Распространение радиоволн в лесной среде. Теория боковой волны
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
тематическое выражение для боковой волны. Боковая волна образуется при строгом выполнении условия полного внутреннего отражения. Эта волна распространяется вдоль границы раздела сред. Ее амплитуда убывает с расстоянием, как r-2.
Боковая волна формируется также при условии, если угол падения луча на границу будет больше или равен углу полного внутреннего отражения. В такой ситуации луч распространяться, и смещаться при отражении вдоль границы.
Мы видим, что боковая волна представляет собой огибающую волну, которая распространяется в среде сбоку от основной трассы, чем и оправдывается ее название.
Глава 3. Исследование боковых волн в лесных покровах
Данная глава посвящена экспериментальному определению условий формирования боковых волн в УКВ диапазоне в лесных средах при погружении в них приемной и передающей антенн. Изучены особенности их распространения в условиях сложного рельефа местности и неоднородности лесного покрова. Рассмотрена возможность определения электрофизических параметров лесной среды на основе анализа условия формирования боковых волны.
3.1 Экспериментальные исследования распространения боковых волн в лесной среде
3.1.1 Методика проведения измерений и результаты дистанционного зондирования лесного полога
Для исследования условий формирования боковых волн был выбран лесной массив, расположенный на окраине города Улан-Удэ, в Верхней Березовке. Участок леса, в пределах которого производились измерения, располагался на ровной поверхности и состоял из хвойных (сосна) пород деревьев. Структурной особенностью леса является то, что основную часть биомассы леса составляют стволы деревьев. Подлесок практически отсутствовал. Средняя высота древостоя составила 15 м, средний диаметр - стволов дерева - 30см.
Антенны погружались в лесную среду и располагались на высоте 2м над поверхностью земли. Измерения проводились на частоте 150 МГц. Передающая антенна представляла собой несимметричный четвертьволновый вибратор, приемная - полуволновый симметричный вибратор. Поляризация вертикальная. Выходная мощность генератора составляла 1,5 Вт. Определялись дистанционные зависимости уровня поля в исследуемом лесу в интервале расстояний между антеннами от 1 до 260м. Указанные эксперименты были выполнены в весеннее время.
Рассматривалось поведение поля в лесу на 3 участках с плотностью древостоя 0,07 м-2.
Задачи экспериментального исследования влияния леса на поглощение УКВ, распространяющихся в лесных средах, решались путем измерения уровня напряженности поля в лесу при различных удалениях от передающей антенны. На каждой из дистанций проводились по пять измерений, результаты которых впоследствии усреднялись.
Модель распространения волн в лесных условиях представлена на рисунке 11. Здесь h - высота деревьев, h1 и h2 - высота антенн от поверхности земли, R - расстояние между передающей и приемной антенной, r1 и r2 - расстояние пройденное волной в лесной среде,
Рис 11. Схема распространения радиоволн в лесу
Результаты экспериментально полученных в дипломной работе усредненных по пяти реализациям дистанционных зависимостей уровня поля для каждого участка леса даны в серии графиков (рис 12-14).
Рис 12. Дистанционная зависимость уровня поля на 1 участке
Рис 13. Дистанционная зависимость уровня поля на 2 участке
Рис 14. Дистанционная зависимость уровня поля на 3 участке
На графиках, представленных, на рис 12 - 14 видны три характерных участка изменения уровня поля от расстояния:
Первый приходится на относительно малые расстояния до 20м. - интенсивного спадания поля - соответствует распространению волн в лесу в пределах прямой видимости, когда уровень первичного поля превышает интенсивность рассеянных элементами растительности (в данном частотном диапазоне - в основном стволами) компонент;
Второй приходится на расстояние до 100м, более пологий участок описывает процесс убывания амплитуды поля из-за рассеяния и поглощения и характерен для дистанций, на которых рассеянная компонента поля является преобладающей;
Третий, характеризуются наименьшим погонным ослаблением поля. Это объясняется тем, что на расстояниях от 100м и выше, волна проникает под лесной полог через вершины крон деревьев, а не сквозь толщу леса. Отсюда следует, что стволы деревьев меньше влияют на значение поля, чем на первых двух участках. Волна как бы выбирает траекторию наименьшего ослабления. Все это связано с появлением боковой волны, распространяющейся над верхушками деревьев, которая и определяет дальнейший ход дистанционных зависимостей.
Расстояние, на котором происходит смена указанных механизмов распространения радиоволн в лесной среде, определялись путем построения линий тренда так, как это выполнено на рисунке 12. По этим участкам видно, что качественное изменение поведения поля происходит на дистанциях 20 м и 110м.
В частности, из сравнения рис.12-14, видно, что формирование боковой волны исследовавшихся участков леса с одинаковыми плотностями, начинало происходить практически на одной отметке 100м.
3.1.2 Результаты измерений на открытой местности (поле) и в лесу
Для изучения влияния лесного покрова на ослабление сигнала проведены дополнительные измерения дистанционных зависимостей излучения на открытой местности (поле). ?/p>