Замирание

Замирание (ранее фединг, фадин г), уменьшение или вообще изменение силы приема радиосигналов вплоть до полного временного прекращения их приема в данном месте, вследствие изменений, происходящих в пространстве между приемником

19ч. 15 и. г0ч.45м. и передатчиком. 3. обнаруживается на всех волнах, используемых радиотехникой, однако, оно наиболее значительно и наиболее вредит радиоприему на средних (600—100 м) и коротких (100—10 м) волнах. На фигуре 1

«?v43„ SO 55 17ч 16ч 4Ы. 50 S5 17ч. 20ч 17» 25 30 35 30

28 окт 1925г 16 ч 40м 29 опт 1925г16ч40м 3 ноября 1925г.20ч. 15 метров.

Фигура 2.

показана кривая силы сигнала радиостан-ции, работающей на волне 300 м, записанная регистрирующим миллиамперметром, а на фигуре 2—кривая замирания на короткой волне (31 м); ордината этой кривой—коэффициент слышимости (смотрите Измерения в радиотехнике).

Наблюдения показали, что 3. бывают следующих видов: 1) по времени действия—

а) короткие, с продолжительностью в не-

сколько долей секунды, б) продолжительные—в несколько секунд или даже минут; 2) по характеру—а) регулярные, с определенной повторяющейся периодичностью ослабления и усиления приема, б) нерегулярные.

Категории 3. Главными причинами 3. являются: 1) интерференция двух или нескольких лучей, пришедших от передатчика к приемнику путями различной длины; это т. н. и н т е р ф е р е н ц и о н н о е, или фазовое 3.; 2) изменение наклона поляризации волны—поляризационное 3.3) изменение поглощения отдельных лучей в верхи, слоях атмосферы — абсорбционное 3.

Опыт показывает, что основным видом 3. как на средних, так и на коротких волнах (больше чем в 80 % случаев наблюдений) является интерференционное 3., сопровождаемое и другими видами 3., проявляющимися в лучах, пришедших к приемнику от верхних слоев атмосферы,—т. н. о с л олене иное интерференционное 3. Природа интерференционного 3. различна на средних и коротких волнах. На средних волнах в большинстве случаев происходит интерференция поверхностной волны, распространяющейся вдоль земной поверхности, с волнами, пришедшими к приемнику под углом относительно земли («нисходящие» волны) после отражения их от верхних слоев атмосферы (слой Хивисайда). На коротких волнах поверхностная волна очень быстро, в зависимости от расстояния, поглощается в почве, а потому 3. возникает вследствие интерференции нескольких нисходящих волн после отражения или рефракции их 1) от слоев разной высоты, лежащих в вертикальной плоскости на пути между передатчиком и приемником, 2) от вертикальных поверхностей слоя Хивисайда, образуемых в «сумеречных» зонах и лежащих параллельно или под небольшим углом к вертикальной плоскости, проведенной через передатчик и приемник, и 3) от электронных концентраций, находящихся вблизи магнитных полюсов или выше слоя Хивисайда,— ближнее э х о (с запаздыванием сигнала порядка 0,01 ск.). Наконец, интерференция на короткой волне м. б. также вызвана т. н. круговыми волнами, обогнувшими земной шар и пришедшими к приемнику с противоположи. стороны относительно кратчайшего расстояния по дуге большого круга до передатчика,—мировое эхо (с запаздыванием сигнала порядка 0,1 ск.).

Теория 3. Электрическое и магнитное поля нисходящих волн Е_х и II _х и В₂ “ Н₂(фигура 3) м. б. разложены в плоскостях распространения волны на составляющие: 1) вертикальные Е и Hi и Εί и Щ и 2) горизонтальные Е_х и II и Εί и II/. Тогда в пункте О расположения приемной станции напряженность электрич. и магнитного полей представится системой ур-ий.

Координата ОХ: Н_х=0,

Е_х=Е₀ sin cot + 2 Е_х sin β_χ sin (ωί + ψ_χ) +

+ 2 Ε₂ sin β₂ sin (ωί + φ/) +.

Координата ΟΥ (под прямым углом к плоскости чертежа фигура 3): Е_у=0,

Ну=Н₀ sin ωί 2Н_Х sin (ωί + φ/)

+ 2Н._г sin (ωί -f φ₂) +.

Координата ΟΖ: Е₃=0,

Я.=2II₁ cos β_χ sin (ωί + φ+ τ 2Я_а cos β₂ sin (ωί + <ρ/) +.

Здесь со=2л/—угловая частота волны, φ₁,φ, φ/, φ₂, φ ψ и τ. д.—углы сдвига фазы мелсду поверхностной волной и различными составляющими нисходящих пространственных волн. При приеме на вертикальную антенну эдс, возбуждаемая в антеннах, обусловливается координатой ОХ. Для упрощения

Фигура 4.

в дальнейшем предположено, что принимается одна нисходящая волна. Пусть d и d_x—соответственно длина пути поверхностной и пространственной волн и ί₀—время передачи; тогда на приеме

Е_х=Е₀ sin ω (f₀+ Q + 2E_X sin β_χ sin ω (i₀+ ~‘J, где v—скорость волны в пространстве. Если, далее, D — d — d_x и ί=ί₀+ ^d, то

Е_х=Е₀ sin ωί + 2Е_х sin β_χ sin ω ^ί — =

= Ε₀ sin ωί + 2Ε_χ sin β_χ sin (ωί -φ φ ),

где

oiD 2 itD

у=—=х·

В приемнике, связанном с открытой антенной, действует эдс

Я„ -Е_х УЩУЩ sii:²/)!-¹- iЕ₀E, sin β_χ cos φ. Для замкнутой антенны, взявши II_и),

найдем: *_

Ε_ζ=УЁ5 + 4Е + cos φ

Здесь магнитные поля заменены пропорциональными им электрич. полями. Следовательно, 3. при интерференции м. б. вызвано изменениями ψ, β_χ и Е_х, то есть изменениями фазы, угла наклона и интенсивности нисходящей волны.

1. Угол φ зависит от изменения D, к-рое в свою очередь определяется изменениями d_x. При=а (где а—любое целое число) cos φ=1 и Е_а и Е, достигают максимумов; если же j=|, то cos φ=-1, и Е_а и Ε_ζ проходят через минимумы. При изменении только λ величина φ также изменяется. Таким образом, в данном месте 3. зависит от λ, а следовательно, имеет избирательный характер—избирательное 3., подтверждаемое и наблюдениями. На фигуре 4 показаны осциллограммы боковых частот и несущей

613,5 кц/ск.

Фигура 5.

частоты, заснятые в отдельности, но одновременно в ночное время, при передаче на волне 500 метров и модуляционной частоте 500 пер/ск. Далее, наблюдения показывают, что 3. при разнице в частотах примерно от 1 000 до 2 500 периодов получаются противопо ложными в своих изменениях. На фигуре 5 можно видеть размеры типичных интервалов между минимумами в зависимости от времени при избирательном замирании, найденные на волне около 500 метров.

2. Изменения угла β₁ при тех величинах, которые наблюдаются на средних волнах, приводят в общем к незначительным колебаниям силы приема. На фигуре 6 показаны кривые приема на рамку, не реагирующую на изменение угла β_χ, и на открытую антенну, исключающую прием поверхностной волны. Хорошее совпадение этих кривых указывает на незначительность влияния изменения /?! на величину Е_а.

3. Зависимость 3. от изменения Е_г характеризуется ур-ием

εΙ⁼·]/~ ¹ + ⁴(l;)^2sin2+ ⁴W_o ^sinβι^cosV,

ΛΓν	N
	νί

Фигура 6.

где E_a—напряжение в антенне при наличии нисходящей волны и Е_а—напряжение только при поверхностной волне. На фигуре 7 по-

казана типичная кривая зависимости .Дот времени, полученная в Англии во время полного затмения в 1927 г. на волне 491 метров.

Фигура 7.

4. Из ур-ия для Е_а и E_z можно также усмотреть следующее интересное свойство интерференционного 3. Удаляя 2 приемника (или несколько) на нек-рое расстояние друг от друга (практически установлено наивыгоднейшее расстояние, равное 2—4 длинам волн),можно найти такое их расположение (такое Б), при котором 3. в обоих будут противоположны в своих изменениях— локализованное 3.

На коротких волнах 3. обусловливается интерференцией 2 пространственных волн; при этом большую роль, чем это было при средних волнах, играет угол β₁ (β₂ и т. д.). На коротких волнах может происходить полное вращение электрич. вектора, то есть так называемая циркулярная поляризация с

Фиг вращением по преимуществу в сторону часо-вой стрелки. Она может наблюдаться лишь в определенное время года и на определенных станциях. На фигуре 8 показана сплошной линией кривая приема на вертикальную ^!5Г P0W (Лиссабон Л -15,6

антенну и пунктиром — на горизонтальную антенну, наблюденные в Англии на волне 15,6 метров и типичные для этого вида замирания.

Главными факторами, вызывающими изменения Е_г, d_x и β_χ, м. б.: 1) малые колебания поля земного магнетизма (при изменении силы земного поля на ¹/₃₈₀о часть может произойти вращение плоскости поляризации нисходящей волны на 90°); 2) изменения давления воздуха и другие метеорологии, явления, вызывающие изменения в структуре верхних слоев атмосферы; 3) деятельность солнечных пятен и другие космич. причины, изменяющие электрич. состояние верхних слоев атмосферы.

Действие 3. на радиоприем и методы ослабления 3. при приеме. Действие замирания на прием как на средних, так и на коротких волнах, по наблюдениям, зависит: 1) от времени суток—на средних волнах 3. сильнее ночью (фигура 1), на коротких—в сумерки или в часы после появления или перед прекращением проходимости данной волны при приеме в данном месте (фигура 2); 2) от расстояния—на средних волнах 3. тем сильнее, чем больше расстояние, причем на ближних расстояниях наблюдаются главным образом короткие 3., на больших расстояниях— продолжительные; на коротких волнах 3. больше вблизи границы зоны молчания (смотрите); очень часто 3. бывают сильнее на ближних расстояниях и меньше на дальних, что объясняется гл.обр.интерференцией, обязанной волнам ближнего эхо; 3) от длины волны— наибольшие замирания наблюдаются в пределах 200—150 м, а далее, чем волна короче, тем в общем меньше результирующее действие 3.; в Диапазоне 600-У200 метров действие замирания характеризуется уравнением т

-j=f(d), где Т—период 3.

3. очень затрудняет радиоприем. При радиотелефонном приеме избирательное 3. приводит прежде всего к значительным искажениям, характер которых все время изменяется. При радиотелеграфном приеме, помимо искажений, изменения силы приема, обусловливаемые 3., делают весьма затруднительным, а иногда и невозможным, авто-матич. прием сигналов на телеграфные аппараты. При слуховом приеме положение несколько лучше, т. к. человеческое ухо реагирует только на изменения амплитуды от 20% и до нескольких сотен % в зависимости от скорости изменения и абсолюта, силы звука.

Для борьбы с последствиями 3. современной радиотехникой применяются следующие методы: 1) Методы, использующие свойства избирательности 3.: передача двумя или несколь кими смежными волнами; тональная передача; сверхгенеративный или модулированный радиоприем; передача одной боковой полосой частот при радиотелефонировании. 2) Методы ограничения чрезмерных максимумов при приеме: большие усиления с последующим ограничением силы сигналов или регулировкой усиления самими сигналами путем уменьшения чувствительности усилителя "при чрезмерно сильных сигналах;

типичная схема такого усилителя показана на фигуре 9.3) Методы, использующие свойства пространстве н н о с т и или л о к а л и з о в а н н о-с т и 3.: применение на передаче и на приеме направленных антенн с резко выраженной направленностью и пространственным действием—л учевая система. Прием с нескольких расставленных на определенные расстояния идентичных или различно поляризованных антенн с последующим сложением эффектов на низкой частоте или в выпрямителе. Способы 1-й и

2-й группы дают улучшения лишь при неглубоких 3. Способы, относящиеся к 3-й группе, обеспечивающей значительное улучшение приема и в том случае, когда на обычных антеннах имеют место глубокие 3. Напр. применение лучевой антенны позволяет иметь автоматич. прием с большими скоростями (между тем как на обычную антенну затруднителен и слуховой прием), что приводит к значительному увеличению числа часов приема на данной волне в данном месте и к увеличению скорости приема примерно от 3 до 5 раз.

3. на длинных волнах, вообще чрезвычайно редкие, наблюдаются лишь при неустойчивых метеорологич. условиях и магнитных бурях в сумерки. Продолжительность их оценивается в несколько минут, и влияние их на прием почти незаметно".

Лит.: Куксенко И. Н., О последних достижениях в области радиосвязи короткими волнами, «Война и техника», вып. «Связь Кр. армии», М., 1926, 52; Appleton E. V., The Study of Signal Fading, «Journal of the Inst, or Electr. Engineers», L., 1928, v. 66, p. 872; F r i s s Η. T., Oscillographic Observations on the Direction of Propagation and Fading of Short Waves, «Proe. of the Inst, of Radio Engineers», N. Y., 1928, v. 16, 5, p. 158; С о 1 w e 1 1 R. C., Fading Curves along a Meridian, ibid., v. 16, ll, p. 1570; Smith T. A. a. R о d w i n G., An Automatic Fading Recorder, ibid., 1927, v. 15, 1, p. 41; В re it G., A Suggestion of a Connection between Radio Fading a. Small Fluctuations in the Earth’s Magnetic Field, ibid., v. 15, 8, p. 709; R a n-g a c h a r i T. S., Fading Measurements in India on the Short-wave Station PCJJ (Holland), «Experimental Wireless a. Wireless Engineer», L., 1928, v. 5, 60, p. 501; Measurement of Fading, «Scient. Papers of the Bureau of Standards», Wsh., 561o; Eckersley T. L., The Polarization a. Fading of Short Wireless Waves, «Nature», L., 1928, v. 121, p. 707; Lardry

Μ. P., Nouvelle contribution i l’dtude de la propagation des ondes, «L’onde dlectrique», P., 1925, t. 4, 45, 46, p. 355, 401; Lardry Μ. P., Etude sur les irrdgularites de la propagation des ondes courtes, ibid., 1924, t. 3, 33, p. 449; Lardry Μ. P., Etude de 1evanouissement sur les ondes courtes, ibid., p. 254: Lardry Μ. P., Suite d’une dtude sur la propagation des ondes courtes, ibid., 1927, t. 6, 70, p. 465;

G h e r z i E., Fading on Short Waves at Long Distances, «Q. S. T.», Hartford, 1928, v. 12, 6, p. 31; A p p 1 e t ο n E. V. a. Barnett A. F., On Wireless Interference Phenomena between Ground Waves a. Waves Deviated by the Upper Atmosphere, «Proc. Royal Soc. of London», L., 1926, 113, p. 450—458; Pickard G. W., Short-period Variations on Radio Reception, «Proc. of the Inst, of Radio Engineers», N. Y., 1924, v. 12, 2, p. 119—158; Appleton E. V. a. R a t e 1 i f f e J. A., On the Nature of Wireless Signal Variations, «Proc. Royal Soc. of London», L., 1927, 115, p. 291—317; E s a u A., tlber d. Verhalten v. Empfangern bei Polarisationsanderungen d. elektrischen Wellen (Fadingerscheinungen), «Jahr-bucli d. drahtl. Telegraphie u. Telephonic», B., 1926, B. 28, H. 2. П. Нуксенко.