*** PATRON MEDIALNY: BABICKI PORTALIK INTERNETOWY ***


- STRONA GŁÓWNA -

- BABICKI PORTALIK INTERNETOWY -


24 - NADAJNIK W BABICACH

ZDJĘCIA I OPISY - IRENEUSZ DOBIECH


W niniejszej części podaję minimum wiadomości o właściwościach fal kilometrowych, zastosowanych w Transatlantyckiej Centrali Radiotelegraficznej. Wiadomości te uzasadniają ich użycie w latach dwudziestych dla zapewnienia dalekosiężnej łączności radiowej.

24 WŁAŚCIWOŚCI FAL RADIOWYCH
BARDZO NISKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Fale radiowe jakie wytwarzane były przez alternatory Alexandersona, miały częstotliwość rzędu 20 kHz,
a więc zgodnie z akceptowanym podziałem częstotliwości, zalecanym przez Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
mieściły się w przedziale fal niskich, obejmującym zakresy od 1 do 5, Tabela 1.

Tabela 1

nr nazwa zakres częstotliwości długość fali skrót ang.

1. ultra niskie 3...30 Hz 100 000...10 000 km ULF (Ultra Low Freq)

2. ekstremalnie niskie 30...300 Hz 10 000...1000 km ELF (Extremely Low Freq)

3. skrajnie niskie 300...3000 Hz 1000...100 km ELF (Voice Freq)

4. bardzo niskie 3...30 kHz 100...10 km VLF (Very Low Freq)

5. niskie 30...300 kHz 10...1 km LF (Low Freq)

Zakres 4 obejmujący fale o częstotliwościach od 3 kHz do 30 kHz,  nazywany jest zakresem bardzo niskich częstotliwości VLF (Very Low Freq)
i bardzo dużych długościach fal od 100 km do 10 km.

Rozróżnianie tak wielu zakresów w obszarze niskich częstotliwości stało się kłopotliwe i wielu badaczy używa obecnie w publikacjach,
uproszczony, ale powszechnie stosowany, podział w zakresie niskich częstotliwości, Tabela 2.

Tabela 2.

1. ultra niskie ?...3 Hz ?...100 000 km ULF (Ultra Low Freq)

2. ekstremalnie niskie 3...3000 Hz 100 000...100 km ELF (Extremely Low Frq)

3. bardzo niskie 3...30 kHz 100...10 km VLF (Very Low Freq)

Wówczas fale o częstotliwości 20 kHz mieszczą się w zakresie 3, zwanym zakresem bardzo niskich częstotliwości VLF (Very Low Freq)
i fal kilometrowych.

Należy zaznaczyć, że konsekwencją bardzo dużego zakresu użytecznych częstotliwości radiowych, jest znaczne zróżnicowanie ich właściwości.
Dekadowy podział częstotliwości jest dogodny, lecz zupełnie formalny, ponieważ nie wynika z naturalnych właściwości fal różnych zakresów.

Atmosfera jest podstawowym ośrodkiem w którym wykorzystuje się radiokomunikację.
Jej budowa i zjawiska w niej zachodzące mają zasadniczy wpływ na rozchodzenie się fal radiowych.
Tylko w niektórych przypadkach mamy do czynienia z propagacją fal w przestrzeni swobodnej (okołoziemskiej).

W wielkim uproszczeniu w atmosferze można wyróżnić, rys. 1, dwie istotne dla radiokomunikacji warstwy:
troposferę i jonosferę, przedzielone dość obojętną stratosferą.

Rys. 1 Schemat ilustrujący propagację fal radiowych [2].

Troposfera rozciąga się od powierzchni Ziemi do wysokości od około 10 km nad biegunami, a do 18 km nad równikiem.
Charakteryzuje się stałym składem powietrza i spadkiem temperatury z wysokością. Propagacja fal w troposferze jest silnie uzależniona
od zjawisk meteorologicznych. Fale radiowe mogą być w niej tłumione i rozpraszane w stopniu zależnym od zakresu.
Może w niej zachodzić refrakcja, czyli odchylenie toru fali od linii prostej, która może być dodatnia (w stronę Ziemi) lub ujemna.
Istnieje też superrefrakcja, czyli refrakcja nadkrytyczna, przy której promień zakrzywienia toru fali jest mniejszy od promienia Ziemi.
Fala wraca wtedy na powierzchnię Ziemi.

Jonosfera jest znacznie bardziej skomplikowanym obszarem. Jest ona mocno zjonizowaną,
przez promieniowanie słoneczne częścią atmosfery, znajdującą się na wysokości powyżej 60 km nad powierzchnią Ziemi.
Oprócz słońca czynnikami jonizującymi są promieniowane kosmiczne i pył kosmiczny wchodzący w kontakt z atmosferą.

W jonosferze wyróżniono szereg warstw o różnych właściwościach. Ich grubość zmienia się zależnie
od intensywności czynników jonizujących, szczególnie dobowej.

Zasadniczo fale radiowe odbijają się od jonosfery. Fale długie, wskutek bardzo małego tłumienia w gruncie,
który dla tego zakresu zachowuje się praktycznie jak przewodnik, oraz dużej dyfrakcji,
czyli zdolności ich uginania się i dzięki temu omijaniem przeszkód, rozchodzą się na dość duże odległości w postaci fali powierzchniowej.
Jednakże już w odległości 1000 - 2000 km od nadajnika natężenie pola fali jonosferycznej przewyższa natężenie pola fali powierzchniowej.
Tak więc rozchodzenie się fal radiowych o długościach 10 km - 300 km na duże odległości,
można rozpatrywać jako rezultat ich rozprzestrzeniania się pomiędzy dwoma odbijającymi koncentrycznymi kulistymi powierzchniami,
utworzonymi odpowiednio przez powierzchnię ziemi i dolną warstwę jonosfery.

Warunki propagacji fal długich ulegają małym i powolnym zmianom w czasie, co jest dużą zaletą łączności długofalowej.
Dzięki temu łączność radiowa z wykorzystaniem tych fal jest nie zawodna, mimo pewnych wahań warunków ich propagacji w rytmie dobowym,
pór roku, rocznym i jedenastoletnim (okres zmian aktywności słonecznej). W związku z dużym pochłanianiem fal długich przy odbiciu
od jonosfery, do łączności radiowej na duże odległości z wykorzystaniem tych fal, konieczne są silne nadajniki. Tak więc można powiedzieć,
że zakres fal długich posiada stabilne warunki rozchodzenia się energii elektromagnetycznej.

Dlatego też można stwierdzić, że wybory jakie zostały dokonane, dotyczące alternatorów: użycie dużej ich mocy
i z konieczności wytwarzające ciągły sygnał o niskiej częstotliwość, dla dalekosiężnej łączności były wówczas optymalne.

Przytoczę kilka informacji dotyczących omawianego problemu, uzyskanych na drodze eksperymentalnej, pochodzących z lat 1920,
jakie udało mi się  znaleźć w [7]. „Podczas eksploatacji maszynowych generatorów wysokiej częstotliwości o mocy od 2 do 600 kW
i częstotliwości  od 18 do 50 kHz, po osiągnięciu wystarczającego poziomu odbieranego sygnału, stabilność łączności nie zależy o pory roku,
oddziaływania słonecznego i pogody. Już w 1918 roku stwierdzono, że możliwe jest nawiązanie łączności z antypodami,
t.j. na odległościach równych maksymalnej odległości  po maksymalnym okręgu powierzchni globu ziemskiego ( 20.000 km.).
Głównymi niedostatkami zakresu długich kilometrowych fal są, po pierwsze, bardzo skomplikowane, ciężkie i trudne
w eksploatacji urządzenia do wytwarzania i wypromieniowania tych fal, po drugie, mała liczba możliwych kanałów łączności
bez wzajemnego ich oddziaływania. Przytoczono rysunek, rys. 2, na którym pokazano wykorzystanie zakresu częstotliwości
od 10 d0 100kHz w latach 1930 – 1940.

Rys. 2 Wzrost liczby kanałów i liczby wykorzystywanych fal kilometrowych  od 3000 do 30000 m w latach 1930 – 1940 [7].

Wpływ pory roku, czasu doby i warunków geo - słonecznych jest w tym zakresie tym większy, im wyższa jest częstotliwość.
Rys. 3 ilustruje dobową zmianę natężenia pola dla trzech długofalowych radiostacji wykorzystujących różne częstotliwości podczas transmisji
na trasie o długości ok. 5000 km na północnej części oceanu atlantyckiego.

Rys. 3 Dobowa zmiana natężenia pola długofalowych stacji w miesiącu styczniu na trasie 5000 km.”[7]

Badania przeprowadzone w styczniu wykazały, że podczas gdy natężenie pola na częstotliwości 54.5 kHz w ciągu dnia maleje
do wartości 2 mkV/m, na częstotliwości 17.3 kHz  pozostaje podczas całej doby na odpowiednio wysokim poziomie.
Potwierdzają one wnioski jakie są podawane w tej dziedzinie we spółczesnej literaturze [1– 6].

Oprócz wymienionej zalety, należy wspomnieć, że fale kilometrowe charakteryzują się zdolnością głębokiego przenikania w morską wodę,
co umożliwiało wykorzystanie ich do łączności z łodziami podwodnymi będącymi w zanurzeniu.
Przy przechodzeniu takiej fali w głąb wody pole fali podlega silnemu osłabieniu wskutek efektu, analogicznego do efektu obserwowanego
w metalowych przewodnikach. Głębokość wnikania w morską wodę określa się jako głębokość, na której następuje osłabienie pola
w stosunku jednego nepera (8.7 decybeli), w stosunku do pola na powierzchni wody [8]. Obliczenia wykazują, że takie osłabienie zachodzi
na głębokości 2 m lub 4.3 decybeli na metr.

Jak podano w [9] „fale  bardzo długie mogły odbierać okręty podwodne przebywające na głębokości od kilku do kilkudziesięciu metrów.
Jako ciekawostkę można potraktować fakt, iż Niemcy do łączności z okrętami podwodnymi wykorzystywali
polską długofalową stację nadawczą w Babicach.”

Literatura.

[1] http://www.oa.uj.edu.pl/J.Kubisz/elf/W2-Pola%20ELF.htm

[2] http://heading.pata.pl/prop1.htm

[3] http://www.elektronikjk.republika.pl/s.html

[4] http://pl.wikipedia.org/wiki/Promieniowanie_elektromagnetyczne

[5] http://faleelektromagnetyczne.republika.pl

]6] http://portalwiedzy.onet.pl/33073,,,,fale_elektromagnetyczne,haslo.html

[7] Rozprzestrzenianie fal radiowych (Razprostranienie radiowołn), W. N. Kessenih, Moskwa 1952.

]8] Rozprzestrzenianie długich i ultra długich fal radiowych (Razprostranienie dlinnych i swierch dlinnych radiowołn).
     Zbiór artykułów pod redakcją W. B. Piesrtriakowa, Moskwa 1960.

[9] http://www.swiatradio.com.pl/archiwum/2002/ubot.htm

Ireneusz Dobiech, maj 2012 r.

CIĄG DALSZY NASTĄPI


- STRONA GŁÓWNA -

- BABICKI PORTALIK INTERNETOWY -



PATRONI MEDIALNI TEJ STRONY


BABICKI PORTALIK INTERNETOWY

www.babice.waw.pl

NAJSZYBSZE INFORMACJE LOKALNE JAKIE MOŻNA ZNALEŹĆ W SIECI


GONIEC BABICKI - NIECODZIENNIK INFORMACYJNY

www.goniecbabicki.pl

NIEZALEŻNY MIESIĘCZNIK SPOŁECZNOŚCI LOKALNEJ


© 2009-2013 "firestarmedia"
stronę najlepiej oglądać w rozdzielczości 1024 x 768 w trybie true color

Wszelkie prawa zastrzeżone.
Rozpowszechnianie, utrwalanie, reprodukowanie bez pisemnej zgody Autora, nie jest dozwolone.


  statystyka