无线电路的方向和距离

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无线电工作者要完成通信任务,不能依靠没有把握的肓目通信方法。要通信比较有把握,首先须掌握无线电路的方向和距离。

电路的分类

任何两地间用无线电通信,就构成了一条“无线电路”。因为各电路的距离方向不同,通信的难易也不同。我们根据苏联M·多卢哈诺夫在“电波传播”一书里的分析,可将无线电路分成三大类:

第一类:包括一次电离层反射的各种方向的电路,和大致沿子午线有两次电离层反射的电路(图1)。这种电路的特点是不可能有一反射点受日光直射,而另一反射点在深夜时间,反射点在同一子午线上,按电离程度来说,总可以有某些频率能在各反射点都顺利反射,而被电离层吸收的能量又很小(注意频率愈高的电波被电离层所吸收的能量愈小)。所以在任何季节用简单的频率组合(两个或至多三个不同频率),就可以维持昼夜通信。如只有一个反射点(相当于距离在3500公里以内),时常用两个频率,就可以维持24小时工作,这类电路是最易维持通信的电路。

图1
图1 🔍原图 (560×594)

第二类:包括数次反射,距离为任何值,方向仍大致沿同一子午线的电路(图2),特点是各反射点阳光照耀的程度有较大的差别,当部分反射点在黑夜而其余在白昼时,须采用“中间频率”,就是介于反射点均在黑夜或均在白昼时所用频率之间,因此电波传播时,受电离层吸收的耗损较大,这类电路较难维持。

图2
图2 🔍原图 (400×581)

第三类:包括方向大致沿纬度圈,距离较远的无线电路(图3),特点是各反射点经常处在极不同的昼夜时间之内,因此要选择各点能同时反射而吸收损失又较小的频率更困难,频率还须经常变换。因此这类电路,最难维持。

图3
图3 🔍原图 (540×420)

根据以上的分析,我们可以看出无线电路的距离和万向,是两个十分重要的因素。

通信距离和方向

通信距离和方向,是可以根据两地的地理位置来决定的。图4表示地球上相互通信的两点a和b,a⌒b弧线长就是两点间的距离。a到b点的“方向”是指从a点以正北极为准量至b点的球面角∠Nab,同样b到a的“方向”就指球面角∠Nba。这两个角并不相等。所以从甲地到乙地的“方向”并不等于乙地到甲地的“方向”。无线电路的“距离”和“方向”就是这样的意识。

图4
图4 🔍原图 (340×468)

上面所说的通信方向是贴着地球表面量出来的球面上的角度。在图5上看起来,上面所说由a到b的方向,就是ad线所指的方向,由b到a就是bf线所指的方向。另一方面,无线电的电磁波是靠电离层反射传到对方的,从a点到b点还要有一定的仰角Δ,因为电离层反射点恰在ab两点的中央,所以由b点到a点的仰角也是Δ。这个仰角的大小,主要决定于通信距离a⌒b,和电离层的高度也有相当的关系。

图5
图5 🔍原图 (693×340)

在通信的时候,方向或仰角不对,都不可能保证完成通信任务,要准确的求通信方向或偶仰角,可以根据两地的经纬度数值,用球面三角法计算。我们对这种计算方法不想在这里来作介绍。下面我们介绍一种相当实用的方法,就是“地球仪法”。

地球仪是缩小了的地球的模型(图6),上面绘有世界地图;并绘有纬度圈、子午线圈和南北极。在地球仪上可以按经纬度找到任仍地点,普通地球仪直径约20公分。

图6
图6 🔍原图 (313×454)

剪一块直径约了7.5公分的图纸,从圆纸的中心绘一直线到圆线的边界,用一小针穿过圆纸的中心,将圆纸钉在地球仪上的甲地。另用一张有直边的纸,充当引向直线,转动圆纸使它上面绘好的直线引伸后恰好对准正北极的方向,对准后另加一小针将圆纸钉牢。这时再在圆纸上利用同一张纸的直边对准乙地,顺直边在圆纸上绘一条线,这样圆纸上已经有了两条直线,它们之间的夹角,就是甲地到乙地的方向角。

仍用同一张纸的直线边,贴在地球仪上,使它通过甲乙两地;记上这两点。这两点在纸上的直线距离,就代表甲乙两地的球面距离,假设直线距离是d,地球仪半径是r,那么两地间的距离就是:

甲乙两地距离=6370dr公里。

上式里d和r须用同样的单位,好比r用公分,d也要用公分。

用地球仪决定方向和距离的方法,虽不够十分准确,但简单迅速对实际工作极有帮助。

天线的仰角

图7
图7 🔍原图 (1239×861)

有了距离求仰角的方法,我们介绍上面的图7,一找即得。打比距离为2500公里,取电离层的平均高度为300公里,通信仰角就应当是7度(图8)。如果距离超过3500公里,就用距离的一半来找仰角,好比距离是5000公里,就应当按2500公里在图上找仰角,结果还是7度(图9),知道了方向和仰角之后,我们的收发信天线就应当分别对准这个方向和仰角。用定向天线通信的时候,更应当注意方向和仰角问题,否则愈定向收发效果愈差。有时候一条电路,用了很好的鱼骨形定向收信天线,接收效果还不如一付偶极天线好,可能就是这个道理(图10)。因些要使一条无线电路畅通,先决的问题就是要能够切实掌握所用天线的方向角和仰角,各种天线按设计构造的不同,有不同的方向角和仰角,好比一付最简单的半波偶极式天线(图11),离开地面半波长高,它幅射电磁波最大的方向和天线导线相垂直,如果没有把最大的方向对准对方,差10度就等于约把发信机的输出电力打九折,差20度就要打六折。它的仰角是30度幅射最大,如果差10度就要打八折,差20度就要打0.25折。仰角和方向的重要是很明显的。(曙生)

图8
图8 🔍原图 (313×280)
图9
图9 🔍原图 (600×307)
图10
图10 🔍原图 (1121×891)
图11
图11 🔍原图 (500×369)
图12
图12 🔍原图 (337×468)

(为阅读便利起见,本文各附图中将电离层都绘成一条环带,事实上电离层是环包整个地球的——编者)