МАВЗУ 19. ЎРТА РАДИОТЎЛҚИНЛАРНИ ТАРҚАЛИШ ХУСУСИЯТЛАРИ

 

Ўрта узунликдаги тўлқинлар диапазони – λ = 1000...100 м. Тропосфера таъсир этмайди. Бу диапазон тўлқинлари тахминан бир хил тарқалиш шароитлари билан характерланади, уларни асосий хусусиятларидан, бу кундузи фақат ер (сирт) тўлқинларни, тунда эса - ер (сирт) ҳам, фазо тўлқинларни ҳам қабул қилиш мумкин. Кундузги вақтда станцияни фаолият радиуси одатда бир неча юз километрни ташкил қилади, тунда эса 2000...3000 км ва ундан ҳам катталашади. Бундай шароитлар кўриб чиқилаётган частота полосасини ўрта қисмидаги тўлқинларга хосдир. Юқори чегарага яқинлашганда фазо тўлқинларини роли кучаяди, пастги чегарага яқинлашганда эса аста секин тўлқин ўтказувчи тарқалишга ўта бошлайди. Бу частоталарни радио эшиттиришларда қўлланилиши энг қулай, бунинг учун Радио Частота бўйича Халқаро  Консультатив Комитет  (РЧХКК - МККР) томонидан 1,6 МГц...150 кГц (λ = 187...2000 м) полосаси ажратилган. Бундан ташқарии, бу частоталар денгиз алоқаси мақсадлари учун ҳам қўлланилади. Денгиз линияларида денгиз сувида ўтказувчанлиги юқорилиги учун энергия йўқалиши камлиги сабабли ер (сирт) тўлқинини тарқалиш шароитлари яхшидир. Ер тулқинини тарқалиш узоқлиги 500...700 км дан ошмайди.

Ер тўлқинининг тарқалиш шароитлари. Ер тўлқинининг ерни электрон бир жинсли текис юзаси бўйлаб тарқалиш шароити дифракция назариясига яхши мос келади. Лекин кўриб чиқилаётган диапазонда ер тўлқини майдонига ерни реал юзасига боғлиқ икки хусусият таъсир этади: тупроқ нинг трасса бўйлаб ва  тупроқ қатлами чуқурлиги бўйича электрон ножинсли эмаслиги, ҳамда рельефни нотекислигидир. Агар тарқалиш шароитини тўлқин тарқалиш жараёнида фаол иштирок этадиган тупроқ қатламини электр ўтказувчанлигини ўлчаш йўли билан ер сиртини σер.сам. самарали ўтказувчанлиги ёрдамида баҳоланса, чуқурлик бўйича электрон параметрларни ножинслигини ҳисобга олиш мумкин. Тажриба маълумотларига асосан бундай қалинликка тўлқинни тупроққа сингиш чуқурлиги билан чегараланган қисм мос келади. Сингиш чуқурлиги тупроқ ўтказувчанлиги ва тарқалаётган тўлқин узунлигига боғлиқ равишда ўзгаради, бу кўриб чиқилаётган диапазонда ўртача 10...20 м ни ташкил қилади. Ўлчашлар шуни кўрсатяпти-ки, агар ўлчамлари бўйича унча катта бўлмаган юзаларда ҳам σер.сам. ни тақсимланиши аниқ ажратилган тасодифий характерга эга. Буни тупроқни мураккаб ва ҳосил бўлиши турличалиги, ёғингарчилик жинслар қатламлари турлича жойлашуви, ер ости сувлари сатҳи ва бошқалар билан тушунтириш мумкин.

Ўрта тўлқин диапазонидаги майдон кучланганлигига ҳудуд рельефи сезиларли таъсир кўрсатади. Узун ва ўрта тўлқин диапазон учун ер сиртини кўп турлари, баланд тоғлардан ташқарии ғадир-будирли синфга киради, уларда кўп катта бўлмаган (h < λ) нотекисликлар статистик бир текис тақсимланган. 100...2000 м диапазонидаги тўлқинлар учун бундай сиртлар оддий қир-адирлар ҳисобланади (узун ясси нотекисликлар синфи), кучли тўлқинланган денгиз сирти (қисқа ясси нотекисликлар синфи), катта шаҳар рельефи кўринишидаги ғадир-будирли сирт (кичик кескин нотекисликлар синфи) ва бошқалар. Ғадир-будирли сирт таъсири энергияни сочилишига олиб келади, натжада керакли йўналишдаги энергия оқимининг зичлиги кучсизланиши юз беради. Ер тўлқинининг сирпаниб тарқалиш ҳолатида сочилган майдон кучланганлигининг ўртача қийматини ҳисоблаш статистик усуллар билан бажарилиши мумкин ва энергия оқимининг зичлигининг кучсизланишини ер сиртининг электрон параметрларини ўзгаришига олиб келади. Бу ҳолдаги майдон кучланганлигини ҳисоблаш туйилма қиматлар деб аталувчи диэлектрик сингдирувчанлик εер.туй. ва ўтказувчанлик σер.туй. қийматларини ҳисобга олиб борилади. Бу туйилма қийматлар қоплб турувчи сиртни электрон хусусиятига боғлиқ бўлибгина қолмай, балки рельеф характерига ҳам боғлиқ. Қир-адирли ҳудуд учун туйилма солиштирма ўтказувчанлик қуйидаги ифода ёрдамида аниқланади:

,

бунда σер.сам. – тупроқни фақат электрон хусусиятини ҳисобга олувчи самарали солиштирма ўтказувчанлик;

σер.рел. – ясси қир-адирлар кўринишидаги рельеф (улар учун l0 >> λ,     h0/l0 << 1, l0 ва h0 – ўртача горизонтал ва вертикал нотекисликлар ўлчами) таъсирини ҳисобга олувчи туйилма ўтказувчанлик ташкил этувчиси.

Масалан, l0 = 2,5 км, h0 = 50 м бўлганда σер.рел. ≈ 20∙10-3 См/м.

Кўпинча εер.туй.  ва σер.туй. туйилувчи қийматлар майдон кучланганлигини ўлчов натижалари бўйича аниқлайдилар, чунки трассадаги майдон кучсизланиши муҳитнинг мос келувчи электрон параметрларига таъсир этишига олиб келиши мумкин. Ўлчашлар шуни кўрсатдики, текис ҳудуд учун  σер.туй. σер.сам.дан 1,5...2 мартага фарқ қилади, қир-адирли ҳудуд учун эса бу фарқ 5...7 мартагача боради. Ер тўлқинини майдон кучланганлигини ҳисоблашда 19.1-жадвалда келтирилган ер сиртини туйилувчи қийматларидан фойдаланиш мақсадга мувофиқ келади.

 

Тупроқнинг «туйилувчи» параметрлари қийматлари

19.1-жадвал

Ер сиртининг тури

εер.туй.

σер.туй., См/м

Денгиз

81

1...4,6

Дарё, кўл

80

0,001

Яйловлар, катта бўлмаган қир-адирлар, лалмикор ерлар

14...20

0,01...0,03

Яйловлар, ўрта ўлчамли қир-адирлар, ўрмонлар

13

0,006

Яйловлар, ўрта ўлчамли қир-адирлар, ўрмонлар, оғир тупроқли ерлар

13

0,004

Тоғли тупроқ, кескин қир-адирлар

14

0,002

Қумли, қуруқ, текис ҳудуд

10

0,002

Шаҳарлар

3...5

0,0001...0,001

 Ер тўлқини майдон кучланганлигининг қиймати ўсимликлар қопламига боғлиқ. Ўрмон устида тарқалаётган тўлқин дарахтлар танасида токлар ҳосил қилиш ҳисобига ютилади. Ёғочнинг ўтказувчанлиги харорат ва намликка боғлиқ бўлиб, уларни қийматлари ошиши сайин катталашади, шунинг учун ёзда дарахтлар ҳисобига кучсизланиш қишга нисбатан кўп. Дарахтлардаги фаслга боғлиқ ютилишлар ўзгариши, сигнал сатҳини фасллардаги мумкин бўлган ўзгаришлар ҳисоблнишларига қониқарли мос келишлар берди. Қишда ер тўлқинининг майдон кучланганлиги ёзга нисбатан 20...50% га кўп.

Ер тўлқинининг майдон кучланганлигини ҳисоблаш. Реал шароитларда ўрта кесишган ҳудудда ва трасса бўйлаб тупроқнинг нисбатан бир жинсли электр параметрлари ер тўлқинининг майдон кучланганлигини, паст жойлашган антенналар учун тўғри келувчи дифракцион формулалар билан қониқарли баҳоланади. Бунда майдонни ҳисоблашда тупроқни туйилувчи εер.туй.  ва σер.туй. электрон параметрларини ҳисобга олган ҳолда олиб бориш зарур. Муҳандислик фаолиятида ер тўлқинининг майдонини аниқлаш учун РЧХККни Х Пленар Ассамблеясида тавсия этилган (Женева, 1963й.) РЧХКК (МККР)ни графикларидан кенг қўлланилади ва майдон кучланганлигининг ҳисоблаш натижалари турлича қопловчи сиртлар учун дифракцион формулалар бўйича берилади.

РЧХКК графиклари бўйича ҳисобланган майдон кучланганлиги, таҳминан 150 кГц...2 МГц частоталар учун r ≤ 2000 км масофаларда кундузи кузатилатиладиган майдонга тўғри келади, бунда фазовий тўлқинни майдони ер тўлқинининг майдонига нисбтан инобатга олмаса бўладиган даражада кичик бўлади.

Ионосфера тўлқинининг тарқалиши. Бутун тарқалиш трассаси тўла қоронғулик зонасига тушиши биланоқ, қабул қилиш нуқтасида ер тўлқинидан ташқари, ионосферадан қайтган фазо тўлқини пайдо бўлади.


 

100...2000 м диапазондаги радиотўлқинлар учун ионосферадан аксланиш шароити сутка давомида, асосан, Е қатламида бажарилади. Лекин, кундузи ионосфера тўлқини D қатламида катта ютилишларга дучор бўлади ва унинг одатда қўлланиладиган қувватли узатгичлар қўлланилганда қабул қилиш мумкин бўлмайди. Қоронғу тушганда D қатлами йўқолиши билан фазо тўлқинининг майдон кучланганлиги кескин ўсади ва 100...200 км дан катта бўлган масофаларда бу тўлқин доминантликни қўлга олади. Фазо тўлқинининг майдон кучланганлиги трассани геомагнит кенглигига боғлиқ равишда ўзгаради, чунки Ернинг магнит майдони ионосферада тарқалувчи тўлқинларга сезиларли таъсир кўрсатади, айниқса таҳминан 1,4 МГц га тенг бўлган ўрта геомагнит кенгликларга яқин бўлган частоталарда кучли таъсир кўрсатилади.

Майдон кучланганлигини тасодифий флуктуациялари. Сутка давомида ер тўлқини доминантлик қиладиган масофаларда сигнал сатҳи барқарордир. Бу масофадаги ҳудудни ишончли қабул қилиш зонаси дейилади. Ундан кейин яқин тинчланиш зонаси жойлашган, бунда қоронғу тушиши билан қабул қилинаётган майдон бу амплитуда бўйича бир-бирига яқин бўлган ер ва фазо тўлқинларининг интерференцион натижаларидир. Ионосферада электрон зичлигининг узлуксиз флуктуациялари натижасида фазо тўлқинининг фазаси узлуксиз ўзгаради, шу сабабли яқин зонадаги қабул интерференцион келиб чиқишли чуқур тез тинчланишлар кузатилади. Бундан ташқарии қабул қилинаётган майдонни қутбланиш эллипсининг ўқлари нисбати ва йўналиши ўзгариши натижасида, қутбланишдаги келиб чиқишли тинчланишлар ҳам пайдо бўлади.Яқин зонадаги тинчланишлар частота-селектив табиатга (характерга) эга ва махсус чоралар кўрилмаса бу зонада қабул барқарор бўлмайди. Айниқса ўрта тўлқин диапазонининг қисқа тўлқин қисмида тез селектив тинчланишлар кўп содир бўлади.

Яқин тинчланиш зонасидан кейин узоқдаги қабул зонаси жойлашган, ёки бошқача қилиб айтганда узоқдаги тинчлинишлар қабули дейилади. Бу зонада қабул n-марта ионосферадан қайтган фазо тўлқинлари ҳисобига амалга оширилади. Кўп маротаба аксланган тўлқин амплитудаси бир марта аксланган тўлқин амплитудасидан икки ва ундан кўп марта кичик бўлади, шу сабабли бу зонадаги тинчланишлар яқин тинчланишлар зонасидан анча чуқур ва уларнинг селектив хусусиятлари кучсиз бўлади. Оммавий эшиттириш шароитида умумий тинчланишларни қабул қилгичнинг кучайтишини автоматик бошқариш  билан компенсация қилинади. Селектив тинчланишлар билан курашиш анча муракаб бўлади. Аниқ қабул қилиш зонасини кенгайтириш учун, яъни ер тўлқинини майдон кучланганлигини ошириш ва фазо тўлқинларининг майдон кучланганлигини камайтириш учун Ер сиртига «жипслантирилган» йўналтириш диаграммали «антифединг» антенналри (19.2-расм) қўлланилади. Антифединг хусусиятлари нуқтаи назаридан энг яхши бўлиб, бу h/λ қ 0,53 баландликка эга бўлган вертикал антенналар ҳисобланади. Бу антенналарнинг нурланиш бурчаги Δ = 45...50˚ ни ташкил қилади. Бундай антенналар h/λ = 0,25 баландликка эга бўлган қисқа антенналарга нисбатан аниқ қабул қилиш зонасини 2...2,5 мартага кенгайтиришга имкон беради.

Ионосферадаги кесишишли модуляция. Ионосфера тўлқинларини қабул қилиш зонасида тунги  пайтда кесишишли модуляция ҳодисаси кузатилиши мумкин. Бу ходиса қуйидагича пайдо бўлади: қабул қилгич нисбатан кичиқ қувватли узатгичга тегишли f частотага созланганда, қуввати катта бўлган (Р1 > 50 кВт) узатгични узатилаетган сигнали қабул қилинади, бунда ҳалақит бераётган узатгични ташувчи частотаси fм қабул қилгичнинг ўтказиш полосасидан ташқарида бўлади. Бундай ҳодиса кам қувватли узатгични майдони катта қувватли узатгич сигнали билан модуляцияланганида кузатилиши мумкин.

 

Модуляция ионосферанинг ночизиқли хусусиятлари ҳисобига ионосферада юз беради, ионосферанинг ютиш коэффициенти δи ионосфера ўтказувчанлиги σи га пропорционал бўлади. Агар катта қувватли (ҳалақит берувч) станцияни майдон кучланганлиги паст частота Ω билан модуляцияланган бўлса, унда σи ва ўз навбатида δи ҳам бу частота тактида ўзгаради. Узатгичларнинг қувватини ва уларни ўзаро жойлашувини танлаш зарур, ҳамда кесишишли модуляцияси эффектини ҳисобга олгна ҳолда антенналарнинг йўналтириш диаграммаларини танлаш зарур.

Ионосфера тўлқинининг майдон кучланганлигин ҳисоблаш. Тунги пайтда ер тўлқинидан ташқарии ионосферадан қайтган тўлқин мавжудлигини ҳам ҳисобга олиш зарур.

Ионосфера тўлқинининг майдон кучланганлигининг Еи ўлчашларини статистик қайта ишлаш натижаларини қўллаган ҳолда аниқалш тавсия этилади. Фазо тўлқинини майдон кучланганлигини f частотада суткани қоронғу пайтдаги белгиланган t соат 300 км масофадан катта бўлган, йил ичида Тт% тунлар ишлаш учун қуйидаги формула билан аниқланади:

,

бунда Р΄1 – узатиш антеннасига келтирилаётган қувват, дБ;

ΔА(h/λ,r) – h баландликка эга бўлган узатиш антеннасининг йўналтириш диаграммасини таъсирини ҳисобга олувчи коэффициент (график ёрдамида аниқланади);

F0(r,f) - радио линия узунлиги r ва частота f дан боғлиқ бўлган коэффициент (график ёрдамида аниқланади);

ΔJ – трассани ўрта нуқтасида J магнит қияланишини ҳисобга олувчи (график ёрдамида аниқланади);

Δт(Тт) – йил ичида ишлаш вақтининг Тт% фойизи берилгандаги трассани ўрта нуқтасидаги t вақтга боғлиқ коэффициент (график ёрдамида аниқланади);

Wурт – қуёш доғларини бир йилдаги ўртача сони.

Хизмат кўрсатиш ҳудуди. Узатгични ишлаётган частота полосасидан қатъи назар, хизмат кўрсатиш ҳудудини аниқлаш принципи бир хил бўлади. Частлтага боғлиқ равишда ҳалақитларни кўриниши ва жадалликлари (интенсивликлари) ўзгаради ва мос равишда минимал руҳсат этилган мадонн кучланганлигини Еmin сатҳининг меъёрлари ва А ҳимоя муносабати ҳам ўзгаради. Эсга солиб қўйиш жоизки, агар фақат табиий келиб чиқишли ташқи ҳалақитларни, ҳамда саноат ва қабул қилгичнинг ички шовқинлари ҳисобга олинадиган бўлса, Еmin катталиги хизмат кўрсатиш зонасини ўлчамини лимитлаштиради. Ҳимоя муносабати S хизмат кўрсатиш зонасини радиостанциялар ҳосил қиладиган ҳалиқитлар сатҳи бўйича чегаралайди. Узун тўлқин ва ўрта тўлқинлар учун берилган Еmin катталик бўйича радиусини ҳисоблаш қуйидаги схема бўйича амалга оширилади. 19.2-жадвалда хизмат кўрсатиш зонасининг чегарасида, РЧХКК тавсиясига мос равишда ўрнтилган майдон кучланганлигининг руҳсат этилган минимал қиймати келтирилган.

19.2-жадвал

Турли частоталардаги Еmin қиймати

 

Частота, МГц

0,2

0,5

1,0

1,5

Еmin, дБ/мкВ/м

73

66

60

57

 

Еmin катталиги ўрта ва узун тўлқинлар диапазони учунасосан атмосфера ҳалақитлари билан аниқланади, чунки хизмат кўрсатиш зонасининг чегараси одатда қишлоқ ҳудудидан ўтади. Келтирилган Еmin қийматлари Δf = 6 кГц қабул қилиш полосаси учун тўғридир ва сигнал/шовқин = 40 дБ нисбатни таъминлайди. Кундузги вақтда хизмат кўрсатиш зона ичидаги тупроқнинг электрон параметрлари тахминан бир жинсли деб олинса, зонасининг радиуси rхкз Еер = Еmin шартидан аниқланади, бунда Еер – нурланаётган эквивалент Р1э қувватдаги ер тўлқинининг майдон кучланганлигидир. Хизмат кўрсатиш зонанинг радиуси rхкз аниқлаш учун, тенгликни Еер(rхкз) нисбатан ёзиш қулайдир, яъни Р1э = 1 кВт да зона чегарасидаги майдон кучланганлигидир. бўлганда, ни оламмиз. Еmin ва Р1э катталиклар берилган бўлади. РЧХКК нинг графиклари ёрдамида Еер1(rхкз) ни ҳисоблаб, хизмат кўрсатиш радиуси rхкз аниқланади. Тунги вақтда узатгичдан турли узоқликларда ер ва фазо тўлқинлари майдонлари орасидаги муносабатлар ўзгаради. Тахминан 100 км дан кичик масофаларда ер тўлқинининг майдони Еер кучлидир, агар r ≥ 300 км бўлса, унда ионосфера тўлқинининг майдони Еи кучлидир, агар r ≈ 100...300 км бўлса – натижавий майдон бўлади. Суткани тунги вақтидаги хизмат кўрсатиш зонасининг чегараси одатда ионосфера тўлқининиг таъсир доирасидан ўтади, ионосфера тўлқинига кун мобайнида майдоннинг медиан соат қийматларини флуктуацияларига мойилдир. Шунинг учун зона радиусини ҳисоблашда тасодифий характеристикаларидан фойдаланилади. Ионосфера тўлқини бўйича зона радиуси Еи(rхкз, t, Tт) = Еmin тенгликдан аниқланади, бунда Еи(rхкз, t, Tт) – ионосфера тўлқинининг rхкз масофадаги, берилган суткани қоронғу вақтидаги t соат учун йил мобайнида Tт% тун ишлашдаги майдон кучланганлиги. Еи катталиги масофага боғлиқ бўлган мураккаб функциядир, шунинг учун радиус rхкз фақат Еи(r) боғлиқликни       Tт = 90% сифат билан узатилишини мос келишини ҳисобга олиб, берилган t соат учун қурилгандан сўнг аниқлаш мумкин. Еи = Еmin шарт бажарилган масофа, бу хизмат кўрсатиш зонасини радиуси rхкз бўлади.