Критическая частота - Critical frequency

В телекоммуникации, период, термин критическая частота имеет следующие значения:^[1]

• В распространение радио посредством ионосфера, то ограничение частота в котором или ниже которого волновой компонент отражается от ионосферного слоя и выше которого он проникает сквозь него.
• При падении, близком к вертикальному, предельной частоте, при которой или ниже которой падение, составляющая волны отражается от слоя ионосферы, выше которого она проникает сквозь него.

Критическая частота меняется в зависимости от времени суток, атмосферных условий и угла распространения радиоволн антенной.

Существование критической частоты является результатом ограничения электронов, т.е. неадекватность существующего количества свободных электронов для поддержки отражение на более высоких частотах.

В обработка сигналов то критическая частота это еще одно название для Частота Найквиста.

Критическая частота - это наибольшая величина частоты, выше которой волны проникают в ионосферу и ниже которой волны отражаются от ионосферы. Она обозначается как "ж_cЕго значение не фиксировано и зависит от электронной плотности ионосферы.

Уравнения

Критическая частота как функция плотности электронов

Критическую частоту можно вычислить с помощью электронной плотности, определяемой по формуле:

${\displaystyle f_{\text{c}}=9{\sqrt {N_{\text{max}}}}}$

куда N_{Максимум} максимальная концентрация электронов на м³ и ж_c в Гц.^[2]

Критическая частота как функция формулы максимальной полезной частоты

Критическую частоту можно вычислить:

${\displaystyle f_{\text{c}}=MUF/sec\theta }$

куда MUF максимальная используемая частота и ${\displaystyle \theta }$ угол падения^[2]

Связь с частотой плазмы

Зависимость критической частоты от электронной плотности может быть связана через плазменное колебание концепция, особенно "Холодные" электроны механизм.

${\displaystyle \omega _{\mathrm {pe} }={\sqrt {\frac {n_{\mathrm {e} }e^{2}}{m^{*}\varepsilon _{0}}}},\left[\mathrm {rad/s} \right]}$

С использованием заряд электрона ${\displaystyle e=1.602\cdot 10^{-19}Coulombs}$, масса электрона ${\displaystyle m^{*}=9.10938356\cdot 10^{-31}kilograms}$ и диэлектрическая проницаемость свободного пространства ${\displaystyle \epsilon _{o}=8.854187817\cdot 10^{-12}A^{2}s^{4}m^{-3}kg^{-1}}$дает,

${\displaystyle \omega _{\mathrm {pe} }=2\pi f=56.415{\sqrt {n_{e}}}}$

и решение для частоты,

${\displaystyle f_{\text{c}}=8.979{\sqrt {N_{\text{max}}}}\approx 9{\sqrt {N_{\text{max}}}}}$

Связь с показателем преломления

В показатель преломления имеет формулу ${\displaystyle n={\frac {c}{v}}}$что показывает зависимость в длина волны.^[3] Результат, заключающийся в том, что сила, обусловленная поляризационным полем в ионизированном газе с низкой концентрацией, компенсируется эффектом столкновений между ионами и электронами, восстанавливается простым способом, который ясно показывает физическую основу эффекта. Из-за этой отмены Формула Селлмейера, определяет связь между плотностью электронов, N, а показатель преломления п, в ионосфере, если не учитывать столкновения.^[4]

${\displaystyle n^{2}-1={\frac {-Ne^{2}}{\epsilon _{o}m\omega ^{2}}}}$.

Использование значений по умолчанию для заряда электрона ${\displaystyle e}$, диэлектрическая проницаемость свободного пространства и масса электрона ${\displaystyle \epsilon _{o}}$, и изменение угловой скорости ${\displaystyle \omega }$относительно частоты ${\displaystyle f}$это уступает

${\displaystyle n^{2}-1={\frac {3182.607N}{(2\pi f)^{2}}}}$

и решение для показатель преломления п,

${\displaystyle n={\sqrt {1-{\frac {80.616N}{f^{2}}}}}\approx {\sqrt {1-{\frac {81N}{f^{2}}}}}}$

Критическая частота и F-слой ионосферы.

• Во всех междугородних ВЧ радиосвязи используются ВЧ радиосигналы, которые падают на ионосферу под углом. Если ВЧ частота выше критической частоты, радиосигналы проходят через ионосферу под углом, а не в лоб.^[5]
• Критическая частота постоянно меняется, и слой F ионосферы в основном отвечает за отражение радиоволн обратно на Землю,
• Другие слои (D) взаимодействуют другими способами - поглощение частоты, и в течение дня формируются слои D, а слой F разделяется на слои F1 и F2.
• Из-за изменения ионосферы в течение дня и ночи, днем ​​более высокие полосы частот с критической частотой работают лучше всего, но в ночное время лучше всего работают более низкие полосы частот.
• Слой D присутствует в течение дня и является хорошим поглотителем радиоволн, увеличивая потери. Более высокие частоты поглощаются меньше, поэтому более высокие частоты, как правило, лучше работают в дневное время.
• Фактическую ссылку F2-Layer Critical Frequency Map, которая обновляется каждые пять минут, можно увидеть на этом веб-сайте. http://www.spacew.com/www/fof2.html
• Ссылку на карту ионосферы и практических максимальных используемых частот (МПЧ), которая обновляется каждые пять минут, можно увидеть на этом веб-сайте. http://www.sws.bom.gov.au/HF_Systems/6/9/1

Смотрите также

• Высокая частота
• Программа высокочастотных активных авроральных исследований
• Высокочастотный Интернет-протокол
• Низкая частота
• Распространение радио
• Космическая погода

Рекомендации

1. «Определение: критическая частота». www.its.bldrdoc.gov. Получено 2018-09-13.
2. «CF против MUF | Разница между CF и MUF». www.rfwireless-world.com. Получено 2018-09-13.
3. "UCSB Science Line". scienceline.ucsb.edu. Получено 2018-09-14.
4. Таймер, Отто; Тейлор, Леонард С. (октябрь 1961 г.). «О показателе преломления в ионосфере». Журнал геофизических исследований. 66 (10): 3157–3162. Дои:10.1029 / jz066i010p03157. ISSN  0148-0227.
5. «КВ радиораспространение» (PDF). Службы космической погоды.

Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Администрация общих служб документ: «Федеральный стандарт 1037С». (в поддержку MIL-STD-188 )