Проф. М. А. Бонч-Бруевич.
Как известно, успешность применения коротких волн для коммерческого радиосообщения в первое время подверглась большому сомнению по различным поводам и в особенности потому, что короткие волны обладают крайне неустойчивой и резко меняющейся силой приема, так называемыми фэдингами.
В настоящее время уже выработан ряд способов, которые в значительной мере ослабляют влияние фэдингов, а в некоторых случаях и совершенно их устраняют. Изучение явлений фэдингов выяснило, что они бывают двух родов: первые — медленные, зависящие от изменения поглощения электрических волн в атмосфере и от значительных нарушений условий их преломления в атмосфере. В частности сюда могут быть отнесены те изменения силы приема, которые испытывают различные волны втечение суток.
Как известно, для более коротких волн — от 10 до 25 м — наилучшими условиями прохождения являются дневные условия, когда атмосфера сильно ионизирована солнечным светом; в ночное время или при слабом действии солнца эти волны недостаточно преломляются и уходят за пределы атмосферы.
Волны более длинные — от 40 до 100 м — требуют для своего прохождения условий меньшей ионизации и поэтому лучше проходят зимой и ночью. В сильно ионизированном газе эти волны быстро поглощаются, и таким образом они теряются внутри самой атмосферы.
Если пользоваться какой-либо одной волной, то втечение суток сила приема потерпит изменения от полного ноля слышимости до некоторого максимума, причем как появление, так и прекращение хорошей слышимости обычно наступает не сразу, а после нескольких колебаний.
Наблюдаются и отступления от приведенного правила, когда, например, в ночное время на значательных расстояниях имеют прохождение волны более короткие, а более длинные не проходят. Все эти явления так или иначе связаны со степенью ионизации верхних слоев атмосферы и с высотой этих ионизированных слоев вал самой поверхностью.
Тщательное изучение, какие волны и в каких условиях проходят между двумя данными пунктами, позволяет выбрать 2 или 3 волны, обеспечивающие связь втечение круглых суток или более или менее значительной доли суток.
Фэдинги второго рода дают быстрое и кратковременное изменение силы приема. Прием может втечение нескольких минут, нескольких секунд, а иногда даже и долей секунды измениться от максимальной слышимости до полного исчезновения.
То читатели, которые принимают радиотелефонию на коротких волнах, должны быть хорошо знакомы с этого рода фэдингами, так как они обычно отравляют все удовольствие слушать музыку на коротких волнах. В настоящее время выяснено, что эти фэдинги происходят вследствие наложения друг на друга волн, пришедших от передающей станции различными путями. Это явление носит название интерференции волн. Для пояснения его обратимся к рис. 1.
Положим А — передатчик, В — приемник, и положим, что вследствие атмосферных условий волны от передатчика до приемника могут итти 2 путями: более коротким ACB и более длинным ADB. Дойдя до приемной станции, обе волны сложатся и дадут некоторое общее действие на приемник. Сложение волн может привести или к взаимному усилению их или, наоборот, к взаимному ослаблению. Действительно, положим, что на расстоянии ACB укладывается Н полуволн, а на расстоянии ADB — М полуволн. Если разность между числами М и Н будет число четное, то это будет означать, что в то время когда по первому пути, до приемника дошла положительная полуволна, то такая же положительная полуволна дойдет и по второму пути, и, следовательно, их действие сложится. Если же эта разность будет нечетным числом, то в то время, когда по одному пути придет положительная полуволна, по другому придет полуволна отрицательная. В этом случае действие обеих волн будет вычитаться, что приводит или к ослаблению приема, или к его полному уничтожению.
Для того чтобы выяснить сказанное, на рис. 2 показан ход волны от передающей станции А к двум приемным станциям В и Д, причем путь волн изображен рядом черточек и промежутков, соответствующих положительным и отрицательным полуволнам.
На рисунке видно, что в то время как на станции В происходит взаимное усиление действия обеих волн, на станции Д эти волны, наоборот, взаимно ослабляются. Несложным рассуждением можно также показать, что в то время как в какой-нибудь точке земной поверхности пришедшие волны дали, например, взаимное ослабление, невдалеке от этой точки можно найти пункт, где в тот самый момент эти волны дадут взаимное усиление. Если бы в какой-нибудь момент мы измерили силу приема одновременно в большом числе точек на некоторых участках земной поверхности, то оказалось бы, что вследствие описанного явления интерференции получились бы районы или полосы с сильным приемом, чередующиеся с районами или полосами ослабленного приема. При малейших изменениях в длине дуги у той либо другой волны, происходящих вследствие незначительных изменений в атмосфере, полосы интерференции испытывают перемещение (перебегание) по земной поверхности, что и вызывает в каждой точке этой поверхности изменение силы приема. Действительная картина еще более сложна, так как волны могут приходить не только двумя, но и несколькими путями и интерферировать друг с другом. Интерференционные фэдинги могут быть, видимо, значительно ослаблены при использовании направленных приемных антенн, имеющих значительное протяжение и захватывающих одновременно районы сильного и слабого приема.
При передаче телеграфных сигналов влияние фэдингов может быть ослаблено, если применяются приемники с "насыщением". Такой приемник рассчитывается на некоторую минимальную силу сигнала и устраивается таким образом, чтобы увеличение силы сигнала уже не отражалось на слышимости. Очевидно, что при таком устройстве фэдинги не будут замечаться в приемнике до тех пор, пока приходящий сигиал не сделается слабее некоторого минимума.
Применение приемника с насыщением значительно улучшает условия телеграфной работы, но не может обеспечить от фэдингов прием модулированных по амплитуде колебаний при радио-телефонии и при передаче изображений, так как очевидно, что в этих условиях приемник должен иметь возможность полностью следить за изменением амплитуды. Однако и при телефонном приеме могут быть применены приемники с насыщением, если передача происходит особыми способами, например, можно модулировать не амплитуду передатчика, а длину его волны, и устроить такой приемник, который работает по описанному принципу с насыщением и в одном из каскадов которого модуляция волны превращается в модуляцию амплитуды уже на самой приемной станции.
Фирма Телефункен пытается применить следующий очень интересный способ для избавления от фэдингов при передаче изображений. Как известно, при передаче изображений на приемной и передающей станциях имеются два валика, которые двигаются совершенно синхронно и в каждый момент занимают на передающей и приемной станциях одинаковое положение.
На приемной станции устраивается особый аппарат, который изменяет усиление приходящих сигналов при каждом обороте валика, другими словами, если сигнал ослаблен фэдингом, то этот прибор автоматически увеличивает усиление втечение одного оборота валика и наоборот, если сигнал усилен фэдингом, то усиление автоматически уменьшается.
Контроль силы приема достигается следующим образом: на валике передающей станции имеется серая полоска, которая проходит при каждом обороте валика перед фотоэлементом. Так как эта серая полоска всегда имеет один и тот же цвет, то на приемной станции она всегда должна выразиться сигналом определенной силы. Если сигнал в действительности оказался большей или меньшей силы, то это значит, что он искажен фэдингом. Таким образом, в этом способе делается попытка корректировать фэдинги при каждом обороте приемного валика, т. е. через доли секунды.
Однако наиболее радикальным методом борьбы с фэдингами является американский способ, который заключается в следующем: прием ведется сразу на нескольких антеннах, например на 3 антеннах, расположенных относительно далеко одна от другой. Каждая из этих антенн связана со своим приемником, усилителем и детектором. Каждый из этих приемников порознь испытывает влияние интерференционных фэдингов и поэтому сила тока после детектора непрерывно изменяется. Однако для различных приемников фэдинги получаются в различное время. Вследствие этого, когда в одной антенне детекторный ток уменьшается, в другой антенне он, наоборот, увеличивается. Таким образом, складывая токи, приходящие после детектирования от всех трех приемников, получают значительное постоянство приема.
