Метеорная радиосвязь

В земную атмосферу в течение суток из космического пространства вторгается огромное количество метеоров с массой от 10-12 до 104 г и радиусом от 0,2 мк до 8 см. Скорость метеорных частиц лежит в преде­лах от 11 до 73 км/с. Вследствие этого при попадании в атмосферу Земли частицы сильно нагреваются и, достигая высоты 70—120 км, сгорают. При этом образуется метеорный след, содержащий свободные элек­троны и ионы, который быстро расширяется из-за диффузии. Протяженность метеор­ного следа достигает 10—25 км при време­ни существования от 5 мс до 20 с. Учитывая огромное количество вторгающихся в атмосферу частиц, можно осуществлять радио­связь, используя отражение радиоволн от ионизированных следов метеоров.

Метеорные следы с электронной кон­центрацией, меньшей чем 10-14 электронов на 1 м длины, относят к следам со «слабой концентрацией». При отражении от таких следов мощность принимаемого сигнала с течением времени быстро увеличивается и достигает своего максимального значения при прохождении через центр главной зоны Френеля. [33]

Формулы для следов со слабой и силь­ной концентрацией различны, так же как и характер изменения мощности принимаемо­го сигнала (рис. 4-50).



С помощью формул можно ориентировочно рассчитать ос­новные параметры радиолинии метеорной связи.

Для статистической оценки и расчета пропускной способности линий метеорной связи необходимо знать законы распределе­ния уровней, длительности и числа отраженных сигналов. Эти параметры в значи­тельной степени зависят от географического расположения трассы, времени года и суток, мощности передатчика и чувствительности приемника. Однако экспериментально уста­новлено, что коэффициент использования канала, который равен проценту времени, в течение которого имеется пригодный для связи сигнал, меняется от 2 до 20%. Есте­ственно, что этот коэффициент также зави­сит от времени суток, чувствительности при­емника и мощности передатчика, но для большинства известных радиолиний метеор­ной связи он лежит в указанных пределах.

Исходя из особенностей появления при­годных для связи метеорных следов, систе­ма связи должна включать два идентичных приемопередатчика. Передатчики непрерыв­но излучают энергию без модуляции на ча­стотах, разнесенных на некоторый интервал.

Каждый приемник настроен на частоту пе­редатчика, находящегося на противоположном конце радиолинии. Как только сигнал на входе одного из приемников превысит не­которое пороговое соотношение сигнал/шум, стробирующее устройство передатчика срабатывает и с большой, скоростью начи­нается передача информации. Передача ин­формации продолжается до тех пор, пока отношение сигнал/шум не падает ниже по­рогового уровня. В приемнике принимаемая информация накапливается, затем считывается с обычной скоростью.

В описываемой системе предполагается полная обратимость механизма отражения и идентичность уровня шума и оборудова­ния. Так как таких условий на практике нет, необходимо, чтобы процесс стробирования управлялся отношением сигнал/шум, существующим в приемнике, для которого ведется передача. Информация для этого может быть передана по обратному радио­каналу, который используется или только для этой цели, или также для передачи данных.

Несмотря на некоторую сложность обо­рудования, необходимого для метеорных систем связи, подобные системы могут пе­редавать информацию на расстояниях до 2200 км между передатчиком и приемником, причем такие линии передачи не подверже­ны воздействию изменений ионосферы и других помех, имеющих место в KB диапа­зоне. Однако испытания одной из систем по­казали, что на надежность связи в поляр­ной области достаточно сильно влияют по­глощения на частотах, близких к 40 МГц, и возникает повышенное число ошибок из-за быстрых флуктуации сигнала, вызван­ных полярными сияниями.

Системы метеорной связи могут обеспе­чить и повышенную надежность в условиях воздействия преднамеренных помех. Дей­ствительно, в системе метеорной связи автоматически выбираются те следы, которые создают зону приема для сигналов, излучае­мых с противоположной станции, в точке расположения приемной станции. Любой другой приемник должен находиться в той же зоне приема, если он предназначен для перехвата информации. Естественно, что при этом он будет принимать эту информа­цию лишь тогда, когда выполняются задан­ные условия приема. По мере удаления приемника от станции метеорной связи эти условия будут выполняться все в меньшей степени. При расстоянии в несколько сотен километров приниматься будет лишь ни­чтожная часть информации. Эта же особен­ность систем метеорной связи обеспечивает известную защиту от помех, создаваемых посторонними станциями.

В системах метеорной связи использу­ются сравнительно простые антенные си­стемы. Удовлетворительные результаты бы­ли получены при использовании как для приема, так и для передачи одиночных пя­тиэлементных директорных антенн типа «волновой канал». Конечно, повышение ко­эффициента усиления антенн приводит к улучшению характеристик системы.

В метеорных линиях весьма желатель­но иметь идентичные диаграммы излучения передающей и приемной антенн иди исполь­зования одной и той же антенны как для передачи, так и для приема. В этом случае необходима хорошая развязка приемной и передающей аппаратуры.

Следует заметить, что наибольший ко­эффициент использования канала получает­ся при отклонении диаграмм направленно­сти приемной и передающей антенн в сторо­ну от плоскости большого круга небесной сферы, причем наивыгоднейший угол направления антенн зависит от времени суток и географического расположения линии связи.

Эти отклонения достигают 30°, что под­тверждает сферически равномерное гелиоцентрическое распределение орбит метеоров.

Опыт работы радиолиний метеорной связи показал, что при мощности передат­чиков 500—2000 Вт, в диапазоне частот 30—70 МГц, на трассах протяженностью около 1000—1500 км удавалось обеспечить среднюю скорость передачи примерно 30—60 слов/мин при скорости передачи во время существования вспышки, в 10—20 раз превосходящей среднюю.

При увеличении мощности передатчика возможно значительное увеличение скоро­сти передачи во время существования ме­теорного следа. Так, с помощью передатчи­ка мощностью 20 кВт при несущей частоте 40 МГц удалось достигнуть скорости передачи информации в 200 000 Бод во время существования метеорной вспышки.

Таким образом, системы метеорной свя­зи обладают рядом преимуществ (по срав­нению с радиолиниями ионосферного рас­сеяния), основными из которых являются возможность обеспечения связи при сравни­тельно небольших мощностях передатчика (около 1 кВт) и простых антенных систе­мах, повышенная скрытность связи и достаточно широкая полоса частот канала связи (ширина полосы частот при повышенной мощности передатчика может быть до­ведена до 100—200 кГц).

Одним из наиболее существенных недо­статков данного вида связи является ее прерывистость. Интервалы между вспышка­ми могут доходить до нескольких минут, что не всегда допустимо. К недостаткам следует отнести также относительную сложность аппаратуры.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

33. Метеорная радиосвязь на ультракоротких волнах. Сборник статей под ред. А. Н. Казанце­ва. М.: Изд-во иностр. лит., 1961. 287 с. getQuotation();






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.