Почти вертикально падающая небесная волна
Тип распространения радиоволн

Near vertical incident skywave , или NVIS , представляет собой путь распространения радиоволн в небесной волне , который обеспечивает пригодные для использования сигналы в диапазоне средних расстояний — обычно 0–650 км (0–400 миль). Он используется для военной и военизированной связи, вещания, [1] особенно в тропиках, а также радиолюбителями для близких контактов, обходящих барьеры прямой видимости. Радиоволны распространяются почти вертикально вверх в ионосферу , где они преломляются обратно вниз и могут быть приняты в круговой области до 650 км (400 миль) от передатчика. [2] Если частота слишком высока (то есть выше критической частоты ионосферного слоя F ), рефракции недостаточно для возврата сигнала на землю, а если она слишком низкая, поглощение в ионосферном слое D может снизить силу сигнала.

Принципиальной разницы между NVIS и обычным распространением пространственной волны нет; практическое различие возникает исключительно из-за различных желаемых диаграмм направленности антенн (близкая к вертикальной для NVIS, близкая к горизонтальной для обычного распространения пространственной волны на большие расстояния).

Частоты и распространение

Диаграмма излучения NVIS
В то время как земная волна (синяя) не может распространяться, преломленные небесные волны (красные) достигают покрытия ВЧ в пределах общего первого скачка (~500 км или 310 миль).

Наиболее надежные частоты для связи NVIS находятся в диапазоне от 1,8 МГц до 8 МГц. Выше 8 МГц вероятность успеха начинает уменьшаться, опускаясь почти до нуля на 30 МГц. Используемые частоты диктуются местными ионосферными условиями, которые имеют сильную систематическую зависимость от географического положения. Обычные диапазоны, используемые в любительской радиосвязи в средних широтах, составляют 3,5 МГц ночью и 7 МГц днем, с экспериментальным использованием частот 5 МГц ( 60 м ). Зимними ночами в нижней части цикла солнечной активности может потребоваться диапазон 1,8 МГц. [3] Вещание использует тропические вещательные диапазоны между 2,3–5,06 МГц и международные вещательные диапазоны между 3,9 и 6,2 МГц. Военная связь NVIS в основном осуществляется на 2–4 МГц ночью и 5–7 МГц днем.

Оптимальные частоты NVIS, как правило, выше в тропиках и ниже в арктических регионах. Они также выше в годы высокой активности солнечных пятен. Используемые частоты меняются от дня к ночи, поскольку солнечный свет заставляет самый нижний слой ионосферы, называемый слоем D , увеличиваться, вызывая затухание низких частот в течение дня [4] , в то время как максимальная используемая частота (MUF), которая является критической частотой слоя F , увеличивается с увеличением 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 оптимальной рабочей частотой или FOT .

NVIS наиболее полезен в горных районах, где распространение по прямой видимости неэффективно, или когда расстояние связи выходит за пределы диапазона 80 км (50 миль) земной волны (или местность настолько пересеченная и бесплодная, что земная волна неэффективна), и меньше диапазона 500–2400 км (300–1500 миль) распространения небесной волны под меньшим углом . Другим интересным аспектом связи NVIS является то, что определение направления отправителя сложнее, чем для связи по наземной волне (т. е. VHF или UHF). Для вещателей NVIS позволяет охватывать всю страну среднего размера по гораздо более низкой цене, чем с VHF (FM), и дневное покрытие, аналогичное ночному покрытию на средних волнах (AM-вещание) по более низкой цене и часто с меньшими помехами.

Антенны

Конфигурация антенны NVIS представляет собой горизонтально поляризованный (параллельный поверхности Земли) излучающий элемент, который из ⁠1/ 20 ⁠ й длины волны (  λ ) до ⁠ 1 /4⁠  волна над землей. Оптимальная высота такой антенны составляет около ⁠ 1 /4⁠  длина волны и излучение под большим углом уменьшаются лишь незначительно для высот примерно до ⁠ 3 /8⁠  волна. [6] Эта близость к земле заставляет большую часть излучения идти прямо вверх, вызывая распространение NVIS. Общую эффективность антенны можно увеличить, разместив заземляющий провод, немного длиннее антенны, параллельно и непосредственно под антенной. Один заземляющий провод может обеспечить усиление антенны в диапазоне 3–6 дБ. Это отражающий элемент, используемый для формирования двухэлементной антенны Yagi. Длина провода для отражающего элемента на 5% длиннее, чем элемент с дипольным приводом, расположенный над ним. Диполь расположен на расстоянии 0,15 длины волны над отражающим элементом. Отражающий провод подвешен между двумя изоляторами и не соприкасается с другими объектами. Его можно установить на высоте нескольких дюймов над землей или на максимальной высоте 10 футов (или 3 метра) над почвой. Такая высота позволяет удобно стричь газон без каких-либо помех. По сути, эта антенна состоит из двухэлементного луча, который ориентирован вертикально. [7]

Другой источник указывает 2 дБ для одного провода и почти 4 дБ для нескольких заземляющих проводов. [8] Заземляющие провода более необходимы при использовании нижних диполей над плохими почвами, поскольку без них значительная часть энергии переходит в тепло, а не в радиоволны.

В зависимости от конкретных требований для связи NVIS могут использоваться различные антенны (например, Sloper, T2FD , Dipole ) с горизонтальными диполями или перевернутыми V-диполями на высоте около ⁠ 1 /5⁠  длина волны над землей, дающая наилучшие результаты при передаче и около ⁠ 1 /6⁠  длина волны при приеме, согласно военным источникам и обширному исследованию голландских исследователей. [9] [10] Очень низкие антенны намного хуже как при передаче, так и при приеме, где шум и сигнал ослабляются.

Значительное увеличение связи, очевидно, будет реализовано, когда и передающая станция, и принимающая станция будут использовать конфигурацию NVIS для своих антенн. В частности, для малозаметных операций антенны NVIS являются хорошим вариантом. [11]

Для вещания типичные антенны состоят из диполя около ⁠ 1 /4⁠ длина волны над землей или массивы таких диполей. [12] Можно использовать до 16 диполей, что позволяет получать сильные сигналы с относительно низкой мощностью за счет концентрации сигнала в меньшей зоне приема. Ограничение покрытия может быть продиктовано лицензионными, языковыми или политическими соображениями. Массивы диполей можно использовать для «поворота» диаграммы направленности, чтобы передатчик не обязательно находился в центре зоны покрытия. Вещательные антенны NVIS обычно используют обширный наземный экран для увеличения усиления и стабилизации диаграммы направленности и импеданса при изменении влажности почвы.

Антенна AS-2259

Антенна ночного видения AS-2259

Одной из популярных военных антенн NVIS является антенна AS-2259, [13], которая состоит из двух V-образных диполей : четыре дипольных провода также служат в качестве растяжки для мачты антенны. Альтернативная конфигурация состоит из передающей рамочной антенны , которая настроена на максимальную передачу сигнала вверх. [14] (стр. 33)

Ссылки

  1. ^ Международный консультативный комитет по радио (1969). Радиовещание в диапазоне 7 (HF) в тропической зоне (отчет). Женева, Швейцария: Международный союз электросвязи.
  2. ^ Финч, Стивен С. (AIØW). "Антенна аварийной связи" (PDF) . w8ne.com . Архивировано из оригинала (PDF) 2019-09-20 . Получено 29-12-2012 .
  3. ^ "Реально-временной локальный NVIS & DX". hamwaves.com . Архивировано из оригинала 2017-12-01 . Получено 2017-11-23 .
  4. ^ "Аналитическое исследование HF-связи между провинциальными PREOC-ами и офисом по чрезвычайным ситуациям Северного побережья в VE7NSR" (PDF) . nsarc.ca . Март 2010 г. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-03-03 . Получено 2012-12-29 .
  5. ^ Карта ионосферы мира. Бюро метеорологии (карта). Содружество Австралии.
  6. ^ Браун, Джим (K9YC). "Планирование антенн" (PDF) . k9yc.com . Архивировано (PDF) из оригинала 21 сентября 2017 г. . Получено 30 апреля 2017 г. .{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Хоукер, Пэт (2005). Технические темы Scrapbook 2000–2004 . Potters Bar, Великобритания: Radio Society of Great Britain . стр. 61, 89–90, 109–110, 126, 143, 154. ISBN 978-1-905086-05-4.
  8. ^ "NVIS antennas". w8ji.com . Архивировано из оригинала 2018-09-09 . Получено 2013-06-25 .
  9. ^ Баркер, GE; Тейлор, J.; Хагн, GH (декабрь 1971 г.). Сводка измерений и моделирования диаграмм направленности излучения простых полевых антенн на открытой (ровной) местности, в горах и лесах (отчет). Абердин, Мэриленд: Командование по радиоэлектронике армии США, Абердинский испытательный полигон. Спец. Технический отчет 45.
  10. ^ Witvliet, Ben A.; van Maanen, Erik; Petersen, George J.; Westenberg, Albert J.; Bentum, Mark J.; Slump, Cornelis H.; Schiphorst, Roel (февраль 2015 г.). "Распространение ионосферных волн вблизи вертикального падения: углы места и оптимальная высота антенны для горизонтальных дипольных антенн" (PDF) . Журнал IEEE Antennas and Propagation Magazine . 57 (1): 129–146. Bibcode :2015IAPM...57..129W. doi :10.1109/MAP.2015.2397071. S2CID  36138456. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-04-11 . Получено 10 апреля 2017 г. через Радиокоммуникационное агентство Нидерландов, Гронинген, Нидерланды.
  11. ^ "Space challenged NVIS antenna" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2015-06-03 . Получено 2012-12-29 .
  12. ^ Вещание в диапазоне 7, стр. 39
  13. ^ Antenna Manual (PDF) (Отчет). 1986. AS-2259, TM11-5985-379-14P. Архивировано (PDF) из оригинала 2018-02-19 . Получено 2018-03-09 .
  14. ^ Хоукер, Пэт (1999). Технические темы Scrapbook 1990–1994 . Potters Bar, Великобритания: Радиообщество Великобритании. стр. 33–34, 64–65. ISBN 978-1-872309-51-4.
  • Веджвуд, Энтони (G0TJD); Голдштейн, JA (апрель 2001 г.). "Near vertical incident skywave". Информационный бюллетень Vintage and Military Amateur Radio Society . 16 : 7–11. Bibcode : 1995nrl..reptS....W.{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  • Уолден, М. (март 2008 г.). «Необыкновенное распространение волн NVIS на частоте 5 МГц». RadCom . 84 (3). Поттерс-Бар, Великобритания: Радиообщество Великобритании : 57–62.
  • Анализ роста и прироста
  • Статья QSL.net NVIS
  • Сделайте быструю, простую и дешевую антенну NVIS для работы на дороге
  • Учебник NVIS
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Near_vertical_incidence_skywave&oldid=1240566866"