Ахияров В.В, Нефедов С.И., Николаев А.И. Радиолокационные системы (2-е издание, 2018) (1151780), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Результаты расчетаF(E)Рис.3.12.-направленностиопределяется выражени/(Е)при вертикальнойДиаграммы направлеIШости вертикального диполя, поднятого на высотуагоризонтальногопроводящая почва; б -h = 2л.:диэлектрическая почваПри горизонтальной поляризации для всех видов подстилающей поверхности и вертикальной поляризации для диэлектрических и полупроводящих почв при достаточно малых углах скольжения можно считать Гг ~ Гв ~(3.34)-1.С учетом этого из формулыследует833.
Влияние подстилающей поверхности и атмосферы ...(3.38)откуда после замены синуса аргументом получимТ7( )у тг Егдеh2 -Т7( )у 'В Е----2 21th1 sш. Е -- 41th1 h2л,л, r '(3.39)высота цели.Выражение(3.35)для напряженности поля можно записать сучетом влияния Земли, используя формулуЕОтВыражение(3 .40)(3.38):= 4n✓60PG h1h2 F( )л,r2(3.40)Е .называется квадратичной формулой Б.А. Введенского .Как видно на рис.3.11и3.12,диаграммы направленности диполей «отжаты» от Земли, за исключением случая, соответствующего проводящей почве и вертикальной поляризации (рис.3.12, а).Таким образом, при горизонтальной поляризации для всех типовподстилающих поверхностей и при вертикальной поляризации наддиэлектрической почвой напряженность поля вблизи земли будетсущественно меньше, чем в свободном пространстве.3.6.
Общиесвойства ионосферыИоносферой называют верхние слои атмосферы,50 ... 80начиная откм над поверхностью земли, характеризующиеся значительным содержанием атмосферных ионов и свободных электронов.Верхней границей ионосферы считают область высот15 ... 20 тыс. км,где плотность газа близка к плотности газа в межпланетном пространстве, однако на распространение радиоволн основное влияниеоказьmает область ионосферы на высоте до1000 ... 1500км от поверхности земли.Основная причина ионизации атмосферы-ультрафиолетовоеи рентгеновское излучения Солнца в диапазоне длин волн короче0,4 мкм и потоки заряженных частиц в основном также солнечногопроисхождения.
Степень ионизации характеризуют электроннойплотностью (электронной концентрацией) Nэ84-число свободных3. 6.Общие свойства ионосферыэлектронов в единице объема среды. Максимальное значение Nэдостигает на высоте250 .. .400 км.Ионосферу, лежащую ниже этого уровня, называют внутренней ионосферой, а лежащую выше-внешней.Наиболее изучена внутренняя ионосфера. Во внутренней ионосфере обычно существует несколько неярко выраженных максимумовэлектроннойконцентрации,называемых областями или слоямиh,ионосферы. Слои принято обозначать символамиD, Е и F(рис.следующимиНочь\\5003.13).Слои ионосферы обычно характеризуютсякм40011300//ми: электронной плотностью в мак-симуме ионизации Nэ imx, высотой250нижней границы ионизации200полутолщинойслоя(высотойиотСлойвысотеhmax.1009080706050расположенный60 ...
80км.наПлотностьионосферы на высоте слояDещевелика, что обусловливает сильно/1/F1---Есамый нижний слойD-ионосферы,//F2/1150нижней границы слоя до максимума ионизации)\1параметраh0\----///Dвыраженные поглощающие свойства этого слоя. СлойDсуществует только в дневное время, а но-Рис.3.13.Распределение элекчью ионизация на этих высотах троююй плотности ионосферыПОЧТИ ПОЛНОСТЬЮ исчезает.
в летнее время электронная плотность слояСлой Е-первыйслой,Dвыше, чем в зимнее.обнаруженный исследователями.Нижняя граница этого слоя расположена на высоте100верхности земли, полутолщина составляеткм. Основнойионизирующий фактор для слоя Е-15 .. .20км от поультрафиолетовое излучениеСолнца. Изменение электронной плотности во времени симметрично относительно местного полдня. В ночные часы электроннаяплотность остается постоянна. Максимальное значение электрон-ной плотности Nэ шах слоя Е наблюдается летом. Характернойособенностью слоя Е является постоянство его свойств: он малоподвержен случайным изменениям.853. Влияние подстилающей поверхности и атмосферы ...СлойF,расположеm1ый на высоте250 ..
.400км от поверхностиземли, характеризуется максимальной электронной плотностью. Суточный и годовой ход ионизации этого слоя значительно сложнее,чем слоя Е. Наиболее закономерный суточный ход плотности ионизации и высоты слоя F наблюдается в зимние месяцы, когда в дневноевремяионизациясильновозрастает,значения после полудня. Высота слоядо220 ... 240Fдостигаямаксимальногоуменьшается в дневные часыкм и увеличивается ночью до300 .. .330км от земнойповерхности.В летние месяцы суточное изменение параметров слоясовершенно иной характер. В дневные часы слойFFимеетрасщепляется надва слоя, один из которыхF 2 расположен на высоте 300 ..
.400 км,200 ... 230 км. Летом в ночнь1е часы существует только один слой на высоте 300 км от земной поверхности.Полутолщина слоя F меняется в зависимости от географического места и времени в пределах 100 ... 200 км.В области слоя F электронная плотность подвержена сильныма второйF1 -на высотеизменениям, и даже в спокойные дни в один и тот же час сутокэлектронная плотность существенно отклоняется от среднего значения.Ионизация слояFзависит от географической широты и долготы, что связано с влиянием геомагнитной широты места, т. е.
с удалением от магнитных полюсов. Такое объяснение предполагает, чтоионизация слояFпроисходит не только за счет ультрафиолетовогоизлучения Солнца, но и за счет потоков заряженных частиц, на траекторию которых влияет земное магнитное поле. Наблюдается годовое изменение ионизации слояFдля всего земного шара: в зимнее время в северном полушарии обычно ионизация слоятает. СлойFFвозрасявляется основным слоем, отражающим короткие волны, и имеет большое значение для радиосвязи.Наличие в верхних слоях атмосферы электронов и ионов определяет электрические параметры ионизированного газа, в частности его относительную диэлектрическую проницаемость, котораяопределяется следующим образом[16]:_ _ NэеЕ- 12(3.41)2'Eomэroгде е и тэ -заряд и масса электрона; соэлектронная плотность; Ео --круговая частота; Nээлектрическая постоянная ( абсолютная диэлектрическая проницаемость свободного пространства).86-3.
6.Из формулыОбщие свойства ионосферы(3.41)следует, что относительная диэлектрическая проницаемость ионизированного газа всегда меньше единицыи зависит от частоты электромагнитной волны. Подставляя числовые значения е, тэ и в 0 в формулу(3 .41 ), получаемs-Fsf,По формуле(3.42)(3.42)можно определить плазменную частоту/N, кГц, при которой выполняется условие в = О:/& =81Nэ ,Как видно на рис.3.13,(3.43)электронная плотность ионосферы сначала возрастает с высотой над земной поверхностью, на высоте300 .. .400км она максимальна, а затем вновь убывает. Следовательно, в соответствии с формулой (3.42) относительная диэлектрическая проницаемость ионосферы убывает с высотой, имеет минимальное значение на высоте максимума электронной плотности ивозрастает при дальнейшем увеличении расстояния от земли.В ионосфере отражение радиоволн происходит не на границе«воздух-ионизированный газ», а в толше ионизированного газа.
Отражение можетпроизойти только в той областиионосферы, где диэлектрическая проницаемость убывает, аэлектроннаяплотностьвозрастает с высотой, т. е. ниже максимума электронной плотностиионосферного слоя.Уголпадениянижнююграницуволнынаоионосферысвязан с диэлектрической про- Рис. 3.14. Отражение радиоволны отницаемостьютойвысоте,ионосферыгдена ионосферыпроисходитотражение волн, следующей формулой:.Jsin 0 ~ в ( z0 ) ,гдеzo -высота над нижней границей ионосферы (рис.(3.44)3.14).873. Влияние подстилающей поверхности и атмосферы ...Угол 0кр определяет минимальное значения угла падения, прикотором в данных условиях еще возможно отражение, и поэтомуназывается критическим.Подставим в формулу(3.44) выражениеэлектрической проницаемости (3.42):sin0.,,для относительной ди= ✓1- 81 ;; .(3.45)Следовательно, при определенной электронной плотности волна заданной частоты отразится от ионосферы только в том случае,если угол падения 0кр превышает значение, определяемое выражением(3.45).Чем больше электронная плотность Nэ, тем при меньших значениях угла 0кр возможно отражение.Из выражениячую частоту волны(3 .45)fe,можно определить максимальную рабокоторая отразится от ионосферы:fe =где0-9Гн:,cos0(3.46)угол падения на нижнюю границу ионосферы.Следовательно, при нормальном падении волны на слой ионосферы(0 =О):.fo = 9Гн;.Из формул(3.46)и(3.47)(3.47)следует, что для отражения волн наодной и той же высоте, распространяющихся по нормали и под углом0 к ионосфере,нужна одна и та же электронная плотность, еслиfe =__ii_ = fo sec 0.cose(3.48)Это означает, что при одной и той же электронной плотностиионосферы при наклонном падении может отразиться волна, частота которой вsec 0 разпревышает частоту волны, отражающейсяпри вертикальном падении на слой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
