Небесная волна ближнего вертикального падения - Near vertical incidence skywave

Небесная волна ближнего вертикального падения, или же NVIS, это небесная волна Путь распространения радиоволн, который обеспечивает полезные сигналы в диапазоне расстояний - обычно 0–650 км (0–400 миль). Он используется для военных и военизированный связь, радиовещание,[1] особенно в тропиках, и радиолюбители для близлежащих контактов в обход барьеров прямой видимости. Радиоволны распространяются почти вертикально вверх в ионосфера, где они преломленный обратно вниз и может приниматься в круговой области на расстоянии до 650 км (400 миль) от передатчика.[2] Если частота слишком высока (то есть выше критической частоты ионосферной F слой ) рефракция не возникает, а если она слишком мала, поглощение в ионосферной Слой D 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

Диаграмма направленности NVIS
В то время как земная волна (синяя) не может распространяться, преломленные небесные волны (красные) достигают ВЧ покрытия в пределах обычного первого скачка (~ 500 км).

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 5 МГц (60 метров ) частоты. Зимними ночами в нижней части цикла солнечных пятен может потребоваться полоса 1,8 МГц. [3] Вещание использует диапазоны тропического вещания от 2,3 до 5,06 МГц, а диапазоны международного вещания между 3,9 и 6,2 МГц. Военная связь NVIS в основном осуществляется на 2–4 МГц ночью и на 5–7 МГц днем.

Оптимальные частоты NVIS, как правило, 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 самый нижний слой ионосферы, называемый Слой D, увеличивать, вызывая затухание низких частот в течение дня [4] а максимальная полезная частота (МПЧ), которая является критической частотой F слой поднимается с большим количеством солнечного света. Доступны карты критической частоты в реальном времени. [5] Использование частоты примерно на 15% ниже критической частоты должно обеспечить надежное обслуживание NVIS. Иногда это называют оптимальная рабочая частота или FOT.

NVIS наиболее полезен в горных районах, где распространение по прямой видимости неэффективен, или если расстояние связи превышает 50 миль (80 км) диапазона грунтовая волна (или местность настолько пересеченная и бесплодная, что грунтовые волны не эффективны) и менее 300–1500 миль (500–2500 км) диапазона более низких углов распространение космической волны. Еще один интересный аспект связи NVIS заключается в том, что определение местоположения отправителя сложнее, чем при наземной связи (например, VHF или UHF). Для вещателей NVIS позволяет охватить всю страну среднего размера с гораздо меньшими затратами, чем при использовании VHF (FM), и дневное покрытие, аналогично mediumwave (радиовещание AM) ночное освещение по более низкой цене и часто с меньшими помехами.

Антенны

Конфигурация антенны NVIS представляет собой горизонтально поляризованный (параллельно поверхности земли) излучающий элемент, который находится с 1/20 длина волны (λ ) на 1/4 длины волны над землей. Оптимальная высота составляет около 1/4 длины волны, а излучение под большим углом незначительно снижается для высот до примерно 3/8 длины волны. [6] Эта близость к земле заставляет большую часть излучения идти прямо вверх. Общая эффективность антенны может быть увеличена путем размещения земля провод немного длиннее антенны, параллельный антенне и непосредственно под ней. Один источник говорит, что один заземляющий провод может обеспечить антенну. прирост в диапазоне 3–6 дБ.[7] Другой источник указывает 2 дБ для одного провода и почти 4 дБ для нескольких проводов заземления.[8] Заземляющие провода более необходимы при использовании нижних диполей на бедных почвах, поскольку без них значительная энергия уходит на нагрев земли.

В зависимости от конкретных требований различные антенны (например, Sloper, T2FD, Диполь ) может использоваться для связи NVIS с горизонтальными диполями или инвертированными V-диполями на длине волны около 0,2 длины волны 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. [9][10] Очень низкие антенны намного хуже при передаче, в меньшей степени при приеме, где и шум, и сигнал ослаблены.

Очевидно, что значительное улучшение связи будет реализовано, когда передающая и принимающая станции будут использовать конфигурацию NVIS для своих антенн. В частности, для низкопрофильных операций хорошо подходят антенны NVIS.[11]

Для радиовещания типичные антенны состоят из диполя на высоте примерно 1/4 длины волны над землей или массивов таких диполей.[12] 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 сопротивления питания при изменении влажности почвы.

Антенна AS-2259

Антенна AS-2259 NVIS

Военная антенна NVIS - Антенна AS-2259,[13] который состоит из двух V-образных диполи: Четыре дипольных троса также служат в качестве растяжки для антенной мачты. Альтернативная конфигурация состоит из передающего рамочная антенна который настроен на максимальную передачу сигнала вверх.[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Радиовещание в диапазоне 7 (HF) в тропической зоне, Международный консультативный комитет по радио, Международный союз электросвязи, Женева, 1969 г.
  2. ^ Антенна аварийной связи, Стивен К. Финч, AIØW http://www.w8ne.com/Files/NVIS%20nvis_AI0W.pdf
  3. ^ http://hamwaves.com/nvis/en/index.html
  4. ^ «Аналитическое исследование ВЧ-связи между провинциальными PREOC и офисом управления чрезвычайными ситуациями на северном берегу на VE7NSR» (PDF).
  5. ^ «Карта ионосферы мира». Бюро метеорологии Содружества Австралии.
  6. ^ Браун, Джим. «Планирование антенн» (PDF). k9yc.com/publish.htm. Джим Браун, K9YC. Получено 30 апреля 2017.
  7. ^ Hawker (2005), стр. 89
  8. ^ http://www.w8ji.com/nvis_n_v_i_s_antenna.htm Антенны NVIS
  9. ^ Г.Е. Баркер, Дж. Тейлор и Г.Х. Хагн, «Сводка измерений и моделирования диаграмм направленности простых полевых антенн на открытой (ровной) местности, в горах и лесах», Электронное командование армии США, Абердинский полигон, Мэриленд, США, Спец. Tech. Rep.45, декабрь 1971 г.
  10. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2017-04-11. Получено 2017-04-10.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  11. ^ Антенна NVIS для работы в космосе http://harriscountyares.org/training/KNW/KNW-119.pdf
  12. ^ Вещание в диапазоне 7, стр. 39
  13. ^ Руководство по антенне AS-2259 http://www.radiomanual.info/schemi/Surplus_Accessories/AS-2259_antenna_serv_user_TM11-5985-379-14P_1986.pdf
  14. ^ Hawker (1999), стр. 33
  • Энтони Веджвуд, G0TJD; Гольдштейн, Дж. А. (апрель 2001 г.). «Небесная волна с почти вертикальным падением». 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). Записки по техническим темам 2000-2004 гг.. Бар Potters, Великобритания: Радио-общество Великобритании. С. 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.

внешняя ссылка