Кугушев А.М., Голубева Н.С. Основы радиоэлектроники. Линейные электромагнитные процессы (1969) (1092090), страница 42
Текст из файла (страница 42)
К расчету «береговой» рефракции. Ь гр — угол рефракции. — 322— 21* —. 323— гч+га и г, +гэнапряженность поля быть в 4 раза больше, чем в отсутствнч дади ля Ю 0,5 е, 0,0 0,1 00 0,01 05 га 50 10 СЛ4 дб/км 4лг' (3-8-9) 1' 30 бра ю Г На рнс. 3-102 видно, что нч(еются макснмчмы поглощения, вызванные резонансным поглощением в водяных йарах на Л=!.3 слг, в кпсчороде нз Лле0,5 см и на других волнах. Очевидно, что эти волны непригодны для радиосвязи и радиолокации яа больших расстояниях в нижних слоях атмосферы. Кроме поглощсяня, в тропа фере имеет место рассеяние электромагнитной зиерпш иа гпдронетеорах.
Эквивалентную отражаюш)чгь плошадь (см. выражение (2-6-201) облу чаемого объема облаков, дол(- дя я других гидрометесров можно ойределнть по формуле аг В 1О 1г лгллг ст и =а'га — д/ не, Ц 2 а ч (3-8-10) где и†угловая ширина радиолуча; т — длительность радиолокационного нмпучьса; — 324— ление, называемое усилен нем за счет п ре п я тс та ий, особенно заметно в дна(щзонах КВ и УКВ, где множитель ослабления (3.8-7а) особенно мал ввиду малости ЛЯе.
По этой причине напряженность поля дифракции на рельефе земной поверх. 00)гм.м ности н искусственных сооружениях на этих волнах может оказаться больше на- йаа 100 В 0 г 15100 00 80015 слб Рнс. 3-101. Схема строения Рис. 3-102. Поглощение эчектрол(лземной атмосферы. нитных волн в кислороде и водяных парах атмосферы. Рпс 3-103 Завис(чачч)сть коэффициента пропускания электромагнитных волн слоем атмосферы толщиной около 1 800 м от длины волны. пряжеиности поля, определяемой множителем ослзбления (см. формулу (3-8-7а)). Прн коэффициенте отражения от земноя поверхности, равном единице, н при соответствующих длинах прямых лучей г, г) и длинах отраженных лучей в точке 2 (риг.
3.100) может врепятствая. Поле вространствениой волны определяется параметрами земной атмосферы В связи с тем что физические свойства последней сильно зависят от высоты, земная атмосфера делится на тропосферу, стратосферу и ионосферу (рис. 3-101). Тропосфсра содержит '/а всей массы воздуха земной атмосферы. В этой области сосредоточены гидрометеоры: облака и лругие образования из водяных паров В тропосфере происходит заметное поглощение энергии электромагаитного поля сверхвысокой частоты. На рис.
3-102 — 3-104 прнведеньч кривые, характеризу(ощис это поглощение, Поле в месте приема с учетом этого поглощения на основании выражений (2-3-16) определяется следующими форчулачп (если пренебречь влиянием земной поверхности): Рнс. 3-104 Поглощение электромаг. нитного поля и различных метеорологических условиях. 1 — лежне мерееаешй (ОДЗ мм/е); à — те же слабый ().0 мм(а); 3 — тс же умерен. аый (4,0 мм/е); 4 — те а е проливной ((З мм/е), б — туман 0,031 г,'мн б — та же е/ма) 1 — те же Э,З е/м .
дп 1/р сз —— дй ' (3-8-12) д)' е дл — — = — = — 4 1О !м — '). о/~ дй (3-8-П ) —. 326— — 327— г — расстояние до ги.!роыегеора; дгз — число капель в м'! по„— эквивалентная отражаюсцая площадь одной капли, определяемая по формуле (3-1-15в). Наблюдаемое в диапазоне сантиметровых волн отражение ог дождевыл облаков являешься сушествеиной помехой при радиолокации воздушных целей; вместе с тем это явление используется для метеорологических наблюдений, Тропосфера является неоднородиои средол" в смысле диэлектрической проницаемости, Величина последней определяется плотностью Рцс.
3-105 Рефракция в атмосб рс. у — угловая шнибка рефракпии атмосферы и присутствием водяных паров; у поверхности земли е=(! +65 10-з) и изменяется с высотой. В резулшате этого возянкает рефракция При нормальном состоянии тропосферы диэлектрическая проницаемость ее уменьшается с высотой. Вследствие злого скорость распространения электромагнитных волн в верхних слоях тропосферы больше, чем в нижних. В результате этого к р н е из н а р е ф р а к ц и и совпадает по знаку с кривизной Земли.
Прп этом кажунгееся направление распространения злектромагвитнои волны отличается от истинного направления на угол у (рис. 3-105). Нормальным градиентом коэффициента прел о и л е н и я и в тропосфере называется величина Она соответствует н о р м а л ь н о й тропосфере, за которую принимают самый нижний слой атмосферы высотой !1 км, считая влажность постоянной и равной 60тш с давлением и температурой у поверхности Зсялн 1 013 мбар и 15' С, которые равномерно убывают с уменьшением высоты соответственно на — 0,012 мбар/м и — 0,0055 град/м. Среднее состояние реальной тропосферы соответствует этим характеристикам. Количественно явление рефракции в тропосфере при малых углах к горизонту характеризует формула где р — радиус кривизны рефракции.
Эта формула выводится из очевидных соотношении дй рдО = соз(О+дО)' з!п О и+ дп 3!п (О + дО) и если принять структуру тропосферы горизонтально слоистой (рис. 3-106) Ил формул (3-8-1!) и (3-8-12) следует, что радиус кривизны пормлльноп рефракции р=25000 км. Рис, 3-106. К определению ра- Рис 3-!07. К определению дальдиуса кривизны рефракции. ности ралногорнзонта. Отметим, что в воздуха в общем случае занисит от частоты электромагнитного поля; однако зависимость зта практически сказывается лишь при л 3 ° 10-з мм (инфракрасные и более короткие волны).
При частотах, соответствующих этим волиаы, молекулы воздуха ие успевают изменять свою ориентацшо под действием электромагнитного поля, Вследствие этого нрн таких частотах показатель преломления атмосферы меньше. а радиус кривизны нормальной рефракции приблизительно в 2 раза больше, т. е р=50 000 км Рефракция, определяемая углом между истинным и кажушимся направлениями (рис. 3-105), в оптическом диапазоне равна у=!' под углом 45' к горизонту и у=30' — иод углом 0' к горизонту, Рефракция в диапазоне УКВ под углом 0" к горизонту может достигать 7=50'. Дальность радиогорвзонта и оптического горизонта, т, е, дальность «црямой» видимости с учетом рефракции в тропосфере (рис 3-!07), вычисляется при замене в формуле (3-8-5) реального радиуса Земли эквивалентным радиусом /(чь При этом реальная криволинейная траектория А С с радвусом р заменяется равновеликой — 0 дя дп ау уг — =-О Уд [-У ду ду гд д) — 0 д ы) Рнс.
3-108. Различные виды рефракции, бл е — ервтвчесвее— бь а — Отрвчетельвее; б — в»левее; е — верч»лье»в; /у\ — !а [ — [; б еверврефрвеяее < — ув [ эу)' Ль М При нормальной рефракппи для волн длиннее 3 !О-' лум 4 Реэ = РО 3 и для взлн короче 3 1О-' мм Рев = 1,13 РО.
Следовательно, дальность радчогоризонта (.3-8-13а] (3-8-1Зб) . ° у' 4 д= 3,57 1' — ° У й[м) ~ 4,!2[уй [м) [км) (3-3-!41 3 и дальность оптвческого горизонга (для инфракрасных п более коротких волн) д = 3,8 [л Ул[м) [км) (3-8-14а) В оглачяе от норчальной рефракции в саыык нижних слоях тропогферы (на высотах менее 200 ле) вследствие температурной инвер~ип, т. е. изменения величины и знака градиента темпер ей'СУдй, ыа.кот возникать а и о ч а л ь на я рефракция; оиа отль. чается как знаком кривизны, так и величиной радггуса рефракции На рпс 3.!08 показаны различные возможные виды такая рефракции Прн сзерхрсфракцяп распространение УКВ около поверхности Земли происходит подобно распространению в диэлектрическом волноводе Одпзко вследствие неустойчивости метеаявлснпй такое распросе ранение сопровакхугается регулярныян и спорадическими пз- — 328— траекторией с бесконечно большим радиусом, т.е.
прямолпнсйиап траекторией А'С'. Эквивалентный радиус Земли может быть определен из соотношения (Р„ Р,), 1 ! 1 ! РО р РО» Учить.з я вырзженне (3.8-12), находим: ! Ре» вЂ” РО (3-8-1 3) дп дй менениямн напряженности поля в пункте приема («замиращлями»), Помимо убывания е с высотой. в трапосфере имеются обусловленные турбулентностью атмосферы локализованные области, в которых величина е отличается от среднего значения в окружающем пространстве; на таких областях могут рассеиваться электроыагннтнйе волны дециметрового и сантиметрового диапазонов.
Хаотпческгге флюктуации коэффициента преломления в тропосфере вызывают хаопщеское изменение амплитуды и фазы паля в оптическом диапазоне. Это приводит, в частности, мл к неустойчивости сигналов $ и является причиной мерцания звезд. Уд В стратосфере и иоиасфере под действием солнеч- 3 ной и космической радиации земная атмосфера нанвзнруется. При этом имеютсн чегыре сто, называемые соответственно слоями (), В, Е Гч и Рв, которые характеризуются максимумами 0 У ПЛатиаетк Иаинэапнн (РИС. Уд Удл Уде ЛУЛ Уде Убе Ионосфера в магнитное глееее е е /емл 3-10! и 3-!09) р / поле Земли подвержены ре- Рас 3-109.
Распределение плотности гулярпыы и спорадическим ионизации в земной ающсфере изменениям, вызываемыы активностью Солнца в космических лучей В результате этих процессов напряженность поля распространяющейся в ионосфере пространственной волны пзлгепяется; нри этом н месте приема возникают кратковременные н длятельиые уменьшения напряженности поля («замирания», плн иначе «федннг»). Кроме того, параметры ионосферы могут изменяться под действием электрамагннтного поля мощных радиостанций («Гор!в кавскоГЛюксембургский эффект», теоретически предскззанный )О).
А. Бонч-Бруевичем), Явление эта вызывает помехи приему сигналов одних радиостанций со стороны других; такие помехи наблюдаются преимущественно при приеме на средних волнах со стороны мощных радиостанций длиановолиоваго диапазона Измерение высоты ионязироваиных слоев производится регулярна с помощью сети поносферных станций, работающих уш радиолокационном принципе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
