Критическая частота - Википедия - Critical frequency

В телекоммуникации, период, термин критическая частота имеет следующие значения:^[1]

В распространение радио посредством ионосфера, то ограничение частота в котором или ниже которого волновой компонент отражается от ионосферного слоя и выше которого он проникает сквозь него.
При падении, близком к вертикальному, предельной частоте, при которой или ниже которой падение, составляющая волны отражается от слоя ионосферы, выше которого она проникает сквозь него.

Критическая частота меняется в зависимости от времени суток, атмосферных условий и угла распространения радиоволн антенной.

Существование критической частоты является результатом ограничения электронов, т.е. неадекватность существующего количества свободных электронов для поддержки отражение на более высоких частотах.

В обработка сигналов то критическая частота это еще одно название для Частота Найквиста.

Критическая частота - это наибольшая величина частоты, выше которой волны проникают в ионосферу и ниже которой волны отражаются от ионосферы. Она обозначается как "ж_cЕго значение не фиксировано и зависит от электронной плотности ионосферы.

Уравнения

Критическая частота как функция плотности электронов

Критическую частоту можно вычислить с помощью электронной плотности, определяемой по формуле:

${ displaystyle f _ { text {c}} = 9 { sqrt {N _ { text {max}}}}}$

куда N_{Максимум} максимальная концентрация электронов на м³ и ж_c в Гц.^[2]

Критическая частота как функция формулы максимальной полезной частоты

Критическую частоту можно вычислить:

${ displaystyle f _ { text {c}} = MUF / sec theta}$

куда MUF максимальная используемая частота и ${ displaystyle theta}$ угол падения^[2]

Связь с частотой плазмы

Зависимость критической частоты от электронной плотности может быть связана через плазменное колебание концепция, особенно "Холодные" электроны механизм.

${ displaystyle omega _ { mathrm {pe}} = { sqrt { frac {n _ { mathrm {e}} e ^ {2}} {m ^ {*} varepsilon _ {0}}}} , left [ mathrm {рад / s} right]}$

С использованием заряд электрона ${ displaystyle e = 1.602 cdot 10 ^ {- 19} кулонов}$ , масса электрона ${ displaystyle m ^ {*} = 9.10938356 cdot 10 ^ {- 31} килограмм}$ и диэлектрическая проницаемость свободного пространства ${ displaystyle epsilon _ {o} = 8.854187817 cdot 10 ^ {- 12} A ^ {2} s ^ {4} m ^ {- 3} кг ^ {- 1}}$ дает,

${ displaystyle omega _ { mathrm {pe}} = 2 pi f = 56,415 { sqrt {n_ {e}}}}$

и решение для частоты,

${ displaystyle f _ { text {c}} = 8.979 { sqrt {N _ { text {max}}}} около 9 { sqrt {N _ { text {max}}}}}$

Связь с показателем преломления

В показатель преломления имеет формулу ${ displaystyle n = { frac {c} {v}}}$ что показывает зависимость в длина волны.^[3] Результат, заключающийся в том, что сила, обусловленная поляризационным полем в ионизированном газе с низкой концентрацией, компенсируется эффектом столкновений между ионами и электронами, восстанавливается простым способом, который ясно показывает физическую основу эффекта. Из-за этой отмены Формула Селлмейера, определяет связь между плотностью электронов, N, а показатель преломления п, в ионосфере, если не учитывать столкновения.^[4]

${ displaystyle n ^ {2} -1 = { frac {-Ne ^ {2}} { epsilon _ {o} m omega ^ {2}}}}$ .

Использование значений по умолчанию для заряда электрона ${ displaystyle e}$ , диэлектрическая проницаемость свободного пространства и масса электрона ${ displaystyle epsilon _ {o}}$ , и изменение угловой скорости ${ displaystyle omega}$ относительно частоты ${ displaystyle f}$ это уступает

${ displaystyle n ^ {2} -1 = { frac {3182.607N} {(2 pi f) ^ {2}}}}$

и решение для показатель преломления п,

${ displaystyle n = { sqrt {1 - { frac {80.616N} {f ^ {2}}}}} приблизительно { sqrt {1 - { frac {81N} {f ^ {2}}} }}}$

Критическая частота и F-слой ионосферы.

Во всех междугородних ВЧ радиосвязи используются ВЧ радиосигналы, которые падают на ионосферу под углом. Если ВЧ частота выше критической частоты, радиосигналы проходят через ионосферу под углом, а не в лоб.^[5]
Критическая частота постоянно меняется, и слой F ионосферы в основном отвечает за отражение радиоволн обратно на Землю,
Другие слои (D) взаимодействуют другими способами - поглощение частоты, и в течение дня формируются слои D, а слой F разделяется на слои F1 и F2.
Из-за изменения ионосферы в течение дня и ночи, днем более высокие полосы частот с критической частотой работают лучше всего, но в ночное время лучше всего работают более низкие полосы частот.
Слой D присутствует в течение дня и является хорошим поглотителем радиоволн, увеличивая потери. Более высокие частоты поглощаются меньше, поэтому более высокие частоты, как правило, лучше работают в дневное время.
Фактическую ссылку F2-Layer Critical Frequency Map, которая обновляется каждые пять минут, можно увидеть на этом веб-сайте. http://www.spacew.com/www/fof2.html
Ссылку на карту ионосферы и практических максимальных используемых частот (МПЧ), которая обновляется каждые пять минут, можно увидеть на этом веб-сайте. http://www.sws.bom.gov.au/HF_Systems/6/9/1