

Случайная новость из Архива ДНК и преждевременное старение 09.05.2015 Все люди стареют по-разному, кто-то быстрее, кто-то медленнее, но, если брать в целом, признаки старости появляются у всех примерно в одном возрасте. За одним исключением: в том случае, если человек болен прогерией, стареть он начинает исключительно рано. У этой болезни есть два варианта, детский и взрослый, детский называется синдромом Хатчинсона-Гилфорда, взрослый - синдромом Вернера. Дети с прогерией страдают от заболеваний, характерных для преклонного возраста: истончение и морщинистость кожи, облысение, сердечно-сосудистые болезни, нарушения жирового обмена, атеросклероз, проблемы с суставами и т. п. У них резко замедляется рост и развивается характерный внешний вид: большая голова, маленькое заострённое лицо, недоразвитая нижняя челюсть. В среднем больные детской формой прогерии живут не дольше 12-13 лет. Люди со взрослым вариантом прогерии живут дольше, однако и у них возрастные изменения случаются намного раньше обычного - в 20 лет начинают седеть и выпадать волосы, к 30 годам развиваются катаракта, остеопороз, и другие заболевания, например, диабет, и обычно человек с синдромом Вернера не доживает до 60 лет. Известно, что, по крайней мере, в случае тяжёлой формы в клетках происходят во многом те же молекулярные изменения, что и при обычном старении, так что, если мы найдём способ тормозить прогерию, это, возможно, даст нам инструмент против старения вообще. Секреты болезни можно было бы понять, понаблюдав за стволовыми клетками, которые получили от больных людей. Некоторое время назад исследователи из Института биологических исследований Солка смогли превратить кожные клетки детей с синдромом Хатчинсона-Гилфорда в аналог эмбриональных стволовых клеток, так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Далее с ними можно было ставить опыты, выясняя, что не так в стволовых процессах у больных прогерией. Но когда то же самое попытались сделать с клетками больных синдромом Вернера, ничего не вышло - их клетки оказались слишком повреждёнными болезнью, чтобы выдержать возврат в стволовое, недифференцированное состояние. Тогда Хуан Карлос Изписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte) вместе с коллегами из Китайской академии науки и Пекинского университета пошли по другому пути - они смоделировали прогерию в изначально здоровых клетках. Известно, что синдром Вернера сопровождается мутациями в гене WRN, который задействован в процессах копирования и репарации ДНК. И вот, чтобы создать модель болезни, исследователи попросту поломали этот ген в стволовых клетках из эмбриона человека. Эмбриональные клетки по ходу развития превращаются в более специализированные разновидности, которые в дальнейшем могут дать начало той или иной ткани - например, в мезенхимальные стволовые клетки, "родоначальники" жировой ткани, хрящей и костей. В статье в Science авторы пишут, что, когда стволовые клетки с неработающим геном WRN превращались в мезенхимальные, они тут же начинали резко стареть: в их ДНК накапливалось много повреждений, они переставали делиться, и, наконец, у них сильно укорачивались теломеры. Так называют концы хромосом, которые при копировании ДНК защищают гены от повреждений, связанных с особенностями работы белковой копировальной машины. Длина теломер уменьшается с каждым делением клетки, и потому их считают чем-то вроде молекулярных часов, отмеряющих время жизни. Однако у клеток с синдромом Вернера была ещё одна особенность, которая более всего привлекла внимание авторов работы. Известно, что ДНК в клеточном ядре находится в комплексе с белками. Некоторые из них выполняют какие-то текущие работы на тех или иных генах (например, синтезируют РНК), другие же играют структурную роль, поддерживая в упакованном состоянии довольно обширные фрагменты хромосом. Упакованная, структурированная часть ДНК называется гетерохроматином. И вот оказалось, что у больных клеток гетерохроматина очень мало - иными словами, ДНК при синдроме Вернера приходит в свободное, "растрёпанное" состояние. То же самое можно наблюдать и при обычном старении: когда состояние хромосом сравнили у нескольких людей разного возраста, то увидели, что чем старше человек, тем хуже у него упакована ДНК в ядрах. Очевидно, при прогерии тот же процесс происходит быстрее и начинается раньше - возможно, что уже на ранних стадиях индивидуального развития. Почему неупорядоченное, неупакованное состояние хромосом может приводить к таким последствиям? Если какой-то ген находится в гетерохроматиновом виде, это значит, что он неактивен, выключен, находится в спящем состоянии. Если же упаковка слабеет, то у нас начнут включаться гены, которые должны молчать. Как раз такая ненужная активность может в совокупности приводить к старению. С другой стороны, известно, что в гетерохроматиновом, запечатанном виде находятся мобильные генетические элементы, которые прыгают в ДНК с места на место, вызывая тем самым нежелательные мутации. Действительно ли общая распаковка и беспорядок в ДНК влечёт за собой все те изменения, характерные для стареющих клеток, и происходит ли так во всех случаях прогерии, как детской, так и взрослой, покажут дальнейшие эксперименты. Но, если всё и впрямь так, биологи смогут сосредоточиться на упаковке ДНК как потенциальной мишени для лекарств, которые помогли бы задержать старение - как преждевременное, так и обычное.

Другие интересные новости:

▪ О пользе чтения

▪ Новая автоматика в машинах Nissan

▪ Карманный аккумулятор Samsung Fast Charge Portable Battery Pack 5100 мАч

▪ Асфальт с нанотрубками

▪ Наноалмазы для светодиодов и полупроводников

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта ВЧ усилители мощности. Подборка статей

▪ статья Мотопланер класса F3B. Советы моделисту

▪ статья Почему на Пасху красят яйца? Подробный ответ

▪ статья Работа на тигельном позолотном прессе типа ФОММ, КРАУЗЕ, БАЕР, YAWA и т.п.. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Радиоприемник с полевыми транзисторами. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья УКВ ЧМ радиостанция. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026