Распростарнение радиоволн
Методическое пособие - Радиоэлектроника
Другие методички по предмету Радиоэлектроника
?адиоволн является горизонтальный вибратор, расположенный над идеально проводящей поверхностью на высоте, много меньшей длины волны, ток в зеркальном изображении вибратора имеет направление, противоположное току в самом вибраторе. Поля, создаваемые этими вибраторами вблизи поверхности, взаимно компенсируются, и результирующее поле оказывается равным нулю. При неидеальной проводимости земной поверхности полной компенсации не происходит, однако поле горизонтального вибратора значительно слабее поля вертикального вибратора, поэтому наибольший интерес представляет использование вертикального вибратора.
Если поверхность, вблизи которой расположен вертикальный излучатель (рис. 2.6,б), не является идеальным проводником, то часть энергии радиоволн, распространяющихся от антенны, проникает в глубь земной поверхности. Следовательно, помимо составляющей П1г, направленной вдоль поверхности, имеется составляющая П1в, направленная перпендикулярно к земной поверхности, в результате чего суммарный вектор П1 направлен не параллельно земной поверхности, а следовательно, и вектор напряженности электрического поля 1 направлен к земной поверхности под углом, не равным 90, и помимо вертикальной составляющей напряженности электрического поля имеется горизонтальная составляющая Е1г. На основании приближенных
граничных условий Леонтовича Щукина (устанавливает связь между векторами и электромагнитного поля первой среды на поверхности хорошо проводящей второй среды , где - комплексное волновое сопротивление второй среды) получают соотношение между вертикальной и горизонтальной составляющими комплексных амплитуд напряженности электрического поля вблизи земной поверхности:
Составляющие и поля сдвинуты по фазе, вследствие чего оно имеет эллиптическую поляризацию. Строгие граничные условия дают связь между комплексными амплитудами составляющих поля в воздухе и в земле:
Однородная трасса. Для расчета Em1в непосредственно у поверхности, когда излучателем является вибратор, расположенный вблизи полупроводящей поверхности, применяют формулу, выведенную одновременно М.В. Шулейкиным и Б. Ван-дер-Полем:
Рис. 2.6. Структура поля вертикального вибратора,
расположенного вблизи поверхности: а идеально проводящей; б - полупроводящей
Рис. 2.7. К расчёту дифракции радиоволн схема
распространения волны над сферической поверхностью земного шара
(2.15)
где определяется по (1.1); |W| - множитель ослабления, являющийся функцией параметра,
(2.16)
Для значений > 25
|W| 1/. (2.17)
Неоднородная трасса. Напряженность поля над неоднородной трассой, состоящей из двух участков, электрические параметры которых резко отличаются, например при переходе с моря на сушу, определяется по (2.15), где множитель ослабления |W| подсчитывается как среднее геометрическое множителей ослабления двух фиктивных однородных трасс: где и - множители ослабления, вычисленные по (2.16) и (2.17) для трассы протяженностью ( + ) с параметрами и и и . При вычислении берутся параметры и , при вычислении параметры и .
Береговая рефракция. Фазовая скорость радиоволны, распространяющейся вблизи земной поверхности, зависит от ее
электрических параметров. При переходе радиоволны с моря на сушу (вблизи береговой линии) происходит изменение направления распространения волны, называемое береговой рефракцией. Это создает ошибку в определении направления прихода радиоволн, что существенно для работы радионавигационных систем.
2.7. Дифракция радиоволн вокруг сферической земной поверхности
Огибание радиоволнами препятствий, встречающихся па пути их распространения, называется дифракцией. Когда протяженность радиолинии и высота расположения антенн таковы, что область, существенная при распространении радиоволн (1-я зона Френеля), частично или полностью перекрывается выпуклостью земной поверхности, то незакрытая часть 1-й зоны Френеля или зон следующих номеров, представляющих совокупность источников сферических волн, создают излучение не только в направлении первоначального движения волны, но и за выпуклостью земной поверхности.
Расстояния, близкие к пределу прямой видимости, когда 1-я зона Френеля закрыта только частично, называются областью полутени (рис. 2.7). Расстояния, при которых 1-я зона Френеля перекрыта полностью, называется областью тени.
В области тени расчет напряженности поля Еm (мВ/м) ведется по формуле предложенной В.А. Фоком:
(2.18)
где Еm св определяется по формуле (1.1); G множитель ослабления, являющийся произведением трех функций, G = U(x)V()V (), где U(x) функция расстояния от передатчика, r (м); V() V() функции высоты подъема антенн передающей и приемной , или, если функции выразить в децибелах, то G (дБ) равно
Для определения функций U(x) и V(y) используются графики, имеющиеся в лит?/p>