Волны короткие

Волны короткие

ВОЛНЫ КОРОТКИЕ, электромагнитные волны в зоне приблизительно от 10 до 100 м при соответствующих частотах от 3∙107 до 3∙106 пер/сек. Волны порядка 10 м применялись уже Герцем, а также в первых опытах Маркони. В обоих случаях для концентрации энергии были частично применены средства оптики.

В процессе развития радиосвязи для достижения все больших расстояний, а также с целью получения приема равной силы днем и ночью рабочие длины волн постепенно увеличивались; отчасти это делалось и для того, чтобы ввести в употребление передающие антенны большой высоты. Длины волн для получения одинаковой силы приема днем и ночью выбирались, на основании опытов, равными 1/500 расстояния; так, например, для 10000 км (в 1920 г.) λ = 20000 м.

Новая эра в развитии коротких волн начинается с 1922 г., в связи с опытами американских радиолюбителей. Небольшие передатчики на волнах от 15 до 50 м были иногда хорошо слышны в Европе. Начиная с 1924 г. наука и радиотехника усиленно занимаются этой проблемой. Постепенно выявились следующие особенности коротких волн по сравнению с длинными волнами: 1) Исключительно большие дальности, даже при излучаемых мощностях порядка только нескольких W, и значительно большие напряженности поля в месте приема сравнительно с длинными волнами. При этом больше всего пригодны волны: днем в 12—18 м и ночью - приблизительно вдвое более длинные. Атмосферные помехи в таком случае едва заметны. 2) На расстояниях приблизительно до 50 км имеется мертвая зона, в которой сила приема или очень мала или равна нулю. Ширина этой зоны увеличивается с укорочением волны. За пределами мертвой зоны сила приема начинает увеличиваться; одновременно имеют место большие колебания ее как днем, так и ночью. 3) За пределами 1000 км начинается собственно рабочая зона постоянной большой силы приема; при увеличении расстояния нет никакой закономерности в ослаблении силы приема, как это происходит при длинных волнах. 4) При некоторых условиях сигналы огибают землю по несколько раз и тогда воздействуют на приемник как помехи (эхо). 5) Но даже и в этой рабочей зоне остаются большие колебания силы приема (замирания), имеющие троякий характер: а) медленные ослабления и усиления, как и на длинных волнах, б) кратковременные быстрые колебания (интерференция) и, наконец, в) длительно протекающие, которые, по-видимому, связаны с вращением плоскости поляризации волны. 6) Дальше обнаруживается, что в вертикальной плоскости данные сигналы в месте приема воспринимаются лучше с помощью горизонтальной антенны; это значит, что постоянно происходит вращение плоскости поляризации, а именно - из вертикальной в горизонтальную.

На основании этих фактов в различных странах были предложены новые теории распространения коротких волн; эти теории м. б. сформулированы примерно следующим образом. Независимо от того, излучается ли короткие волны под углом к горизонту или же горизонтально, она, после продолжительного искривления, попадает в верхние слои атмосферы, пока не достигнет на высоте 100—200 км отражающего слоя Хивисайда; по этому слою короткая волна следует далее на самые большие расстояния. Часть энергии при этом отражается обратно и достигает опять земной поверхности, а вместе с этим и приемника. Расчеты, учитывающие различные факторы, показывают, что такой закон распространения реален, вероятно, только для волн определенного диапазона и уже недействителен, например, для волн короче 12 м. Результаты опытов с волнами короче 12 м подтверждают это в том отношении, что с укорочением волны дальний прием делается все более неустойчивым и вообще редким. Волны порядка 8 м периодически еще наблюдаются в пределах земного квадранта, но уже не регулярно; что касается волн порядка 4 м, то они временами должны приниматься.

В соответствии с указанными особенными условиями распространения коротких волн техника видоизменяет, по сравнению с длинноволновыми устройствами, свои передающие и приемные устройства, предназначаемые для надежной далекой связи, следующим образом. Для возбуждения колебаний применяются исключительно ламповые генераторы с лампами, охлаждаемыми водой (при мощностях порядка нескольких kW). Род колебаний - или чисто незатухающие или же модулированные. В последнем случае замирания обнаруживаются менее резко. При современном состоянии техники для волн длиннее 12 м можно считаться с мощностями излучения антенны порядка 15 kW. С целью получения наибольшего постоянства длины волны передатчик управляется кристаллом кварца и состоит из 7—9 каскадов усиления, по возможности нейтрализованных. Передающие и приемные антенны получают формы, дающие концентрацию энергии в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Выполняются они, поэтому, или в виде параболических зеркал или же в виде плоских поверхностей (решеток); в последнем случае ряды отдельных антенных проводников питаются синфазно или соответственно синфазно соединены с контурами приемника. При плоских антеннах концентрация энергии растет с увеличением размеров в горизонтальном и вертикальном направлениях. Обычно довольствуются 10—20-кратным усилением поля, частью принимая во внимание стоимость сооружения, частью же в расчете на переменные атмосферные условия, делающие слишком большую концентрацию нецелесообразной. Рефлекторные установки дают, примерно, получаемое теоретически по расчетам удвоение энергии, излучаемой по данному направлению; для приема же такие установки имеют то особенное преимущество, что они почти полностью исключают атмосферные помехи и эхо, приходящее с обратной стороны. Большое пространственное протяжение приемной антенны действует, кроме того, благоприятно в отношении ослабления протекающих быстро замираний. В виду наличия больших замираний приемник должен обладать исключительно большим усилением - порядка 106. Будучи излишним для нормального приема, это усиление приобретает значение в моменты замираний; такое усиление достигается обычно 4 ступенями усиления высокой частоты и 5—6 ступенями усиления промежуточной (схема супергетеродин) частоты. Для целей телеграфии легко с помощью ограничительных ламп или других подобных же средств автоматически поддерживать постоянные конечные амплитуды на индикаторе (регистрирующем приборе). Имея в виду колебания силы приема (интенсивности), лампы берут значительно больших размеров. Для достижения наибольшей скорости (при быстродействующем телеграфировании) от усиления низкой частоты совершенно отказываются. Антенны с большой поверхностью, с их пространственной ориентировкой, сооружаются вдали от здания, в котором помещается передатчик или приемник, и соединяются с этим зданием при помощи особой подводки.

Так как при работе на коротких волнах достигаются очень малые постоянные времени (см. Быстродействующие радиопередача и радиоприем), то оказывается возможным осуществить качественно хорошую телефонию и передачу изображений; при этом изображение площадью в 1 дм2 может быть передано в течение 10 сек. (в течение этого времени передаются 50000 элементов изображения). Скорость при быстродействующем телеграфировании - 600 и более слов в минуту. Кроме того, возможно автоматически исключать замирания и на боковых полосах частот.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.