Кугушев А.М., Голубева Н.С. Основы радиоэлектроники. Линейные электромагнитные процессы (1969) (1092090), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Если диаграмма излучения в вертикальной плоскости в отсутствии Земли представляет окружность, та напряженность поля в точке 2 определяется выражением з« ф- —" С.,— 01 ~~ Е = Еяр + Е,чр — — Еяр (! + 1'е Отсюда модуль отпосптельяой величины вапряжевиостп суммарного поля в точке 2 определяется формулой ~Е 2:т Е = — = 1+2Г сох ~ф — — (ге — г))~+ Г', (3 6-1) Епр ).
гле Г, ф — модуль и фаза коэффициента отражения (см. выражение (3-2-47)); )с. —,) =)/с'). ) . С») — )Г':~ [.:,) — разность хода отраженного и прямого лучей. На рис. 3-91, и даны диаграммы, показывающие зависимость коэффициеитз Е от расстояния для моря и суши. Этп диаграммы составлены на основе выражеиия (3-8-!) с использоваиием (3-2-47) и даяиых, взятых яз крпььж иа рис. 3-27. — 317— Прн 2нй»йг<<)сс( (3-8-2а) Рнс. 3-93 К расчету дальности геом три»сского горизонта.
»г) (3-8-3) бсбгууб)х l б) (3-8-4) 319 = Практически важным является также случай «малых» высот, когда й„йтсбб. Прп этом 25! йе (йг ! й!) йэ + й! (гл г!) и соз В = хй 1. )у бз+(»ы 1 й,)е Рис. 3-9!. Диаграммы поля при отражении от Земли, а — случай волынил вькат, т. е Ьь Ь,>П»» — пале з отсутствии «лвяиве Земли: у — поле пры атрежеевв ат задира поверхности; 3 — пале ари отражении ат суше»: а — с.
у~ел «меем » всат П» Ь < И! Но прп В и/2, кап следует из выражения (3-2.47), Г в =1 и фк-— -и. Прн вертикальной поляризации из выражения (3-2-47а) имеем Г»»= =1 н фы =и, если Яегй5е! < 1; последнее соотношение всегда имеет место при реальных параметрах земвой поверхности и радиоволнах данной более 1 см (см, замечание к формуле (3.2-26)). В связи с этим форт»ула (3-8-1) пряннмает вид: Е = 2з»п( 72пйгйе ! лд (3-8-2) — 318— 4пй, йе )б Из формулы (3-8-2) следует, что при иаличнп отражения от земной поверхности диаграмма излучения в вертикальной плоскости приобретает миоголепестковтю структуру (рис. 3-91,б); поле у поверхности Земли при этом отсутствует. Рис.
3-92. К расчету поля прн отражении от сферической поверхности. формула (2-3-16) при введении в нее множителя (3-8-2а) приобретает квадратичную зависимость; в тином виде она извес~на как формула Б. Л. Введенского Действктельио, полагал с(=г, получим. 1' ЗОСРа „, 4пй,й, Ед —— ге 'и Форт!)лы (3-8-1) — (3-8-3) называют также и н те р ф е ре и ц ноннн ы и и фар мул ам и, поскольку они описываот сложение когерептных лучен в результате отражен>и от земной г»оверхности.
При у »ете сферической форчы Земли в формулы (3 8 ! ! — (3 8- 3) вместо реальных высот й! и Ьг следует подстзвллть и р и в е д е иные высоты; 12 ! й =й 2Яе' ,2 1»2 2)7е Приведенные высоты представляют собои высоты переда»огней и нрн емной антенн над плоскостью, касательной к сферяческой поверхности земли (рис. 3-92). Дальность геометрического горизонта грб+с(т (рпс.
3-93), т, е дальность прямой видимости без учета рефракции в атмосфере можно вычислить, пользуясь формулами ~сс (Р й )э )7о ~ 3,57 ф' йг (м) (км); о+ ! о (3-8-5) с(а — 3,57 $' йт (л») (кл»]. Здесь )7ч=6370 км — радиус Земли и й!, 82(()сз. Высоты й, и й, в этн формулы нужно подставлять в лтетрах, Учнтывая выражения (3-8-5), иитерференционные формулы (3-8-!) — (3-8-3) практически применимы лишь для случаев 0,7 хм! с где гмакс = й!+ 82 ез 3,57 (Уй! +Уйз ) ° При отражении от сферической н диан' шероховатой поверхностей плота г ность потока мощности отраженного луча меньше, чем падающего (рис.
3-94). В некоторых практических случаях это приходится учитывать подстановкой соответствующего значении коэффициента отражения в формулу (3-8-1). и Прн больших расстояниях н если положенное в основу вывода формулы (3-8-1) условие )2 (( йь йз не удовлетворяется (практически это всегда имеет место при наземной радиосвязи ыа ДВ н СВ), то поле земной волны представр лает собой поле дифракцын на сферической поверхности, обладаРыс. 3-94. Рассеяние поля от ющей потерями. сферической поверхности Зем. В общем случае можно расли, сматрнвать три области земной поверхности (рис.
3-95), параметры которых различным образом влияют ыа процесс радиосвязи между двумя наземными пунктамн: 1) область возбуждения поля, в центре которой ыаходится передающая антенна; 2) область раднопрнема, в центре которой находытся приемная антенна н 3) промежуточная область — область распрост. ранения поля. Электромагнитные параметры первой н второй облас- (3-8-6) — поле того же источника дзя случая плоской идеальнопроводящей зсмнои повсрхвости; Е, — множитель ослаблевня, обусловленный дифракцкей и затуханием электропагшюных волн, распространяющихся у земной поверхности. Если передающая и приемная антенны распотожеиы непосредственно у поверхности Земли, то коэффициент ослабления в области глубокой тени определяетгя формулой личепиеь! Расстоя ия между передающ м и приемнь'"! пунктами влиинне электромагнитных свойств земной поверхности промежуточной области на мощность принимаемого сигнала увеличивается.
В пределах промежуточной области электромагнитное поле приближен!!о описывается выражениями (3-2-29а) и (3.2-3!), т. е. поле, наш!несся около земной поверхности, является поверхйостной волной, а поле, распространяющееся в Земле, — однородной волной с амплнтудой, быстро убывающей вглубь. Из этих выражений таКже следует, что ии поверхности разде,та отношение горизонтальных сосгиеля~ощпх вектороэ Е и В равно волновому соиротиаленшо )/зз, 'поаерхиостного слоя Земли.
Фронт волны, распространяющейся около земной поверхности, имеет наклон, т. е., как следует нз пыра. женин (3-2-28) и как видно нз рис. 3-19, угол О, (и/2; прв этом согласно в н выражению (3-2-30) скорость распространения электромагниг ной волны около земной поверхности меньше Скорое и ме. Из выражеаия (3-2-3!) следует, что около земной поверхности уме. з поле имеет эллиптическую поляризацию (см рнс. 3-2!). ч то прн этом Е )Езн2 и Ез!2!<Ез!2ь наземная приемная антенна для з!и лучшего радиопрнема должна иметь большой вертикальны" р р, тогда, как подземная антенна — большой горизонтальный размер.
Макси!!альный сигнал на входе радпопрнемнина будет в том случае, если горизонтальная часть антенны направлена на источник поля. 3 д ча о днфракнии злентроматннтных волн нз поверхности а а ч ° н Земли к настоящему времени наиболее полно решена академнко В. А Фоком.
На осяоваш и этого решения напряженность электрнчесного полн в месте прнетш где согласно выраженшо (2-3-16) )' 300Р,,м à — ерш Р„=-2)' нх ~— р+,!2 ' (3-8-7) в которой — 32!— 21 — 552 Рнс. 3-95. К расчету поля днфракцни на поверхности Земли. ген влияют на величину сопротивления излучения соответствтющнх антенн и, следовательно, в большей степени определяют мощность сигыала на входе приемника. Параметры промежуточной области определяют затухание распространяющейся волны, однако их влияние на мощность принимаемого сигнала (прн не очень большых расстояниях) меньше.
чем параметров первой н второй областей. С уве- '=,— '. (н — ',")" Р = (2, 34 ч. 1,02) е Г">' е(!65 — 1) Эта формула содержит экспоненциальный множитель Р (х! (3-8-7а) характеризующий быстрое убывание поля при укорочения длины волны. На прантнке для определения напряженности паля в месте приема на различных расстояниях пользуются графиками, пример кото.
рых приведен на ряс. 3-96; на этом рисунке по оси ординат отложены значения напряженности электрического поля Ег»гкагм) при мощности излучения 1 квг вертикальным проводам, у которого в направлении горизонта 6«=3. Напряженность. поля прн других значениях мои!ности Р«к» ~ н коэффнпиента направленного действия 6«1 вычислягат цо формуле Ел, — — Ел1 л гг 3000 (3-8-8) Если земная пов рхиость между пунктом излучения н пунктом приема а электромагнитном смысле неоднородна, причем б(пб,(1, то множитель ослабления жяд/м определяется как среднее гзр е геометрическое из его значений для различных участков трассы. Зависимость напряженаостн поля от расл » л»»лрг«л» стояния для случаи распространения волны данной пг л« 200 м над неоднородной полы, " верхностью (суша — море) ш «»О О«ге представлена на рис, 3-97.
гр ОО ф -г, Из этого рисунка видна, что напряженность поля у при- О емиой антенны больше, ес- 70 -ь !« ли она расположена на хорошо проводящей поверх'« ности. На рис. 3-98 показа. 01 на зависимость коэффициенр урр гзгр гура лш та ослабления от отношения протяженности трассы над сушей ко всей длине трассы для случая — море — суша— море (передающая и приемная антенны находятся на морской поверхности, разделенной сушей) и случая суша — море — суша (антенны находятся на суше, разделенной морской поверхностью). В первом случае мощность сигнала на входе приемника будег значительно больше, чем во втором, Это является подтверждение»г того, что хорошо проводящая поверхность около антенны увеличивает ее сопротивление излучения, Так как фазовая скорость распространягошейся окало земной поверхности электромагнитной волны согласно аыраженвю (3-2.30) зависит от параметрои поверхности, то неоднородная поверхность Земли может вызывать ошибки при радиопередаче сигналов времени и прн радиопеленговании.
Ошибку при пеленгованин вызывает, в частности, «береговая рефракция». Сущность этога явления заключа- 70 ' 70 з 70-з 70 з 00 100 700 0 0,0 04 00 0,0 г Рнс. 3-97 Распределеаие напряженности поля вдоль трассы суша — море Gри мощности излучения 1 кзг н длине волны 200 м. Лля суши а=4Х Х!0-' ги»г/»г, для моря а=4 спм/м. Рнс. 3-98. Изменение множителя ослабления Р« вдаль неоднородной трассы прн Л=ЗОО П» ас» абсцисс отзож«ко откр.
ш«кк«цроткж«ккосгк суши кб всей длине тр»ссы ! — кривые ц»я «к«больш»к» трксс гцо»ерк кость Земли мо кко считать ц»бскоаг; У в крккы« цкк боль. шкк» трасс 1»б»еркцость »«ылк р»ссыктрк»»етск ккк сферкч«- сная) ется в следующем. Если между пунктами излучения и радиоприема проходит береговая линия (рис. 3-99), нормаль к которой составляет угол с направлением трассы 0<90', то изза изменения фазовой скорости волны прн переходе с оз!гой поверхности на другую фазовый фронт волны поворачивается на > гол Ьчз.
Это явление наблюдается прн небольшом удалении от береговой линии (г»(гг). Максимальный угол поворота фазового фронта может достигать в диапазоне ДВ нескольких градусоя. Рельеф земной поверхности, а также высокие искусственные соо. руження увеличизают напряженность поля земной волны в области «теин», создаваемой сферической формой Земли (рис. 3-100) Это яв- Рнс. 3-100, Распростраисние электромагнитного поля при наличии клиновидного препят- ствия. Рис. 3-99.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
