Калькулятор напряженности поля вещательных радиостанций ДВ и СВ диапазона

[k_voyna]

Введение

Дамы и господа, вашему вниманию представляется онлайн-калькулятор напряженности поля радиостанций ДВ и СВ диапазона. Незаменимая вещь для охотника за «DX»-станциями, вооруженного детекторным приемником!

Калькулятор позволяет оценить возможность приема интересующей станции по напряженности поля электромагнитной волны. Например, для уверенного приема на отрезок провода в 5 м (с заземлением) нужна напряженность поля 5-10 мВ/м. Для громкоговорящего детекторного приема - не менее 50 мВ/м. Качественному детекторному приемнику с хорошей антенной хватит и 1-3 мВ/м.

Требуемую напряженность поля можно оценить более точно. Пример: пусть имеется антенна типа «длинный провод» с высотой подвеса 10 м. Её действующая высота будет не менее половины высоты и составит по меньшей мере 5 м. Чувствительность простейшего одноконтурного детекторного приемника S с антенного входа можно принять за 10 мВ (германиевый диод начинает открываться при разности потенциалов U около 100 мВ, нагруженная добротность контура Q в ДП порядка 10, контур умножает входное напряжение в Q раз, S=U/Q). Разделив чувствительность приемника на действующую высоту антенны, получим минимально необходимую напряженность поля для его работы - 2 мВ/м.



Работоспособность проверена в браузерах Google Chrome 34, Mozilla Firefox 28, IE 9, Opera 12.
Особенности

В отличие от расчетов по упрощенной формуле
Е [мВ/м] = 173 * sqrt (Р [кВт]) / D [км], учитывающей только мощность и расстояние до передатчика, данный калькулятор позволяет узнать вклад в напряженность поля как ионосферной, так и земной волны с учётом следующих факторов:

• длина волны;
• время суток (день или ночь);
• проводимость земной поверхности на трассе распространения;
• диаграмма направленности передающей антенны;
• высота отражающего слоя E ионосферы.

Для ночного времени суток возможно использование поправок Международного консультативного комитета по радио (МККР), учитывающих:

• время суток с точностью до часа;
• магнитное наклонение;
• уровень солнечной активности.

Кроме самого значения напряженность поля, выводится диаграмма направленности передающей антенны, график зависимости напряженности поля от расстояния до передатчика (для дня и ночи), а также некоторые другие познавательные величины.







Методика вычислений

• Расчет напряженности поля производится по формуле Зоммерфельда-Шулейкина, учитывающей зависимость электрических параметров земной поверхности от типа почвы-водоема и длины волны. Дополнительно учитывается поправка на затухание волн из-за кривизны поверхности Земли, эмпирически выведенная из формулы Остина для случая распространения волн над морской поверхностью.
• Напряженность поля ионосферной волны определяется по модифицированной эмпирической формуле Международного консультативного комитета по радио (ММКР), дополнительно учитывающей диаграмму направленности передающей антенны и угол излучения. Поправки определяются по графикам.

Ограничения

• Расчет напряженности поля поверхностной волны проверен в диапазоне в диапазоне 150-2000 кГц по графикам МККР для разных типов поверхности. Практически возможно использование как минимум до 10 МГц.
• Передающие антенны представлены 5 моделями: 4 идеальными вертикальными штырями разной длины (короткая по сравнению с длиной волны, вертикальная 1/4λ, вертикальная антифединговая 0,53λ, вертикальная 5/8λ с максимальным КНД) и идеальным изотропным излучателем. КПД антенно-фидерной системы не учитывается.
• Проводимость земной поверхности принимается за константу по всей трассе распространения. В реальности эта величина значительно меняется на протяженных трассах. На границе резкого раздела (суша/море) также может происходить явление рефракции радиоволн.
• Реальные электрические параметры заданного типа почв не всегда соответствуют табличным, которые используются в калькуляторе. Предусмотрена возможность ручного ввода параметров, если они известны. Реальные значение проводимости почв можно взять из атласа ITU-R
• Порог напряженности поля для уверенного приема подсчитывается по эмпирической формуле в соответствии с рекомендациями МККР. Отображается на графике зависимости напряженности поля от расстояния горизонтальной чертой.

Источники

1. Выходец А.В. и др. Справочник по радиовещанию. - К.: Технiка, 1981. - 264 с., ил.
2. Гинкин Г. Справочник по радиотехнике. 1948 г.
3. Драбкин А.Л., Зузенко В.Л., Кислов А.Г. Антенно-фидерные устройства. -М.: Советское радио, 1974г.
4. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. Учебник для вузов. - М.: Связь, 1972.
5. Марков Г.Т., Петров Б.М., Грудинская Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.: Высшая школа, 1979.
6. Марков Г.Т, Сазонов Д.М. Антенны. - М.: Энергия, 1975г.
7. Надененко С.И. Антенны. - М.: Государственное издательство по вопросам связи и радио, 1959г.
8. Черенкова Е.Л., Чернышев О.В. Распространение радиоволн: Учебник для вузов связи. - М.: Радио и связь, 1984. - 272 с., ил.