Кугушев А.М., Голубева Н.С. Основы радиоэлектроники. Линейные электромагнитные процессы (1969) (1092090), страница 43
Текст из файла (страница 43)
На основе этих наблюденнй выдаются прогнозы прохождения коротких волн Как было показано в й 2-7, прн рагпространенин электраыагнитиой волны в понпзррававной среде происходит отражение и поглощение эиергив, причеы относительная проницаемость е в удельная проводимость а среды оказываются завпсиыыын ат частоты поля [см формулу (2-7-37)) Собственная частота ионпзнрованной среды [см выраукение (2-7-36)) — 329 г'и — > 1 Ыэ ГЛЕР Подставляя сюда е=1,6 ° 10г м а и ш=9,1 10 " кг, получаем формулы, определяющие критическую частоту и критическую длину аошгы: ~ 9000 г' л (гц!; 1Оз — (м! .
31' д (3-8.15) Здесь и — число электронов в 1 см'. Таким образом, через слой с данной плотностью ионизациа не матт т проникать элсктромагяитные волны длиннее лчг. При плот. носи. наннзацни а=2 ° 10" электронов/гм', наблюдаемой в слое Рз, критические значения равньг /,Р ~ 13 Мгц; ! ).„Р= 25 лг.
Прп наклонном падении волны, в частности при излучении вдоль горизонта (риг. 3-110), угол О,Р, прв котором будет иметь место полное отражение, определяется выражением )го Мп О,Р = — —. )(О+ й С другой стороны, в данном случае согласно выражению (3-2-39) 1 Май„р= — =[' а пцз Подставляя сюда е из выражевня (2-7-37) н нспальз я фа ( - - ), палучаем формулу для предельной частоты электромагнитного поля, при которой будет изгеть место полное отражение /ПР /аэ [)г +1 /к )г ° ГР. (3-8-16) Прн той же плотности ионизации я=2 .
10г электро г,'с ' — раног,'см и прл = 00 км предельная частота /,Р— — 4,1 /„р — — 54 Мгц. И Зем.тя — о и з и иведеиных расчетов следует, чта надежная рачн носвязь .т — осмос по всем радиусам полусферы осуществима лищь .. -К. ° на частотах выше 54 Мгц (на волнах короче 5,5 м). определяется плотностью ионизация. Так как плотность нонцзацин атмосферы изменяется с высотой, то электромагнитные волны раз. личной длины отражаются н поглощаются на разных высотах; для каждого ионизнрованного слоя существует критическая частота, арн которой е О, и, следовательно, электромагнитное поле прн нормальном падении данным слоем полностью отражается.
Обращаясь к выражению (2-7-37) и полагая, чта чз<<ыа, поскольку в слоях с боль. шой плотностью иониэации ч~!Оз ' 10', получаем нижеследующее условие полного отражения волны [см. формулу (2.7-40аЦ прн нормальном ее падении: Границы слоев с максимумами плотности ионизации (рис. 3.109) расплывчагы. Поэтому траектория электромагнитного луча является плавной, и ан может возвращаться к поверхности Земчи (рис. 3-111). Если просгравственнал ьолиа претерпевает многократные отражения от ионизираванных слоев н от поверхности Земли (рис. 3-113), можно считать, что ее распростоанение аналогично распространению электромагнитной волны а металлическом волноводе. На больших высотах под действием метеоритов е ионизиРованных слоЯх ваз- Р ..
а никают локализованные об- ., оу.д ласти с белее высокой плот. пастью ионнзацнн; на таких областях могут рассеиваться электромагнитные волны метрового диапазона. Согласно выражению (2-7-37) отиосительнан диэлектрическая проницаемость ионосферы меньше единицы а зависит от плои ности ионнзации и частоты г О = 2п — '(ф' е+е„— [л а — е ) ° (3-8-17) Когда вектор Нр совпадает с направлением вектора Е плоской однородной линейно поляризованной волны, то последняя разделяется — 33!в поля.
Поэтому фазовая скорость в ионосфере больше, Рис. 3-110. Отражение злектрамагнитчем а вакууме, и обладает ной волны от ионосферного сдоя при .пгспсрсией. Вследствие это- нзлучевни вдоль горизонта. го прохождение сигнала з нонизированной атмосфере сопровождается искажения. ми, различными в разных слоях, Ло сих пор мы полага- )т лн, что ионосфера является неоднородной, но изотроп. ной средой.
В действитель. ности же под влиянием магнитного поля Земли иачнзн. рованная атмосфера являет- Рис. 3-111. Прелачление электрося анизотропиой средой с магнитных волн в ионосфере в закомплексной днзлектриче- висимости от вертикального угла ской провицаемостью, апре. (угла места). делаемой выражениями (2-9-31) — (2-9-33) Распрогтраненне а такой среде плоской однородной злсктролгагнитной волны, как показано в й 2-9, сопровождается вращением плоскости поляризации и двойным лучепреломлением. Если вектор магнитного поля Земли НР совпадает с направлением распространения волны, то на основании выражения (2-9-34) плоскость поляризации поля в ионосфере поворачивается на угол оф = 1.
' 120 м (3-8-18) с гф =— 120 я оо = )> е,ф (3-8-19) еэ — е„ 2 еэф =- .При выходе е . (А+~й) =,у И> + г Иэ> [ (3-8-20) — 333— — 332— на «обыкновенную» волну, которая па основании формулы (2-9-3>о) нчеет характеристики и на «нсобь>кновенную» волну, обладающую на основании формулы (2-9-36) характеристиками В последних формулах согласно (2-9-37) пз поцпзнрованной аннзотропной атмосферы обе волны, отличаясь по фазе, образуют волну с эллиптической поляризанией. Из выра>кения (2-9-33) следует, что прн >о>ы>г диэлектрическая пронин>>,н.сть ионосферы от магнитного поля Земля Но не зависит.
При напоо тычем значении Но»»0,5 а>с>г имеем [=2. 10» г>1. Эт зн>шасг, что прп частотах [~2 ° !0«гц и соответствующих ны волнах > «!70 и мэгнитное поле Земан на распространение УКЫ прохтп кскп пс алия >. Субмиллиметровь>е и более короткие волны распространяются практически в виде пространственной волны, претерпевая небольшое рассеяние н сравнительно большое поглощение в тропосфере.
Прн распространении на большие расстояния в нижних слоях атмосферы амплитуда н фаза напряженности поля в месте приема хаотически ф.ноя г! пр! ют Расчет дальности радиосвязи и радиолокации на волнах этого диапазона з>омсет производиться по формулам (2-6-!8) и (2-6-20) с учетом поглощения [ем. формулу (3-8-9)). Ультракороткие волны (УКВ) распространяются главным образом в аиде пространственной волны; земная волна может быть использована для целей радносвязц л>>шь при высотах антенн Иь И»3 >..
Волны этого диапазона проходят через ноцнзпрованцые слон атмосферы практически без преломления и без затухания. Они не проникают только через сильно понцзпрованную плазму, образую>ц!юся. например, около ракеты, быстродвпжущейся в земной атмосфере; плотность понизацни при этом достигает таких значений, при которых критическая длина волны, определяемая выражением (3-8-15),лежит в диапазоне субмиллиметровых волн. УКВ чогут распространяться далеко за горизонт: метровые за счет рассеяния иа областях с повышенной плотностью ионизация в ионосфере, я дециметровые н сантиметровые — за счет рассеяния по неоднородностях в тропосфере. Эти явления могут использоваться в сверхдальней радиосвязи на УКВ (рис, 3-1!2). «Пересечение» диа- енностн передающей н приемной антенн происходит грамм направленности р . е часть энс гпп в области, расее , рассеивающей йоде УКВ, в результате ч го р казапнаступает в црисмник.
Однако, несмотря на у е, аные явления и волноводное распространение волн в тропосфере, р- УКВ о руг земного шара в естественных условиях без активной ретрансляции не осуществима. >освязи и адиолокацин на УКВ рассчитывают по Дальность радиосвязи > формулам (2-6-18), (2-6-2!) Если диаграмма излучения антенн, рас- Рнц 3-112.
Схема свсрхдалынй радиосвязи нэ УКВ ! — ноолноролоость о»ожоч р. россо»»люшля л>отро. »ые эолньц Э вЂ” л«сянорохвосп » трооос(>еро, россенэоюш" я ае>,»метро»и роллы, считанная без учета влияния Земли, пересекает земную поверхность, ф .
олжен ввод>юься коэффициент )>, определяемый е ак ни. П и выражениями (3-8-1) — (3-8-2а) с учеточ нормальной рефракции. ри сантиметровых волнах следует также учитывать поглощение в тропосфере и поле в месте приема определять с учетом выражений (3-8.9). Разумеется, максимальная дальность радиосвязи около Земли ограничивается далыгостью радиогоризонта и оптического горизонта, которая на основании выраженнй (3-8-14) и (3-8-14а) опрсзсляется формулой в которой И>, И, надо подставчять в метрах, а г„„л, при этом получится в километрах Короткие волны (КВ) распространяются на большие расстояння в виде пространственной волны, )(е претерпевая большого поглоще.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
