ВЫБОР РАБОЧИХ ЧАСТОТ ДЛЯ ДАЛЬНЕЙ КВ РАДИОСВЯЗИ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

April 29, 2012 by admin Комментировать »

Шевченко В. А., Максименко Ю. Л., Мазниченко Ю. А, Микрюков А. С. В/ч А0375 а/я 103, г. Киев, 01015, Украина тел.290-41-73

Аннотация – Показано, что приближенные значения рабочих частот дальних КВ радиолиний могут выбираться по прогнозам наименьших применимых частот.

I.  Введение

Радиосвязь на большие расстояния может осуществляться либо через искусственные спутники Земли (ИСЗ) в диапазоне СВЧ, либо отраженными от ионосферы радиоволнами в КВ диапазоне [1]. Эта возможность КВ радиосвязи определяет ее ведущее место по сравнению с проводными, радиорелейными и тропосферными линиями связи. Такая связь нужна подразделениям МЧС, занятых ликвидацией последствий катастроф и стихийных бедствий, а также научным экспедициям, находящимся на кораблях или на удаленных от своего государства материках.

Стоимость одного каналокилометра связи ионосферными волнами значительно ниже стоимости связи через ИСЗ. Поэтому часто реализуется комбинированное использование спутниковой связи и КВ линий связи, причем большую часть времени используется КВ радиосвязь и только в специальные моменты – дорогостоящая спутниковая связь [2].

Недостатком дальней КВ радиосвязи является ограниченная емкость диапазона рабочих частот. При организации КВ радиолиний обычно используют месячные прогнозы диапазонов рабочих частот, разработкой которых занимаются институты ионосфер- но-волновой службы. Без таких прогнозов выбор рабочих частот весьма затруднен, особенно для новых трасс большой протяженности. В указанных условиях приближенные значения рабочих частот для радиосвязи с адаптацией по частоте могут быть определены с использованием прогнозов наименьших применимых частот.

II.  Основная часть

Известно [1], что верхняя граница диапазона рабочих частот – максимально применимая частота (МПЧ) и нижняя граница – наименьшая применяемая частота (НПЧ) зависят от длины трассы и состояния ионосферы. НПЧ также зависит от параметров радиоаппаратуры и требований к качеству канала связи. Показано, что наиболее жесткие условия дальней КВ радиосвязи имеют место летом особенно в годы максимума солнечной активности, когда велико поглощение ионосферной волны. С увеличением длины трассы МПЧ и НПЧ синхронно смещаются в область более высоких частот, а при уменьшении длины трассы – в низкочастотную область КВ диапазона. Последнее позволяет определять приближенные значения рабочих частот дальних адаптированных радиолиний только по величинам НПЧ.

НПЧ могут быть рассчитаны по Прогнозам НПЧ, разработанным ИЗМИРАНом. «Прогноз наименьших применимых частот для лет низкой и средней солнечной активности» [3] составлен для лет, когда число солнечных пятен – число Вольфа Wcp = 50. Он может применяться и в годы, когда отличие W от Wcp составляет не более 30 единиц. В годы высокой солнечной активности должен использоваться «Прогноз наименьших применимых частот для лет высокой солнечной активности» [4]. Эти Прогнозы отличаются по содержанию. Прогноз [3] содержит две части, рассчитанные для большой (первая) и малой (вторая) мощностей передатчика, для различных режимов работы. Прогноз [4] составлен для разных технических характеристик радиолиний. Число Вольфа можно найти в Интернете. Поскольку 2004 год характеризуется высокой солнечной активностью, то для расчета НПЧ КВ радиолиний в этом году нужно пользоваться Прогнозом [4].

Для определения графика суточного хода НПЧ по этому Прогнозу нужно знать длину трассы, сезон года, географическую широту середины трассы и технический фактор. В техническом факторе учитываются следующие технические характеристики радиолинии: мощность передатчика, коэффициенты усиления и направленного действия передающей и приемной антенн, полоса пропускания приемника и коэффициент защиты.

Зависимости НПЧ от времени суток и года, от величины технического фактора, а также возможность использования предложенного метода для выбора рабочих частот дальней КВ радиосвязи проверены на примере расчета радиолинии Киев-Либерия, длина трассы которой составляет 6200 км.

Расчет выполнен для двух вариантов используемой аппаратуры: 1-й – мощность передатчика Рпер =

1  кВт, коэффициенты усиления (G) и направленного действия (D) передающей и приемной антенн равны

6  дБ; 2-й – Рпер = 5 кВт, G = 20 дБ, D = 20 дБ при одинаковом коэффициенте защиты, зимой и летом.

Рис. 1. Суточный ход НПЧ при Рпер = 1 кВт.

Fig. 1. LAF daily variation when Pf=1 kW

Получено, что в первом варианте зимой НПЧ в течение суток изменяется от 9 МГц до 21 МГц, а летом – от 14 МГц до 25 МГц (рис.1).

Во втором варианте зимой в ночные часы НПЧ изменяется от 1,5 МГц до 12 МГц, а летом – от 4 МГц до 16 МГц (рис.2).

Еремл (укр)

Рис. 2. Суточный ход НПЧ при Рпер = 5 кВт.

Fig. 2. LAF daily variation when Pf=5 kW

Результаты расчета показывают, что увеличение мощности передатчика и использование антенн повышенной направленности приводит к уменьшению НПЧ и к расширению диапазона рабочих частот радиолинии, т. к. в обоих вариантах МПЧ должны быть одинаковыми. Днем зимой на этой трасе была устойчивая адаптированная радиосвязь даже при Рпер =

1  кВт на частотах, значения которых были выбраны на основе рассчитанных НПЧ по первому варианту. Это подтверждает, что в условиях отсутствия прогнозов диапазона рабочих частот возможно определение их приближенных значений по прогнозу НПЧ.

III.   Заключение

Прогнозы МПЧ и НПЧ разрабатываются для спокойной ионосферы, а их корректировка при ионосферных возмущениях выполняется с использованием оперативных данных состояния ионосферы или полусуточных прогнозов. Поэтому выбор рабочих частот для дальней КВ радиосвязи должен осуществляться с использованием годовых, месячных и полусуточных прогнозов распространения радиоволн.

Разработку таких прогнозов в Украине могут выполнять Украинские научные организации: Украинский радиотехнический институт и автоматическая ионосферная станция «Дымер».

IV.   Список литературы

[1]  Dolukhanov М. P. Distribution of radiowaves. – М.: Svyaz,

1972. – 336 p.

[2]  Danilkin N. P., Sivokonev G. N. Optimal ionospheric radioprognosis.// Elektrosvyaz. – 2004, № 3.

[3]  Least applicable frequencies prognosis for years with low and average solar activity. – М.: Nauka, 1968. – 106 p.

III.  Conclusion

MAF and LAF prognosis have been developping for calm atmosphere, in case of atmosphere disturbance their adjustment has been executing with help of operational data concerning atmosphere state or with application of semi-diurnal prognosis concerning distribution of radio waves.

[4]  Least applicable frequencies prognosis for years with high solar activity. – М.: Nauka, 1968. – 114 p.

FREQUENCY SELECTION FOR HF LONG- HAUL RADIOCOMMUNICATION IN EMERGENCY SITUATIONS

Shevchenko V. O., Maksimenko Y. L., Maznichenko Y. A., MikryukovA. S.

Military unit A0375 office box 103, Kyiv, 01015, Ukraine tel. 290-41-73

Abstract – it is shown that approximate values of operating HF long-haul HF radio frequencies can be chosen with use of prognosis of least applicable frequencies.

I.   Introduction

Combined use of satellite communications and HF radiocommunication is realized very often, where HF radio is applied mostly and only in special cases expensive satellite communication is used [2]. The deficiency in HF radio is that it has limited capacity of operating frequencies. Approximate values of operating radio frequencies with frequency adaptation can be determined with use of prognosis of least applicable frequencies.

II.   Main part

It is known that upper border of operating frequency range

–   maximum available frequency (MAF) and the lower border – least available frequency (LAF) depend on the length of propagation path and state of ionosphere. LAF is also dependent on radio equipment parameters and requirements to communication channels quality. LAF can be calculated with help of LAF Prognosis that was developed by IZMIRAN. «Least applicable frequencies prognosis for years with low and average solar activity» [3] was created for years when number of sun spots – Volf value Wav=50. In years when solar activity is high «Least applicable frequencies prognosis for years with high solar activity» must be used [4].

LAF dependencies upon time (whether day or night, either year with high solar activity or not) and magnitude of technical factor, possibility to apply proposed method during frequency selection process for HF radio have been examined using example of calculation Kyiv-Liberiya radio line where propagation path length equals 6200 km. Caculation has been executed for two variants of used equipment. First variant – transmitter power Pf=1kW, coefficients of amplification (G) and directional operation (D) of receiving and transmitting antennas equal 6dB, second variant – Ps=5 kW, G = 20dB, D=20dB with the same coefficient of protection, in summer and winter. It was obtained that during day and night LAF value was shifted from 9MHz to 21 MHz in winter, from 14MHz to 25MHz in summer (fig. 1). During night LAF value was shifted from 1,5MHz to 12MHz in winter, from 4MHz to 16MHz in summer (fig. 2).

Calculation results show that increasing of transmitter power and application of antennas with advanced directivity leads to decreasing of LAF and broadening of radio line operating frequency range since MAF must be the same in both variants. During the day in winter stable adapted radiocommunication has been observed (even if Pf=1 kW) on frequencies, values of which were chosen on basis of calculated LAF according to first variant. It confirms that in case of absence of frequency range prognosis it is possible to determine their approximate values using LAF prognosis.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты