2.2 Особенности распространения радиоволн

Расстояние, на  котором возможно осуществление радиосвязи, зависит от ряда факторов: от выбранной частоты, мощности передатчика, чувствительности приемника, параметров антенн, условий распространения радиоволн и т.д. Если принять во внимание, что судовое радиооборудование имеет оптимальные характеристики, то можно отметить, что основным фактором, влияющим на дальность радиосвязи, является рабочая частота. 

Распространение радиоволн сильно зависит от свойств атмосферы. Нижняя, наиболее плотная часть атмосферы называется тропосферой, и простирается до высоты 10-12 км. Выше расположена стратосфера, верхняя граница которой лежит на высоте 60-80 км. Далее находится ионосфера, которая характеризуется малой плотностью газа. Под действием солнечной радиации молекулы газа ионизируются. Ионизированный газ обладает свойствами электропроводности и может отражать радиоволны. Ионосфера неоднородна: некоторые ее слои ионизированы наиболее сильно. Имеются три основных слоев ионосферы: D, E и F. 

Степень ионизации атмосферы сильно зависит от интенсивности солнечной радиации и изменяется в различное время суток и года. Днем и в летнее время проводимость и толщина ионизированных слоев увеличивается, а ночью и в зимнее время степень ионизации уменьшается. Слои Е и D ночью исчезают, а слой F днем делится на два слоя: F1 и F2. Более низкие частоты отражаются нижними слоями ионосферы, а более высокие частоты проходят сквозь нижние слои и отражаются более высокими слоями. Частоты выше 30 МГц проходят через все слои ионосферы.

 Рассмотрим особенности распространения радиоволн различных диапазонов и их использование в морской радиосвязи.

 1) НЧ (LF) - длинные волны, используются для приема радивещательных передач, а также передач станций специальных служб (точного времени, метеосводок и т.д.). Дальность действия составляет 2000-3000 км, за счет хорошего огибания поверхностными волнами земной поверхности (дифракции). Пространственные волны не используются, из-за сильного поглощения и плохого отражения в ионосфере. Связь стабильна и не зависит от времени года и времени суток.

 2) СЧ (MF) - средние волны, в основном используется для связи при бедствии и для обеспечения безопасности, а также передач системы NAVTEX. Средние волны сильно поглащаются землей и ионосферой (слоем D), особенно днем. Вечером после захода солнца слой D исчезает и пространственный луч отражается от слоя F и возвращается на землю. Ночью и зимой связь дальше, чем летом и днем из-за уменьшения поглащения радиоволн в ионосфере (ночью), и уменьшения влияния атмосферных помех (зимой). Дальность устойчивой надежной связи 100-150 миль.

 3) ВЧ (HF) - короткие волны, широко используются в МПС для связи в случаях  бедствия и безопасности, для приема информации по безопасности мореплавания (MSI),  а также для коммерческой радиосвязи. Короткие волны сильно поглащаются землей при распространении вдоль земной поверхности, однако хорошо отражаются от земли и ионосферы. Дальнее распространение коротких волн иногда происходит путем последовательных отражений от земли и ионосферы. Днем более низкие частоты коротковолнового диапазона сильно поглащаются слоями D и Е, а ночью, когда ионизация слабее, более высокие частоты слабо отражаются от слоя F, проходя сквозь него. Как правило днем лучше  использовать более короткие  волны  (8-25Мгц),  ночью более длинные волны (4-8мгц). Дальность доходит до нескольких тысяч километров.

 4) УКВ (VHF) - метровые волны используются для телефонной связи между  судами,  судами  и  портовыми службами. Связь при бедствии осуществляется с помощью ЦИВ (70 канал) и телефонии (16 канал). Дальность 20-30 миль. Поверхносные волны не огибают земную поверхность, а пространственные не отражаются от ионосферы, проходят сквозь нее и уходят в космос.

 5) УКВ (UHF) - дециметровые волны используются для спутниковой связи, излучения сигналов АРБ систем Cospas-Sarsat и Inmarsat. 

6) УКВ (SHF) - сантиметровые волны используются в радиолокации, излучение сигналов SART. Дальность - прямая видимость

Все используемые в МПС частоты (кроме аварийных) подразделяются на частоты вызова и рабочие частоты.  Частоты вызова предназначены для передачи начальных вызовов и информации, касающейся установления связи между станциями с последующим переходом для обмена сообщениями на рабочие  частоты. Причем рабочую частоту для обмена назначает ведущая станция, то есть при связи в направлении судно-берег (или берег-судно) береговая станция,  а при связи в направлении судно-судно вызывающая судовая станция.

Рабочие частоты могут быть как парные,  так и не парные. В случае парных частот каждой частоте передачи строго соответствует определенная  частота приема.  Парные частоты обычно присваиваются береговым станциям. В случае непарных частот станции могут по взаимному согласию использовать произвольные комбинации передающих и приемных частот, выделенных станциям МПС для используемого вида связи (ТЛГ, ТЛФ, УБПЧ, и т.п.).

 

 Передающая и приемная частоты в совокупности образуют частотный канал - участок частотного спектра, на котором обеспечиваются передача и прием информации.

 Существует три способа связи для обмена информацией :

Симплексная связь - способ связи, при котором передача возможно попеременно в каждом из двух направлений канала связи.

Дуплексная связь - способ связи, при котором передача возможна одновременно в обоих направлениях канала связи.

Полудуплексная связь - способ симплексной связи на одном конце линии и дуплексной связи на другом.

 Способы дуплексной и полудуплексной связи требуют применения двух частот при радиосвязи, способ симплексной связи может осуществляться с одной или двумя частотами.

Правила, касающиеся использования частот в МПС, изложены в “Руководстве по радиосвязи МПС и МПСС”. Там же указаны полосы частот, выделенные МПС для использования береговыми и судовыми радиостанциями (по видам связи), а также приведены таблицы частот и каналов (вызывных и рабочих).