§ 10.2. Промышленные и атмосферные помехи

Источниками промышленных помех являются, во-первых, различные электроустановки, работа которых сопровождается искрением, и, во-вторых, радиостанции, излучающие высшие гармоники основной частоты, попадающие в рабочий диапазон более коротковолновых станций. Промышленные помехи особенно существенны в больших городах, где они определяют условия приема в диапазоне 1÷100 МГц. На более коротких волнах уровень промышленных помех, как правило, уменьшается. Уровень промышленных помех в каждом конкретном случае определяют с помощью специальных измерителей. Промышленные помехи стремятся подавлять в месте их возникновения путем применения фильтрации и экранирования, препятствующих как излучению радиоволн, так и распространению их по питающим проводам.

Основным источником атмосферных помех являются грозы. Во время грозового разряда возникает мощный импульс тока, носящий апериодический характер или характер затухающих колебаний и имеющий длительность τ_г = 0,1÷3 мс. Такой импульс создает непрерывный спектр частот, причем амплитуда синусоидальных составляющих спектра убывает обратно пропорционально частоте. Наибольшего значения амплитуда достигает на частоте f_г =1/τ_г, т. е. в интервале частот 300÷10000 Гц. В случае, когда помеха создается грозой, происходящей недалеко от приемного пункта (местной грозой), интенсивность помехи уменьшается обратно пропорционально частоте.

Но основным источником помех являются грозы, происходящие в течение круглого года в экваториальных районах земного шара, - очагах грозовой деятельности. Частотная зависимость интенсивности помех, создаваемых очагами грозовой деятельности, иная, чем от местных гроз, так как она определяется еще и условиями распространения радиоволн от места возникновения помехи до точки приема.

Радиоволны различной длины, возникающие во время грозового разряда, распространяются подобно волнам соответствующих диапазонов. Действительно, измерения показали, что в ночные часы уровень помех выше, чем в дневные. Особенно резко это проявляется в диапазоне средних волн. В диапазоне коротких волн в ночное время уровень помех выше на волнах длиной более 30 м, а в дневное - на волнах короче 20 м. На УКВ сказываются помехи только от местных гроз. Интенсивность помех уменьшается с повышением географической широты.

Для определения медианного уровня интенсивности грозовых помех в данном пункте земного шара пользуются картами атмосферных помех. Карты распределения атмосферных помех составлены на основании многочисленных измерений уровня помех для четырех времен года и для шести часовых интервалов времени суток (00-04, 04-08, 08-12, 12-16, 16-20, 20-24). На карте нанесены уровни равных помех в относительных единицах на частоте 1 МГц (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Карта распределения уровня атмосферных помех в относительных единицах для частоты 1 МГц

Для определения яркостной температуры помех во всем диапазоне частот имеются графики. Пример такого графика для дневных часов приведен на рис. 10.2. Определяя по карте уровень помех в относительных единицах и далее пользуясь графиком рис. 10.2, по кривой, относящейся к полученному уровню помех, находят яркостную температуру помехи на интересующей частоте, отнесенную к Т = 288 К в децибелах. Затем по формуле (10.7) подсчитывают Т_атм, а но формуле (10.1) - медианное значение мощности атмосферных помех на входе приемника.

Рис. 10.2. Зависимость температуры атмосферных помех (в децибелах по отношению к 288 К) от частоты

В диапазонах СДВ, ДВ и СВ, где интенсивность атмосферных помех наиболее высока, применяются ненаправленные или слабонаправленные антенны, для которых D₂ ≈ 1, F(ξ, χ) ≈ 1, а источник помехи можно считать равномерно распределенным. Тогда T_атм = Т_я. Отклонения величины мощности атмосферной помехи от медианного значения меняются от года к году и в пределах сезона случайным образом и подчиняются нормально-логарифмическому закону распределения.

Радиоволны, создаваемые грозовыми разрядами, оказалось возможным использовать для наблюдения за грозами и их предупреждения. Для этого осуществляют радиопеленг грозовых разрядов и определяют место и направление движения грозы, причем такие наблюдения можно вести на расстоянии до 4000 км.

Другой вид помех создается грозой для работы радиолокационных станций. Как говорилось выше (см. гл. 3), сантиметровые волны рассеиваются капельками воды, и при работе радиолокационной станции на экране индикатора наблюдаются сигналы, отраженные от грозовых облаков. Помимо этого, капельки воды в грозовых тучах обладают электрическими зарядами разных знаков. При столкновении таких капель происходит разряд, являющийся источником электрического колебания. Разряд имеет место и при падении капель на Землю. Этот вид помех отрицательно сказывается на работе радиолокационных станций.

В северных областях помехи радиоприему создаются частичками снега и льда, которые во время буранов несутся с большими скоростями, при этом электризуются и создают искрение. Уровень таких помех невысок и пропорционален силе ветра, но они проявляются в широком спектре частот, в том числе на УКВ.