Распростарнение радиоволн
Методическое пособие - Радиоэлектроника
Другие методички по предмету Радиоэлектроника
практике наиболее часто встречаются случаи, когда N с высотой уменьшается, т. е. dN/dh<0. Траектория радиоволны в этом случае обращена выпуклостью вверх, наблюдается положительная рефракция. Положительная рефракция подразделяется на пониженную (радиус кривизны траектории радиоволны больше, чем при нормальной рефракции), нормальную, повышенную (радиус кривизны траектории радиоволны меньше, чем при нормальной рефракции), критическую (радиус кривизны траектории радиоволны равен радиусу земного шара) и сверхрефракцию (радиус кривизны траектории радиоволны меньше радиуса земного шара).
Рис. 3.1. К определению эквивалентного радиуса
Земли
а траектория волны в реальных условиях; б распространение радиоволны по прямолинейной траектории вблизи Земли с эквивалентным радиусом Rэ
Рис. 3.2. Виды рефракции радиоволн в тропосфере:
1 отрицательная рефракция; 2 положительная рефракция; 3 критическая рефракция; 4 - сверхрефракция
При сверхрефракции радиоволны, излученные под небольшими углами возвышения, испытывают в нижних слоях тропосферы полное внутреннее отражение и возвращаются к поверхности Земли. При последовательных отражениях от земной поверхности радиоволны могут распространяться на значительные расстояния за пределы прямой видимости.
3.4. Поглощение радиоволн в тропосфере
Длинные, средние и короткие радиоволны не испытывают поглощения в тропосфере.
Для волн короче 10 см ослабление радиочастотной энергии в тропосфере начинает заметно увеличиваться. Это вызывается поглощением и рассеянием на капельных образованиях или гидрометеорах (главным образом в дожде, тумане; меньше влияют град, снег), а также на твердых частицах (пыль, дым и т. д.). Поглощение вызывается тепловыми потерями в частицах воды или пыли, а потери на рассеяние обусловлены перераспределением энергии в пространстве.
Если волна проходит в тропосфере путь r причем на зону осадков приходится расстояние , то напряженность поля за зоной осадков Em oc определяется по формуле:
(3.6)
где Em св напряженность поля в свободном пространстве на расстоянии r от излучателя (1.1);
Гoc - коэффициент ослабления, дБ/м.
Зависимость коэффициента ослабления Гoc от длины волны при распространении сантиметровых и миллиметровых волн в дожде и тумане представлена на(рис. 3.3).
Сантиметровые радиоволны рассеиваются капельками дождя и тумана, что приводит к появлению отраженных радиолокационных сигналов. Отраженные сигналы от дождя и туч занимают большую площадь на экранах радиолокационных станций, чем мешают нормальной работе этих станций. Для ослабления отражений от дождя на радиолокационных станциях применяют радиоволны с круговой поляризацией.
Рис. 3.3. Зависимость коэффициента поглощения от длины волны для дождя и тумана разной интенсивности:
а моросящий дождь ( 0,25 мм/ч); б слабый дождь (1 мм/ч); в умеренный дождь ( 4 мм/ч); г сильный дождь (15 мм/ч); д слабый туман с водностью 0,03 г/м3 (видимость около 600 м); е средний туман с водностью 0,3 г/ м3 (видимость около 120 м); ж сильный туман с водностью 2,32 г/м3 (видимость около 30 м)
Рис. 3.4. Зависимость коэффициента поглощения в кислороде и водяных парах от длины волны
Радиоволны короче 3 см испытывают также молекулярное поглощение в кислороде и парах воды, наблюдаемое даже в условиях чистой атмосферы и вызываемое затратами энергии на возбуждение атомов. Коэффициент ослабления можно определить с помощью графиков на (рис. 3.4), а напряженность поля Em нарасстоянии рассчитать по формуле:
Наиболее интенсивное поглощение наблюдается на волнах 0,25; 0,5; 1,35 смэти волны непригодны для работы. Окна прозрачности атмосферы имеются вблизи волн длиною 0,4 и 0,8 см эти волны рекомендуются для работы в сантиметровом диапазоне.
3.5. Вопросы для самопроверки
1. Поясните особенности состава и строения тропосферы.
2. Что такое нормальная тропосфера?
3. Как связана диэлектрическая проницаемость тропосферы с метеорологическими условиями?
4. Какова природа мелких неоднородностей тропосферы.
5. Как объяснить наличие явления рефракции в тропосфере.
6. Как зависит радиус кривизны траектории волны от диэлектрической проницаемости?
7. Для чего вводится понятие эквивалентного радиуса земли?
8. Какие условия необходимы для возникновения сверхрефракции радиоволн?
9. Какие виды рефракции существуют? Поясните особенности каждого из видов.
10. За счет каких факторов происходит поглощение радиоволн в тропосфере?
11. Что так?/p>