NVIS-ближнее прохождение радиоволн на НЧ-диапазонах. Демонстрация процесса

Из школьных учебников физики нам известно, что короткие волны распространяются на большие расстояния благодаря отражению от ионосферы.

Более продвинутые пользователи-радиолюбители-понимают этот процесс лучше и применяют его в своей ежедневной практике.

Военные для тактической радиосвязи тоже применяют КВ диапазон, но без глубокого понимания почему это происходит и предпочитают вместо знаний просто увеличивать мощность передатчика.

Лучше всего процессы, происходящие в ионосфере, понимают ученые института земного магнетизма и ионосферы (ИЗМИРАН) и института прикладной геофизики (ИПГ), но несмотря на название результаты их исследований ещё далеки от практического применения по теме ближнего прохождения.

Тем не менее, результаты ионограмм вполне можно преобразовать в графические данные дальности радиосвязи.

За последние 25 лет с момента преобразования советского государства произошло одно важное изменение-теперь пользоваться коротковолновой связью могут не только государственные и силовые структуры как раньше, но и коммерческие предприятия.

Поэтому знания по особенностям КВ связи требуются уже более широкой аудитории. Именно задачу заделать эту брешь и решает данный материал.

в сельском хозяйстве

в горной промышленности и геологии

конечно..благодаря компьютерам теперь существуют программы расчёта дальности радиосвязи например voacap

Но эта программа предназначена для расчётов в глобальном планетарном масштабе и не учитывает местные особенности ионосферы.

Итак, как же меняется дальность радиосвязи от рабочей частоты, сезона и времени суток?

в этом вопросе нам помогут ионограммы от ФГУП ИПГ имени Фёдорова и обычная геометрия. То, что вы сейчас увидите не стоит расценивать как точный научный материал гарантирующий именно этот результат, это лишь научно обоснованная демонстрация.

При моделировании мы условились принять следующие допущения:

• не учитывается мощность передатчика
• не учитывается полоса и чувствительность приёмника.
• не учитывается кривизна земли
• не учитываются поглощения и рефракция в ионосфере
• не учитывается отражение вторым слоем ионосферы
• не учитывается поляризация отражённого сигнала
• не учитываем диаграмму антенн в азимутальной плоскости

Что же учитывается?

Зная из оптики, что угол падения, равен углу отражения, мы строим простую модель и наблюдаем на какой дальности упадёт сигнал на той или иной частоте в определённое время суток.

Введя в результат затухание, вызванное диаграммой направленности приёмной и передающей антенн, мы отображаем уровни сигналов с помощью цветовой гаммы где интуитивно раскрашены зоны связи горячими и холодными цветами.

Мы сделали небольшой интерактивный пример на основе 96-ти ионограмм, снятых в течении одних суток с периодом 15 минут, за один день лета в Москве.

А теперь попробуйте сами управляя движками частоты и времени понаблюдать за изменениями в дальности связи.

Давайте попробуем интерпретировать несколько картинок

Ростов, лето, ночь

Ростов, лето, день

Сравнивая ионограммы, сделанные в южных широтах летом, можно отметить сильное различие высот отражения от высоких слоёв ночью и низких днём, когда концентрация ионов достигает высот всего 100 км. над землёй.

Ростов, зима, ночь Та же высота отражающего слоя, что и летом, но концентрация снижена.

Ростов, зима, день Концентрация средняя, но высота по сравнению с летними значениями больше и составляет 200 км.

Салехард, лето, ночь

Салехард, лето, день

Сравнивая летние ночные и дневные ионограммы Салехарда, бросается в глаза тот факт, что они как бы поменялись ролями-то есть теперь, наоборот, ночью ионизированы нижние слои атмосферы, а днём они поднимаются заметно выше, хоть и концентрация их также растёт

Салехард, зима, ночь

Салехард, зима, день

Глядя на зимние ионограммы в Cалехарде можно сказать, что ионосферы нет, видимо и связи на ближние расстояния тоже не будет.

Так же предлагаем вам проанализировать анимированные суточные ионограммы:

Москва

Ростов

Салехард

Чтобы хорошо закрепился образ NVIS прохождения, полюбуйтесь на эту замечательную мультипликацию. Всё же, современная компьютерная техника творит художественные чудеса!