"Радио Всем", №13, май, 1930 год, стр. 317-320

И. ПРАСОЛОВ и А.СТЕНИПАНИН

СИЛА ПОЛЯ И СИЛА ПРИЕМА

Напряженности электрического поля, с которыми и приходится практически иметь дело при радиоприеме, составляют десятичные, стотысячные и даже миллионные доли вольта (микровольты) на метр.

Формула Остина, о которой мы уже упоминали, дает силу поля в микровольтах на метр (µv/m).

Как пользоваться практически этой формулой, лучше всего разберем на примере.

Пример 1. Определим напряженность электрического поля радиостанции ВЦСПС в г. Брянске, принимая, что данные радиостанция ВЦСПС таковы:

Длина волны λ = 938 м = 0,938 км.

Действующая высота hg = 98 м.

Сила тока в антенне I_A = 66 ампер.

Напишем формулу радиопередачи (формулу Остина):

Расстояние d находим по карте по прямой линии (Щелково—Брянск). Оно равно 355 км. Найдем сначала значение первой части формулы:

Рассеяние энергии в пространстве учитывается коэффициентом рассеяния

Обозначим для упрощения расчетов

где —x есть показатель степени, т. е.

Рис. 1.
(увеличенное изображение)

Вычислить значение этого коэффициента e^—x можно при помощи логарифмирования: lg e^—x = X lg e = —Х · 0,434; (lg e = 0,434); найдем значение

Сначала найдем значение λ^0,6 также путем логарифмирования (польэуясь таблицами логарифмов): lg λ^0,6 = 0,6 · lg λ = 0,6 · lg0,938 = 0,6 · 1,97220 = 0,6 · —0,02780 = —0,01668 = 1,98332; по данному логарифму 1,98332 из таблиц находим λ^0,6 = 0,962

Рис. 2.
(увеличенное изображение)

Подставляя это значение в выражение для —X, получим:

Найденное значение показателя степени подставляем в значение lg e^—x, тогда получим

lg e^—x = —Xlg e = —0,522 · 0,434 = —0,22640 = 1,77360.

Откуда по логарифму находим e^—x = 0,593.

Подставляя значение коэффициента рассеяния в формулу радиопередачи, получим окончательно поле в Брянске:

Точно таким же образом можно будет рассчитать напряженность поля для любой станции и любого расстояния, если будут известны все значения элементов, входящих в формулу.

Рис. 3.
(увеличенное изображение)

Для упрощения работы по вычислению поля ниже дана таблица вычисленных значений коэффициента рассеяния, и задача радиолюбителя будет заключаться только в вычислении показателя степени (—X), по которому с помощью таблицы №1 находится значение e^—x. Первый и второй знаки величины X расположены в вертикальном столбце, а третий — в горизонтальном, например при X = 1,02, e^—x = 0,361, при X = 1,69, e^—x = 0,184 и т. д. Для некоторых радиовещательных станций уже вычисленные значения λ^0,6 даны в таблице 2.

Рис. 4.
(увеличенное изображение)

Пример 2. Для примера найдем напряженность электрического поля радиостанции им. Коминтерна в Харькове, пользуясь таблицами.

Данные радиостанции им. Коминтерна следующие:

I_A = 53 амп. (ток в антенне)

hg = 92,5 метра (действующая высота)

λ = 1,481 километра (длина волны)

d = 625 километр. — расстояние Москва—Харьков.

Найдем сначала коэффициент рассеяния

Значение e^—690 находим по таблице по показателю 0,690; в первом левом столбце, двигаясь сверху вниз, находим первые две цифры 0,6 и по горизонтальной строке в столбце против цифры «9» в верхней горизонтальной строке находим 0,502. Следовательно

и поле Коминтерна в Харькове будет:

Величину поля можно подсчитать и по формуле

где Wε мощность излучения передающей станции в ваттах. Допустим, для Коминтерна мощность излучения будет Wε = 17530 ватт, тогда поле найдется по такой формуле:

подставляя соответствующие значения, будем иметь:

Рис. 5.
(увеличенное изображение)

Формула Остина выведена для случая распространения электромагнитной энергии по морской поверхности и для дневной передачи. Следовательно, эта формула не учитывает поглощения почвы. Для наших условий на территории СССР как раз необходимо знать закон распространения электромагнитной энергии по суше. Влияние почвы на распространение энергии учитывается различными авторами особыми коэффициентами. Эти коэффициенты дают поправку для почвы сухой, сырой, пресной воды и т. д. Но само понятие почва сырая, сухая и т. д. недостаточно определенно, чтобы воспользоваться с уверенностью тем или иным поправочным коэффициентом. В наших условиях между пунктами передачи и приема может встретиться почва и сухая и сырая и т. д. учесть все разнообразие в характере почвы специальными поправками чрезвычайно трудно. Поэтому Центральная лаборатория связи НКПТ поставила себе задачу провести экспериментальное исследование условий распространения электромагнитной эиергии в условиях СССР с тем, чтобы полученные результаты исследования могла быть использованы при новом радиостроительства. С этой целью и было произведено измерение напряжения электрического поля московских радиостанций им. Коминтерна, ВЦСПС, Опытного передатчика и радиостанций в городах: Ленинграде, Минске, Киеве, Ташкенте, Ростове н/Д и Тифлисе, по маршрутам Москва—Киев—Одесса, Москва—Ленинград, Москва—Ташкент, Минск—Киев, Ростов—Баку—Тифлис—Батум.

Результаты измерений представлены в виде кривых поля в зависимости от расстояния. (Графики рис. 1—6.)

Из кривых видна разница между теоретической кривой, построенной по формуле Остина (новой) и кривой, полученной из измерений экспериментальным путем.

На графиках ясно видно, что закон распространения энергии по суше иной, чем по морской поверхности, причем оказалось, что несколько измененная формула

дает значения поля, наиболее близкие к измеренным.

На тех же графиках нанесены кривые поля, построенные по только что указанной формуле.

Рис. 6.
(увеличенное изображение)

Для Средней европейской части Союза именно по этой формуле следует расчитывать напряженность поля. Порядок расчета остается тот же, что и для формулы Остина, так как все обозначения остаются теми же. Отличие экспериментальной формулы от формулы Остина лишь в коэффициенте рассеяния, который для наших условий (Средняя европейская часть Союза)

Для некоторых станций значение ³√ λ  приведено в таблице № 2.

На графике 3 показаны кривые поля радиостанций ВЦСПС и им. Коминтерна, полученные путем измерений. По этим кривым, зная расстояние места приема от передающей станции, можно получить непосредственно величину поля без каких-либо расчетов. (Сказанное относится также и ко всем другим станциям, для которых имеются такие же кривые поля). Расстояние берется по прямой линии между передающей станцией и приемной установкой.

Почему так много приходится говорить о напряженности электрического поля и для чего его нужно знать радиолюбителю?

Знание величины напряженности поля необходимо потому, что оно вместе с действующей высотой антенны определяет силу приема. Дело в том, что электродвижущая сила, которая индуктируется в приемной антенне электромагнитной волной передающей радиостанции, равна

т. е. величине поля, умноженной на действующую высоту приемной антенны.

Следовательно, для данной приемной антенны индуктированная в антенне эдс, а значит сила приема будет зависеть от величины электрического поля. Из измерений, полученных при обследовании любительских установок, выяснилось, что для уверенного приема на детектор необходимо поле, равное 2000, а для приема на лампу — 1000 микровольт на метр.

Считая в среднем действующую высоту любительской антенны равной 8 метрам (в провинции), получим, что для уверенного приема необходимо, чтобы в антенне индуктировалась эдс порядка 2000 × 8 = 16000 микровольт, или 0,016 вольта при приеме на детектор и 1000 × 8 = 8000 микровольт, или 0,008 вольта для приема на лампу.

Беря за основу 16000 и 8000 микровольт, можно будет найти необходимую действующую высоту, а следовательно и геометрические размеры приемной антенны для того случая, когда поле в месте приема будет менее указанных 2000 и 1000, т. е. для приема на большом расстоянии.

Для среднего приема на детектор можно взять 1200 µv/m и на лампу 600 µv/m. При этих напряженностях удовлетворительный прием в вечерние часы суток будет вполне обеспечен. При напряженностях ниже 1200 и 600 µv/m прием будет зависеть уже от различного рода случайностей и в большей степени от фэдингов, разрядов и т. д. Этот случай нужно отнести к неуверенному приему.

(Продолжение следует.)