Обозначение типичных излучений

Для передачи информации гармоническое радиочастотное колебание подвергают модуляции, т.е. его параметры (амплитуду, частоту, фазу) изменяют в соответствии с передаваемым сигналом. В соответствующих справочниках, например в «Списке береговых станций» (“List of Coast Stations” List IV) наряду с телеграфными позывными, идентификаторами, частотами передачи и приема (номерами каналов), расписанием несения вахт и временем передачи списков позывных (traffic list), также приводится условное обозначение класса излучения (F1B, J3E, F3E и т.д.) – рис. 2.2..

В приведенных выше обозначениях:

Первый символ – буква - обозначает тип модуляции основной несущей:

А – амплитудная двухполосная модуляция с полной несущей

Н - однополосная модуляция с полной несущей

R - однополосная модуляция с ослабленной несущей

J - однополосная модуляция с подавленной несущей

G - фазовая модуляция

F - частотная модуляция.

Второй символ– цифра - указывает характер сигнала, модулирующего основную несущую:

1 - одноканальная телеграфия (манипуляция)

2 - одноканальная телеграфия (манипуляция) с использованием модулирующей

поднесущей

3 - один канал с аналоговой информацией.

Третий символ – буква - характеризует тип передаваемой информации.

А - телеграфия для слухового приема ( азбука Морзе)

В - телеграфия для автоматического приема (УБПЧ и ЦИВ)

С - факсимиле

Е - телефония (включая звуковое радиовещание).

Таблица 2.2

Обозначения в справочниках МСЭ	Краткая характеристика	Обозначается на аппаратуре и в технической литературе
А1А, А2А,Н2А	Телеграфия Морзе	в ГМССБ не используется
R3E	Однополосная телефония с ослабленной несущей	в ГМССБ не используется
H3E	Однополосная телефония с полной несущей исключительно для передачи сигнала тревоги, а также для обмена о бедствии на частоте 2182 кГц	ALARM
J3E	Однополосная телефония с подавленной несущей для телефонной радиосвязи в диапазонах ПВ и КВ. Занимает полосу 3 кГц	SSB, telecom, TF, TLF
G3E	Телефония ФМ для телефонной радиосвязи в диапазоне УКВ (156...174 МГц). Занимает полосу 10 кГц	telecom, TF, TLF, G3E/F3E
F3E	Телефония ЧМ. То же, что и G3E (некорректное обозначение)
G2B	ЦИВ на УКВ
F1B	Частотная манипуляция, прием автоматический. Используется для УБПЧ и ЦИВ на ПВ и КВ. Занимает полосу 0.5 кГц	teleprint, telex, NBDP, Sitor, Simplex TOR, TLX

Очевидно, что наиболее важная для пользователя информация содержится в третьем элементе обозначения. При этом в передатчиках для получения одного и того же типа передаваемой информации могут использовать разные виды модуляции.

Например, для УБПЧ (радиотелекс) в передатчиках классическую частотную телеграфию F1B вытесняет J2B - однополосная модуляция с подавленной несущей, в которой для модуляции используется вспомогательная частота (поднесущая) 1700 Гц. Эта поднесущая под действием токовых и бестоковых посылок, поступающих от буквопечатающей аппаратуры, изменяется от 1615 до 1785 Гц (сдвиг частоты равен 170 Гц). На приемном конце такая подмена не ощущается, т.к. спектры излучаемых сигналов практически одинаковы.

Полная классификация типичных излучений и дополнительные характеристики для классификации излучений дается в Приложении S1 часть II Регламента радиосвязи.

В ГМССБ используются следующие типы излучений, приведенные в табл. 2.2.

Распространение радиоволн

Для установления устойчивой радиосвязи необходимо правильно выбрать диапазон используемых частот. В ГМССБ такой выбор осуществляется с помощью специальных программ, входящих в состав судовой радиоаппаратуры. Если же у оператора ГМССБ возникнет необходимость выбора частот для связи самостоятельно, необходимо иметь представление о свойствах радиоволн различных диапазонов и условиях их распространения.

Атмосфера Земли является неоднородной средой. Давление, плотность, температура, влажность и другие параметры в разных объемах воздушного слоя Земли имеют разные значения. В атмосфере содержатся в большом количестве нейтральные и заряженные частицы. По этим причинам скорости распространения радиоволн не одинаковы и зависят от длины волны. Наблюдается преломление и отражение волн на границах слоев атмосферы с разными параметрами, рассеяние (отклонение волн во все стороны по отношению к первоначальному направлению распространения), поглощение электромагнитной энергии, увеличивающееся с увеличением концентрации заряженных частиц.

Радиоволны подвержены дифракции (огибание препятствий, соизмеримых с длиной волны) и интерференции (взаимодействие двух и более волн одинаковой длины).

Толщина земной атмосферы равна десяткам тысяч километров и делится условно на три основных слоя: тропосферу - приземный слой атмосферы, простирающийся до высот 10-14 км, стратосферу - слой до 60-80 км и ионосферу - ионизированный воздушный слой малой плотности над стратосферой, переходящий в радиационные пояса Земли.

В тропосфере и стратосфере давление воздуха, содержание влаги и коэффициент преломления уменьшаются по мере подъема вверх.

Состав воздуха меняется мало. Температура воздуха до высот порядка 20 км понижается, до высот около 50 км несколько возрастает, затем опять понижается и т. д.

Верхние слои атмосферы подвергаются воздействию солнечного излучения, потока заряженных космических частиц, ультрафиолетового излучения некоторых звезд и космической пыли, что вызывает расщепление (ионизацию) нейтральных молекул на электроны и ионы, концентрация которых зависит от высоты.

На высотах 60-90 км в зимнее время днем образуется слой D с низкой концентрацией электронов, не более 10³ эл/см ³. Ночью он распадается вследствие рекомбинации ионов и электронов.

Над слоем D располагается слой E, имеющий на высоте 110-130 км концентрацию электронов 10⁴ эл/см³ в зимнее время, до 10⁵ эл/см³ - в летнее время днем. Иногда на высоте 95-125 км образуется слой с концентрацией электронов в несколько раз выше, чем в слое E. Его называют спорадическим слоем E_s.

Над слоем E имеется слой F, который в летнее время расщепляется на слой F₁ с максимумом ионизации на высоте около 200-300 км и слой F₂ с максимумом ионизации на высоте 350 км. Степень ионизации слоя F₂ различна в летнее и в зимнее время и изменяется в течение суток.

День Ночь

Степень ионизации верхних слоев атмосферы сильно зависит от активности Солнца.

Внутренний пояс находится на расстоянии около 500-1600 км от Земли в области низких широт и простирается до высоты около 9000 км на более высоких широтах. Он состоит в основном из протонов. Внешний пояс радиации начинается на высоте около 13000 км и простирается до высот, равных нескольким радиусам Земли. В нем преобладают электроны.

Земная поверхность, тропосфера и ионосфера оказывают сильное влияние на распространение радиоволн. Распространяющиеся от передатчиков волны разделяют на поверхностные и пространственные.

Поверхностные волны распространяются вблизи поверхности Земли, огибают ее вследствие дифракции, преломления и рассеяния в тропосфере.

Пространственные волны - это волны, излучаемые под разными углами к поверхности Земли, они попадают в ионосферу, претерпевают в ней преломление и отражение на границах с ионосферными неоднородностями.

Километровые волны (l=10¸1 км) распространяются в виде поверхностных и пространственных волн. Поверхностные волны хорошо огибают поверхность Земли, поглощаются сравнительно слабо атмосферой, но очень сильно - поверхностью земли и препятствиями. Радиосвязь на поверхностных волнах осуществляется на сравнительно небольших расстояниях.

Пространственные волны этого диапазона отражаются от ионосферных слоев D (днем) и E (ночью), попадают на поверхность Земли, отражаются и опять попадают в ионосферные слои и т. д.

Условия распространения почти не зависят от сезона, уровня солнечной активности. Мало влияет на них время суток. Для передачи на расстояние свыше 5000 км требуются мощные передатчики и антенны больших размеров.

Гектометровые волны (l=1¸0,1 км) в виде поверхностных волн сильно поглощаются почвой и распространяются на расстояние, не превышающее 1000 км. Пространственная волна днем поглощается слоем D, вечером и ночью отражается от слоя E, при этом дальность связи сильно увеличивается.

Декаметровые волны (l=100¸10 м) распространяются в виде поверхностных волн на расстояния, измеряемые лишь десятками километров, и практического значения не имеют. Волны хорошо поглощаются почвой и препятствиями. Пространственные волны декаметрового диапазона распространяются на любые земные расстояния при сравнительно малой мощности передатчика и широко используются для дальней радиосвязи.

При работе на декаметровых волнах проявляются нежелательные явления: замирание сигналов и радиоэхо, нарушение связи в результате ионосферных возмущений, появление зон молчания.

Зоны молчания (мертвые зоны) - это зоны, расположенные на небольшом расстоянии от передатчика, в которые не попадают поверхностные и пространственные волны.

Явление радиоэха объясняется приходом сигналов передатчика к приемнику двумя путями - кратчайшим и обогнув земной шар с противоположной стороны.

Замирание объясняется сложением волн, приходящих в пункт приема разными путями с разными фазами. Беспрерывно изменяются высота и степень ионизации ионосферы, длина пути волн, а следовательно, и их фаза. В результате происходит периодическое ослабление (когда волны в противофазе) и усиление сигнала (когда волны в фазе) в месте приема. Для ослабления влияния замирания и радиоэха применяются направленные антенны .

Волны короче 10 м ионосферой не отражаются, а пронизывают ее насквозь и уходят в космос, поэтому для связи используются только поверхностные волны, которые не в состоянии огибать препятствия в виде гор и даже больших зданий. Они распространяются в пределах прямой видимости на расстояние A:

,

где H - высота антенны береговой УКВ станции,

h - высота судовой антенны .

H h	10 м	30 м	100 м
4 м	13 миль	19 миль	30 миль

За счет небольшой рефракции дальность связи незначительно превышает расчетную. Иногда возможны такие состояния атмосферы, при которых коэффициент преломления по мере подъема вверх изменяется в большей степени, чем в нормальных условиях. Это явление называется сверхрефракцией. Радиоволны могут распространятся на расстояния в десятки раз больше расстояния прямой видимости.

На распространение радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов оказывают большое влияние метеорологические условия. Они поглощаются и рассеиваются в атмосфере, особенно во время дождя или тумана.

Преимуществом волн короче 10 м является полное отсутствие замирания и помех при их приеме. При малых размерах антенны обеспечивается большая направленность излучения и приема.

В действительности из одной точки можно связаться с конкретной радиостанцией в нескольких диапазонах и окончательный выбор частоты производится с учетом помех от соседних радиостанций, атмосферных помех, замирания, мощности передатчика корреспондента и т.д.

Для практической радиосвязи с учетом параметров судовой приемо-передающей аппаратуры ГМССБ можно при выборе диапазонов частот ориентироваться на табл. 2.3.

Таблица 2.3

Дальность связи	л е т о	з и м а
Расстояние до приемной р/ст. (в морских милях)	день	ночь	день	ночь
до 20 - 30	УКВ	УКВ	УКВ	УКВ
до 150 - 200	ПВ	ПВ	ПВ	ПВ
300...600	КВ-6	КВ-4	КВ-4	ПВ
1000...1500	КВ-12	КВ-8	КВ-8	КВ-6
2000...3000	КВ-16	КВ-8	КВ-12	КВ-8
4000...5000	КВ-22	КВ-8	КВ-16	КВ-8