KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS
TELEKOMUNIKACIJŲ IR ELEKTRONIKOS FAKULTETAS
Referatas
Jonosferos tyrimo būdai
Kilo-, hektometrinių bangų priėmimo antenos
Dėstytojas:
Data:
Autorius: Andrius
Data: 2003 12 10
KAUNAS
2003
I. Radijo bangų sklidimas
Jonosferos tyrimo būdai
Jonosfera – žemės atmosferos sluoksnis, prasidedantis ~60 km aukštyje
ir apimantis mezosferą, termosferą ir egzosferą. Susideda iš jonizuotų
atmosferos dujų. Jas jonizuoja Saulės ultravioletiniai ir rentgeno
spinduliai, kosminės spindulių dalelės. Jonų ir elektronų koncentracija
įvairiame aukštyje nevienoda, dėl to jonosfera sąlygiškai skirstoma į 4
sluoksnius: D, E, F1 ir F2 (1 lentelė). Jonosfera įgalina pasinaudoti
tolimu radijo ryšiu; Saulės chromosferos žybsniai sukelia joje magnetines
audras, polines pašvaistes.
1 lentelė. Žemės jonosferos sluoksniai
|Sluoksn|Aukšti|Elektronų |Susidarymo sąlygos |Jonizuojami |
|is |s |kiekis 1 cm3 | |molekulės, atomai|
| | |dieną |naktį | | |
|D |60-85 |102-10|- |Tik po chromosferinių |N, O2 |
| | |4 | |erupcijų ir tik dieną | |
|E |85-140|105 |102-10|Priklauso nuo Saulės |O2 |
| | | |3 |būsenos; naktį silpnas | |
|F1 |40-200|105 |102-10|Kaip ir E sluoksnio, |O, N2 |
| | | |3 |bet žiemą silpnas | |
|F2 |200-35|105-10|103 | |O, N2 |
| |0 |6 | | | |
[pic][pic]
1 pav. Jonosferos sudėtis
Jonosfera – nevienalytės, jonizuotos dujos. Radijo bangoms – tai
aplinka, su palaipsniui mažėjančiu lūžio rodikliu.
[pic]
Esant pakankamai koncentracijai radijo banga sluoksnyje užlinksta ir
grįžta į žemę. Sakoma radijo banga jonosferoje asipindi.
Jei [pic], tai [pic] – Sekanto dėsnis
Jonosferos tyrimo būdai:
I. Tiesioginiai:
1) jonosferinės stotys: vertikalaus, nuožulnaus, zondavimo;
2) balionai zondai (oro tyrimui);
3) radijo zondai (reflektometrai);
4) geofizinės raketos;
5) dirbtiniai žemės palydovai.
II. Netiesioginiai – stebėjimo būdai:
1) šiaurės pašvaiščių;
2) dangaus švytėjimo;
3) meteorų pėdsakų;
4) radijo bangų sklidimo.
Radijo bangos jonosferoje yra slopinamos. Jos iššaukia laisvų
elektronų harmoninius virpesius. Elektronai susiduria su laisvomis
dalelėmis ir prašauna energiją. Ilgesnės radijo bangos slopinamos ilgiau.
II. Antenos
Kilo-, hektometrinių bangų priėmimo antenos
Hektometrinės bangos (300 – 3000 kHz, vidutiniai dažniai VD) sklinda
pažemine ir erdvine trajektorijomis. Ilgesnės hktometrinės pažeminės bangos
pasiekia iki 700 km nuotolius, ir jonosfera jas mažai veikia.
Trumposios hektometrinės bangos sklinda taip pat erdvine nuo
jonosferos atsispindinčia trajektorija, todėl jų priėmimo sąlygos paros
bėgyje gerokai kinta. Dieną jonosfera jas slopina, o naktį pažeminės ir
erdvinės bangos interferuoja, todėl priėmimo taške signalas kinta. Toks,
100 – 300 km atsumu nuo siustuvo išryškėjantis, artimasis medingas yra
selektyviais, nes skirtingo dažnio bangos interferuoja nevienodai. Dėl to
iškraipomas signalo spektras, kurio nepataiso automatinis stiprinimo
reguliavimas. Artimąjį medingą susilpnina galingesnę pažeminę
spinduliuojančios antenos.
Hektometrinių bangų 300 – 525 kHz dažnių sritis naudojama aviacijos
ir jūrų navigacijos tarnyboms. 500 kHz yra pagalbos šaukimo (SOS) dažnis.
525 – 605 kHz dažnių sritis, vadinama vidutinėmis bangomis (VB), skirta
radijo laidoms transliuoti. 1605 – 3000 kHz bangos naudojamos jūrų ir
aviacijos navigacijos bei ryšių, meteorologijos, standartinių dažnių,
radijo mėgėjų bei kitoms tarnyboms.
Kilometrinės bangos (30 – 300 kHz, žemieji dažniai ŽD), mažai
silpdamos sklinda, sklinda palei žemę iki 3000 km nuotoliais. Šios bangos
skirtos jūrų navigacijos ir ryšių tarnyboms. 150 – 400 kHz srityje Europos
ir Afrikos geografinėje zonoje dirba seniausia radijo transliacijų tarnyba.
Ši bangų sritis vadinama ilgosiomis bangomis (IB). Dėl siauro dažnių
spektro ir tolimo bangų sklidimo šiame diapazone dirba tik keliolika
radiotransliacinių stočių.
Hektometrinių ir kilometrinių bangų priėmimo antenų konstrukcija ir
tipai labai skiriasi nuo siuntimo antenų, nes tų antenų
uždaviniai yra
skirtingi. Siuntimo antenos turi spinduliuoti dideles galias, todėl jų
naudingumo koeficientas turi būti didelis, o izoliacija gera. Priėmimui
paranku naudoti, nors ir mažo naudingumo koeficiento, bet kryptiškas
antenas, kurias šiame bangų diapazone sunku realizuoti.
Kaip papraščiausios priėmimo antenos čia naudojami nedidelio aukščio
metaliniai, stiebai, taip pat T ir Γ pavidalo vieliniai nesimetriniai
vibratoriai. Naudojama taip pat keletas specifinių priėmimo antenų.
[pic]
2 pav. T pavidalo antenos schema (a) ir Γ pavidalo antenos schema (b)
Yra trys pagrindiniai priėmimo antenų tipai: rėminės antenos,
feritinės antenos ir vienalaikės bėgančios bangos antenos.
Rėminę priėmimo anteną sudaro viena arba keletas nuosekliai sujingtų
plokščių vijų, kurių perimetrai yra daug mažesni už bangos ilgį (paprastai
p =< 0,1 λ). Toks rėmelis yra elementarus, nes srovių amplitudės jo ilgyje