Небесная волна ближнего вертикального падения - Near vertical incidence skywave
Небесная волна ближнего вертикального падения , или NVIS , представляет собой путь распространения радиоволн небесной волны, который обеспечивает полезные сигналы в диапазоне расстояний - обычно 0–650 км (0–400 миль). Он используется для военной и полувоенной связи, радиовещания, особенно в тропиках, и радиолюбителями для близлежащих контактов в обход барьеров прямой видимости. Радиоволны распространяются почти вертикально вверх в ионосферу , где они преломляются обратно вниз и могут приниматься в круговой области на расстоянии до 650 км (400 миль) от передатчика. Если частота слишком высока (то есть выше критической частоты ионосферного F-слоя ), рефракция не возникает, а если она слишком мала, поглощение в ионосферном D-слое может снизить мощность сигнала.
Нет принципиальной разницы между NVIS и обычным распространением небесной волны; практическое различие возникает исключительно из-за различных желаемых диаграмм направленности антенн (близкие к вертикали для NVIS, близкие к горизонтали для обычного распространения ионосферных волн на большие расстояния).
Частоты и распространение
Наиболее надежные частоты для связи NVIS находятся в диапазоне от 1,8 МГц до 8 МГц. Выше 8 МГц вероятность успеха начинает уменьшаться, приближаясь к нулю на 30 МГц. Используемые частоты продиктованы местными ионосферными условиями, которые имеют сильную систематическую зависимость от географического положения. Общие диапазоны, используемые в любительском радио в средних широтах, составляют 3,5 МГц ночью и 7 МГц днем, при экспериментальном использовании частот 5 МГц ( 60 м или 200 футов ). Зимними ночами в нижней части цикла солнечных пятен может потребоваться полоса 1,8 МГц. Радиовещание использует тропические диапазоны вещания от 2,3 до 5,06 МГц и международные диапазоны радиовещания от 3,9 до 6,2 МГц. Военная связь NVIS в основном осуществляется на частотах 2–4 МГц в ночное время и на 5–7 МГц в дневное время.
Оптимальные частоты NVIS обычно выше в тропиках и ниже в арктических регионах. Они также выше в годы высокой солнечной активности. Используемые частоты меняются от дня к ночи, потому что солнечный свет вызывает увеличение самого нижнего слоя ионосферы, называемого слоем D , вызывая ослабление низких частот в течение дня, в то время как максимальная полезная частота (МПЧ), которая является критической частотой Слой F поднимается с увеличением солнечного света. Доступны карты критической частоты в реальном времени. Использование частоты примерно на 15% ниже критической частоты должно обеспечить надежное обслуживание NVIS. Иногда это называют оптимальной рабочей частотой или FOT .
NVIS является наиболее полезным в горных районах , где распространение линии визирования неэффективно, или когда расстояние связи находится за пределами 80 км (50 миль) от groundwave (или местности настолько прочные и бесплодными , что groundwave не эффективна), и меньше , чем диапазон 500-2,400 км (мили) диапазон номинального тока 300-1500 от нижнего угла распространения волны неба . Еще один интересный аспект связи NVIS заключается в том, что определение направления отправителя более сложно, чем при наземной связи (например, VHF или UHF). Для вещателей NVIS обеспечивает покрытие всей страны среднего размера по гораздо более низкой цене, чем при использовании VHF (FM), и дневное покрытие, подобное средневолновому (AM вещание) в ночное время, при более низких затратах и часто с меньшими помехами.
Антенны
Конфигурация антенны NVIS представляет собой горизонтально поляризованный (параллельный поверхности земли) излучающий элемент, исходящий от 1/20-я длина волны ( λ ) до1/4длина волны над землей. Оптимальная высота около1/4 длина волны, а излучение под большим углом уменьшается лишь незначительно для высот примерно до 3/8длина волны. Эта близость к земле заставляет большую часть излучения идти прямо вверх. Общую эффективность антенны можно повысить, разместив заземляющий провод немного длиннее антенны, параллельно антенне и непосредственно под ней. Один источник сообщает, что один заземляющий провод может обеспечить усиление антенны в диапазоне 3–6 дБ. Другой источник указывает 2 дБ для одного провода и почти 4 дБ для нескольких проводов заземления. Провода заземления более необходимы при использовании нижних диполей на бедных почвах, так как без них значительная энергия уходит на нагрев земли.
В зависимости от конкретных требований, различные антенны (например, Sloper , T2FD , Dipole ) могут использоваться для связи NVIS с горизонтальными диполями или инвертированными V-диполями на длине волны около 0,2 длины над землей, что дает наилучшие результаты при передаче и на длине волны около 0,16 при приеме. согласно военным источникам и обширному исследованию голландских исследователей. Очень низкие антенны намного хуже при передаче, в меньшей степени при приеме, где ослабляются и шум, и сигнал.
Очевидно, что значительное увеличение объема связи будет реализовано, когда и передающая, и принимающая станции будут использовать конфигурацию NVIS для своих антенн. В частности, для низкопрофильных операций хорошо подходят антенны NVIS.
Для вещания типичные антенны состоят из диполя около 1/4длина волны над землей или массивы таких диполей. Можно использовать до 16 диполей, что позволяет получать сильные сигналы с относительно низкой мощностью за счет концентрации сигнала в меньшей области. Ограничение охвата может быть продиктовано лицензированием, языком или политическими соображениями. Для «поворота» диаграммы направленности можно использовать массивы диполей, чтобы передатчик не находился в центре зоны покрытия. Радиовещательные антенны NVIS обычно используют обширный наземный экран для увеличения усиления и стабилизации диаграммы направленности и импеданса питания при изменении влажности почвы.
Антенна AS-2259
Военная антенна NVIS - это антенна AS-2259, которая состоит из двух V-образных диполей : четыре дипольных троса также служат в качестве растяжки для антенной мачты. Альтернативная конфигурация состоит из передающей рамочной антенны, которая сконфигурирована для максимальной передачи сигнала вверх.
Смотрите также
использованная литература
- Энтони Веджвуд, G0TJD; Гольдштейн, Дж. А. (апрель 2001 г.). «Небесная волна, близкая к вертикальному падению». Информационный бюллетень Общества старинных и военных радиолюбителей . 16 : 7–11. Bibcode : 1995nrl..reptS .... W .
- Хоукер, Пэт (1999). Альбом для вырезок по техническим темам 1990–1994 гг . Бар Potters, Великобритания: Радио-общество Великобритании. С. 33–34, 64–65. ISBN 978-1-872309-51-4.
- Хоукер, Пэт (2005). Технические темы Scrapbook 2000-2004 . Бар Potters, Великобритания: Радио-общество Великобритании. стр. 61, 89–90, 109–110, 126, 143, 154. ISBN 978-1-905086-05-4.
- Уолден, М. (март 2008 г.). «Распространение необыкновенных волн NVIS на 5 МГц». RadCom . 84 (3): 57–62.