Распростарнение радиоволн
Методическое пособие - Радиоэлектроника
Другие методички по предмету Радиоэлектроника
иведите эти классификации.
2. Почему существует тенденция к освоению всё более высокочастотных диапазонов радиоволн?
3. Какова последовательность проектирования линий радиосвязи?
4. Какие факторы оказывают влияние на виды путей распространения радиоволн?
5. Запишите формулу идеальной радиопередачи. Поясните ее.
6. Какие существуют виды поляризации радиоволн?
7. Почему для эффективного приёма необходимо учитывать характер поляризации принимаемой волны и поляризационные свойства приемной антенны?
8. Какая часть пространства называется областью, существенной при распространении радиоволн?
9. С какой целью вводится понятие зон Френеля?
10. Изобразите и поясните график зависимости величины напряженности поля за непрозрачным экраном от радиуса отверстия в этом экране.
2. ВЛИЯНИЕ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
2.1. Поглощение радиоволн различными видами земной поверхности
Конечные пункты радиолиний в большинстве случаев расположены в непосредственной близости от поверхности Земли. Присутствие полупроводящей поверхности Земли вызывает поглощение и отражение радиоволн, иногда с изменением поляризации волны. Количественно эти явления зависят от электрических параметров земной поверхности: диэлектрической проницаемости ? и проводимости (табл.2.1). Величины ? и определяются экспериментально по поглощению радиоволн земной поверхностью и отражению от нее и зависят от структуры земной поверхности, ее влажности, слоистости, температуры, а также от рабочей частоты.
Из табл.2.1 видно, что с повышением частоты (уменьшением длины волны) ? морской и пресной воды убывает. Это убывание ? вызвано тем, что молекулы воды полярны и при повышении частоты не успевают ориентироваться в направлении электрического поля.
Почва является сложным диэлектриком, состоящим из твердого компонента сухого грунта и жидкого компонента водного раствора солей. Величины ? и жидкого компонента существенно больше, чем твердого компонента, и электрические параметры почвы определяются в основном свойствами жидкого компонента.
Условия распространения радиоволн в среде характеризуются тангенсом угла потерь в среде, численно равным отношению плотностей токов проводимости и смещения [1]
Если , то в среде преобладает ток смещения и она по своим свойствам приближается к диэлектрику. Если же , то в среде преобладает ток проводимости и ее свойства приближаются к свойствам проводника. Равенство плотностей токов проводимости и токов смещения наступает при определенной граничной длине волны lгр. Так, для морской воды
.
Поэтому для радиоволн сантиметрового диапазона морская вода может рассматриваться как диэлектрик. Для влажной почвы
.
Таблица 2.1
Значения диэлектрической проницаемости и проводимости для наиболее типичных видов земной поверхности
Вид земной поверхности или покроваДлина волны, м?, См/мМорская вода (t = 200 С)>1,0
0,1
0,03
0,00378
70
40
105,0
5,0
20,0
5,0Пресная вода рек, озер
(t = 20 С)>1,0
0,1
0,03
0,00390
80
40
10210 -2
5
20
5Влажная почва (t = 20 С)>1,0
0,1
0,0315-30
15-30
10-15Сухая почва (t = 20 С)>1,0
0,1
0,033-6
3-6
2-5
Лед (t = -10 С)>1,0
0,1
0,034-5
3,5
3,2
Снег (t = -10 С)>1,0
0,1
0,031,2
1,2
1,210-6
10-5
10-5Мерзлая почва
(t = -35 С)>1,0
0,1
0,0337
10-310-2
Лес
>10
0,151,004
1,041,410-6 10-5
10-5 10-3Продолжение табл. 2.1
Влажная почва для метровых и более коротких волн может рассматриваться как диэлектрик. Следовательно, для волн сантиметрового диапазона все виды земной поверхности имеют свойства, близкие к свойствам идеального диэлектрика.
При распространении радиоволн в полупроводящей среде амплитуда поля убывает с расстоянием по экспоненциальному закону, а фаза меняется линейно. Мгновенное значение напряженности поля волны, распространяющейся в полупроводящей среде в направлении одной из координатных осей, записывется [2]
(2.1)
где Еm св определяется из (1.1).
Величина ? характеризует потери энергии в среде и называется коэффициентом затухания. Физически потери обусловлены переходом энергии электромагнитных волн в тепловую энергию движения молекул. Величина b (коэффициент фазы) характеризует изменение фазы волны. Эти величины можно записать в следующем виде [2]:
(2.2)
(2.3)
Скорость перемещения заданной фазы в направлении распространения волны nф, называемая фазовой скоростью, связана с величиной ?:
. (2.4)
Отношение
. (2.5)
называется показателем преломления среды.
Длина волны в среде
При
При
;
Поглощение радиоволн в среде оценивается интегральным коэффициентом Г и выражается в децибелах: