Поиск членов клуба
 
Рассылка RCWC
Новые члены клуба
28.02 RZ9Y #1445
04.03 R2DSA #1446
10.03 IU0AHC #1447
18.03 PE1CDA #1448
Навигация сайта
Комментарии
Архив новостей
Март 2024 (2)
Февраль 2024 (9)
Январь 2024 (7)
Декабрь 2023 (11)
Ноябрь 2023 (9)
Октябрь 2023 (5)
Баннеры сайтов
Поиск по сайту
 
Дни рождения
20.03 DL6ZB 64 года
20.03 IK2ECC 70 лет
20.03 R2AIJ 60 лет
20.03 RN3BC 61 год
20.03 RQ9O 68 лет
20.03 UA6EX 53 года
20.03 UR2LR 69 лет
21.03 CX1JJ 
21.03 I2AZ 90 лет
21.03 R3KQ 62 года
21.03 RK6DU 71 год
21.03 RL4F 53 года
21.03 RL7D 
22.03 RV1OO 50 лет
22.03 SP6XP 75 лет
22.03 SV1IYA 48 лет
22.03 YD7MHZ 34 года
23.03 IN3NJB 64 года
23.03 SP2DNI 72 года
Ваш профиль
Логин:
Пароль:
Прохождение
Кто на сайте
********************* (0):
********************* (8):
Гость→ Просматривает новость: NVIS — техника ближней связи на КВ
Гость→ Просматривает главную страницу
Гость→ Просматривает новость: Индексы солнечной и геомагнитной активности
Гость→ Просматривает новость: Памятный диплом "WHGW" - 2020
Гость→ Просматривает новость: Лучшие конструкции 29 й и 30 й выставок творчества радиолюбителей
Гость→ Просматривает категорию: Календарный план
Гость→ Просматривает главную страницу
Гость→ Просматривает главную страницу
********************* (1):
Yandex→ Просматривает новость: RCWC Championship - 2020
ВСЕГО: 9
Позывные в QRZ.RU

RCWC » Статьи » NVIS — техника ближней связи на КВrss

NVIS — техника ближней связи на КВ

Добавил: R3FG » Дата: 26-04-2013, 20:21
Категория: Статьи / Антенны

 NVIS — техника ближней связи на КВ

 

Автор: Поляков В.Е.

 

В статье рассказано о способе КВ-радиосвязи, использующем почти вертикальное падение волн на ионосферный отражающий слой (NVIS). Способ пригоден для расстояний 40 – 400 км, слишком больших для УКВ-связи, но малых для дальней КВ связи. Ключевыми моментами в организации связи оказываются выбор рабочей частоты и использование довольно простых антенн зенитного излучения.

 

Стало почти аксиомой, что на коротких волнах (КВ) стремятся проводить как можно более дальние связи, на тысячи километров, поднимая повыше антенны и используя все другие средства, чтобы прижать главный лепесток излучения к горизонту, и получить касательное отражение волн от ионосферы.


В то же время существует насущная необходимость установления связи внутри региона, с ближайшими населенными пунктами, экспедициями, поисковыми и разведовательными партиями и т.д. Местная связь особенно необходима во время стихийных бедствий и других чрезвычайных ситуаций (ЧС). Телефонная сотовая связь покрывает лишь небольшую часть территории страны, а ее базовые станции, без которых она не может функционировать, выходят из строя при ЧС чуть ли ни первыми. Дальность действия УКВ-радиостанций ограничена дальностью прямой видимости, т. е. первыми десятками километров, и еще сильнее нарушается экранирующим действием хребтов в горных районах. Спутниковая связь пока все еще дорога и мало доступна. Таким образом, диапазон дальностей порядка 40…400 км оказался почти недоступен для современных КВ и УКВ средств связи.

Для таких связей прижатый к горизонту максимум излучения антенны совсем не оптимален и даже вреден. А если к этому добавить неподходящий выбор диапазона, ближние корреспонденты вообще могут оказаться в мертвой зоне, характерной для распространения КВ.

 

Возможное решение

В последние годы возрос интерес к технике связи, названной NVIS: Near Vertical Incidence Skywave propagation (NVIS обычно произносится как нэ-вис). Эта техника предусматривает работу пространственной волной, падающей на ионосферный слой почти вертикально, и отражающейся тоже почти вертикально вниз, создавая значительную напряженность поля на небольших расстояниях (десятки и сотни километров) от передатчика.


Первыми использовали такой тип распространения волн, по-видимому, английские и немецкие военные в целях тактической связи на КВ [1] в 1943  44 гг. С равным успехом и, вероятно, еще раньше его применяли советские партизаны на оккупированных фашистскими войсками территориях для связи через линию фронта. Не случайно во всех странах диапазон частот 2...8 МГц часто называют «военным». Указанный диапазон также широко используют спасатели, пограничники и береговая гвардия, то есть службы, аналогичные нашей МЧС. Этот вид связи незаменим там, где расстояния не так уж и велики, но дальности действия обычных УКВ-радиостанций уже не хватает.


Большую работу по исследованию NVIS на о. Цейлон с привлечением местных радиолюбителей провел английский коротковолновик G3BGL/VS7PS в начале 50-х гг. прошлого века. Его результаты были использованы при организации тропической радиовещательной службы в диапазонах 120, 90, 60, 49, 41 и 31 м. В последующие годы неоднократно появлялись публикации по использованию NVIS для целей ближней радиосвязи.

 

Из теории распространения радиоволн известно, что ионизированные слои полностью характеризуются высотой максимума электронной концентрации h и критической частотой fкр ? максимальной частотой отражающейся волны при вертикальном зондировании (рис. 1). Критическая частота зависит только от электронной концентрации в слое и определяется простой формулой:


f2кр = 80,8 N, где N  число электронов в 1 м3.

Так, например, если в летний полдень концентрация электронов в слое Е достигла 1012 электронов/м3, то fкр = 9?106 Гц или 9 МГц.

 

 

При увеличении частоты сигнала вертикально падающие волны перестают отражаться, но полого падающие волны еще отражаются. При этом вокруг передатчика образуется «мертвая зона», в которой сигнал не слышен. На больших же расстояниях сигнал может быть достаточно сильным. Максимально применимая частота (МПЧ) ? та, при которой еще отражаются волны, посланные антенной передатчика в направлении на горизонт. На частотах выше МПЧ слой вообще перестает отражать волны, посланные с поверхности Земли, и они уходят сквозь ионосферу в Космос. МПЧ обычно в несколько раз выше fкр. Связь тоже очень простая:

(МПЧ/fкр)2 = 1 + R/2h, где R - радиус Земли (6300 км).

 

Для вышеприведенного примера, если h = 90 км, то МПЧ = 2,5fкр или 22,5 МГц. В этих условиях сильной дневной ионизации для NVIS-связей подойдет диапазон 7 МГц, а для дальних связей – 21 МГц.

 

Из нашего краткого рассмотрения ясно, что для NVIS пригодны волны с частотами ниже критической. А насколько ниже? Здесь надо учитывать поглощение волн в ионосфере. Теория говорит, что поглощение в ионосфере увеличивается с понижением частоты. Так, например, средние волны днем полностью поглощаются слоем D (h = 70 км), критическая частота которого недостаточна для отражения, и волне приходится дважды его пронизывать при отражении от слоя Е (h = 90...120 км, ночью выше). Таким образом, для уменьшения поглощения надо выбирать частоту как можно ближе к fкр, но немного ниже ее.

 

Критические частоты слоя Е и вышележащего слоя F (h = 200...250 км) очень сильно зависят от времени суток, времени года и солнечной активности. Все эти факторы определяют электронную концентрацию в слое, а, следовательно, и fкр. Так, например, расчеты, проведенные американскими радиолюбителями для трассы Сакраменто?Рено на западном побережье США, показывают, что критические частоты могут изменяться от 2 до 14 МГц. Чаще же всего они лежат в области 2...7 МГц, понижаясь ночью и возрастая днем.

 

Требования к антеннам и примеры их выполнения
Антенны для NVIS, в шутку называемые «нагревателями облаков», должны излучать преимущественно вверх. Они очень плохо подходят для дальних связей, зато создают повышенную напряженность поля в ближней зоне, на расстояниях от 30 (где прямая поверхностная волна уже затухает) до 500 км. Оптимальная ДН NVIS-антенны показана на рис 2.

 

Хорошие результаты дают горизонтальный диполь и Inverted V, расположенные на высоте 0,1...0,15 ? над землей. Земля в этом случае служит естественным и довольно неплохим рефлектором, направляя излучение вертикально вверх. Входное сопротивление полуволнового диполя, расположенного горизонтально и невысоко над землей, заметно понижается, и надо подумать о его согласовании.


В ряде случаев на сухой земле и на скальных грунтах можно вообще не поднимать антенну, расстелив ее просто по земле. Потери при этом, конечно, больше, но в экстренных ситуациях, когда речь идет хоть о какой-то связи, по сравнению с ее полным отсутствием, это может оказаться радикальным выходом из положения.

 

Другой вариант, предложенный военными, состоит в использовании штатной штыревой антенны со своим согласующим устройством, которыми оборудовано транспортное средство. Антенну просто отгибают в сторону любыми подручными средствами (рис. 3), например, с помощью синтетической (хорошо изолирующей) веревки [2].

 

 

Подобный вариант использует и другой американский любитель, назвавший свой луч «Roadside antenna» (антенна для обочины). Это провод длиной 20 м, разделенный в середине изолятором с перемычкой, оснащенной «крокодилом». Луч он протягивает горизонтально с крыши джипа, стоящего на обочине, к соседнему дереву. При разомкнутой перемычке 10 м провода образуют четвертьволновый вибратор в диапазоне 40 м. Для работы в диапазоне 80 м перемычку замыкают. В диапазоне 160 м в точке питания (на крыше джипа) включают удлиняющую катушку. Полагают, что две тонны автомобильного металла служат достаточным противовесом этой четвертьволновой антенне.

 

Радиолюбитель-коротковолновик СО2КК усовершенствовал антенну для NVIS, применив петлевой полуволновой диполь, изогнутый в виде Inverted V. Под диполем на высоте около 1 м над землей, протянут проволочный рефлектор, длина которого увеличена на 5% относительно диполя. Он уменьшает потери в земле и увеличивает направленность антенны вверх. Расстояние от центра диполя до рефлектора 0,15...0,2 длины волны, расстояние от концов диполя до рефлектора 0,1 длины волны.

 

Подобные же варианты дипольных антенн с рефлектором, пригодных для NVIS-связей, показаны на рис. 4, 5.

 

 

 

И в заключение приведем рисунок «Супер Бима» на диапазон 40 м для NVIS, где использованы петлевой вибратор и целых три рефлектора, по всей видимости, просто расстеленных по земле (рис. 6).

 

Особый интерес вызывает ссылка [7], где дана фотография прямоугольной рамочной магнитной антенны, замаскированной под конструктивный элемент багажника на крыше автомобиля (фото 1). В рабочем положении рамку устанавливают вертикально (как на снимке), а в походном - откидывают вбок. Информация о способах ее согласования не приводится, по-видимому, из коммерческих соображений.

 

 

Лиература и ссылки:

1) Austin, B.A. Evolution of near vertical incidence skywave communications and the Battle of Arnhem.
2) ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?tp=&arnumber=997794&isnumber=21521
3) Morrow R., K5CNF. Near Vertical Incidence Skywave Communications. antennex.com/shack/Jan02/nvis.html
4) nviscom.com/
5) emcomm.org/projects/nvis.htm
6) hamuniverse.com/nvisbeam.html
7) hamuniverse.com/supernvis.html
8) stealth-us.com/

Просмотров: 4 313 | Комментариев: 0
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.