Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Дальность прямой видимости: ОТ вЂ” область тени; больших Иове' Лз= б370 км — физический радиус Земли Иле = 130,3(,Я +,~Нз). В последних двух формулах Н, и Нз — высоты подъема передающей и приемной антенн над земной поверхностью (в км). Рефракция приводит к погрешностям определения дальности )с и угла места (3 (погрешность тропосферной рефракции), зависящим соответственно от длины участка траектории волны в тропосфере и угла места источника излучения или точки приема сигнала.
Значения ЛЯ могут достигать нескольких метров, а Ь13 — нескольких угловых минут. Погрешности ез)с и Ь13 имеют систематический характер, могут быть рассчитаны заранее с использованием соответствующей модели тропосферы и скомпенсированы при измерениях навигационных элементов И'. л зс зе р энергии сигнала гидрометеорами (дождь, снег и т.п.), молекулами кислорода и воды, а также пылью и снижает дальность действия РНУ диапазона УКВ.
С учетом этих факторов дальность дей стана РНУ, работающих в УКВ-диапазоне, определяется вы ажением Д =Л 1О где Р .*е — дальность действия в свободном пространстве, рассчитываемая по формулам раздела 2.1.1; 9 — удельный коэффициент поглощения (затухания), измеряемый в дБ/км; Н.,— отяж н е ность зоны Рне. 2.4. Зависимость удельного коэффициента осадков (км) по трассе поглощения зле«тромагнитной энергии ог д ы лнь~ ( ) нтенсявнос я оселков (б) РаспРо РанениЯ Р ио- волны. 32 Поглощение ТВ зависит от длины волны н интенсивности осадков Д (рис. 2.4).
Сигналы с длиной волны Х > 30 см существенного поглощения в тропосфере не испытывают. Влияние о аженных от земной позе хностн сигналов на иа амм нап авленности антенны РНУ. Искажения ДНА в вертикальной плоскости обусловлены интерференцией радиоволн, распространяющихся от антенны РНУ по прямому н отраженному от земной поверхности лучам. Отраженный от земной поверхности ннтерфернрующий сигнал (рнс. 2.5) появляется при выполнении условия 0,5ум > ()ж где д«, — ширина главного лепестка ДНА в вертикальной плоскости по уровню нулевой мощности; 0» — угол наклона максимума ДНА к горизонту. При интерференции указанных сигналов вместо исходной ДНА Щ) формируется искаженная многолепестковая ДНА Я0) (рнс.
2.6). Мегоды нахождения гк (В) в зависимости ото) и свойств подстила.ошей ь, поверхности излагаются в курсе «Антенны и техника СВЧ». Отметим только, что число лепестков и про- Рис. 2.5. Отражение радиоволны валов в результирующей ДНА, нх отземной поверхности положение и ширина зависят от от- при широкой ДНА ношения высоты подъема антенны 6, и длины волны Х. Для уменьшения глубины провалов нли изменения их положения применяют несколько разнесенных по высоте антенн, высоты которых выбирают такими, чтобы лепестки одних ДНА Рнс.2.6.ИскажениеДНАиз-зал»ихняя перекрывали провалы в другнх отраженного ст земной поверхности ДНА.
К некоторому уменьшению глубины провалов приводит опускание нлн подъем главного лепестка ДНА. Кроме того, переход от вертикальной поляризации радиоволн к горизонтальной приводит к тому, что лепестки н провалы ДНА меняются местами из-за изменения на 180' фазы отраженного от земной поверхности сигнала. Наконец, возможна суммарно-разностная обработка сигналов, в результате которой также меняются местами лепестки и провалы ДНА, Влияние ДНА на дальность действия РНУ в вертикальной плоскости проследим по связи КНД антенны по мощности О,(В) с результирующей ДНА по напряженности поля г~(В): О,ф) = О,ц$~(Д), где Ом— максимальное значение КНД антенны. Тогда 2 — 3! 68 33 где Кр — коэффициент, объединяющий все остальные параметры РНУ.
Поверхностные волны (ПВ). Поверхностными называют радиоволны, которые распространяются в непосредственной близости к поверхности Земли и огибают сферическую поверхность земного шара вследствие явления дифракции. Особенности распространения ПВ связаны с влиянием почвы (суша, море), над которой проходит радиоволна, и зависят от электрических свойств подстилающей поверхности.
Почва представляет собой полупроводник с комплексной относительной диэлектрической проницаемостью е' = е +760пХ, где и — удельная проводимость почвы. Отношение К„= 60п3А характеризует электрические свойства почвы: при К„ > ! почва по своим свойствам приближается к проводнику, а при К„ < О,! — к диэлектрику. Основное влияние почва оказывает на поглощение энергии, распространяющейся над ней волны и на фазу принимаемого сигнала. Общее представление о хат„ка рактере распространения ПВ можно получить из рис. 2.7, где пока- М ! зала зависимость от длины волны 1 напряженности электрического поля радиоволны Е (в децибелах относительно ! мкВ!м) в точке приема, находящейся на расстоянии 1000 км от передатчика с изРис.
2.7. Зависимость напряженности лучаемой мощностью 1 кВт. электрического поля поверхностной Практический интерес ПВ волны ат длины волны на расстоянии представляют при длине волны !000кмотпередатчика: 2, > !00 м. Дальность действия г-распрострашшяеяаамсаею рПУ на ПВ может доходить до 2 — распространение нал сушеЯ 3000-4000 км.
и ак я нове хностных ~г/УT ик~д~д.ь р Ь в А дифраквией понимают сгиба ние радиоволной встречных препятствий. Для ПВ таким препятст- % вием является шаровой сегмент земной поверхности (рис. 2.8). Дифракция проявляется, когда О длина волны сигнала соизмерима с высотой 0 этого сегмента, завиРие. 2.8. В!аровой сегмент, огибаемый сящей от длины трассы радио- поверхностной волной 34 волны 1, и составляющей 7,8км при 1, = 500 км (при 1, = 1000 км, например, и = 31 км). Наименьшее влияние сферичность Земли оказывает на РНУ, работающие на длинных и сверхдлинных волнах ( Х > 1 км). Погло ение ПВ в почве.
Этот фактор проявляется тем сильнее, чем ближе параметры почвы к параметрам диэлектрика, т.е. чем меньше К„. Дело в том, что в верхнем (пограничном) слое почвы распространяющаяся над ней волна наводит токи смещения или проводимости, на что тратится часть энергии этой волны. Если отношение К„возрастает (т.е. проводимость почвы растет), то радиоволны слабо проникают в почву и потери в ней уменьшаются.
С другой стороны, при уменьшении К„ почва по своим параметрам приближается к диэлектрику, экранирующее действие наведенных в ней токов ослабляется и волна проникаег в почву на большую глубину, что приводит к уменьшению энергии полезного сигнала. Так как отношение К„зависит от длины волны, то степень поглощения уменьшается с увеличением Х (при данном значении п1е, т.е. при данном виде почвы). Из сказанного следует, что дальность действия РНУ, работающего на ПВ, увеличивается при распространении радиоволн над морем и с увеличением длины волны (см.
рис. 2.7). ополнительный азовый с внг сигнала. Комплексный характер относительной диэлектрической проницаемости почвы приводит к дополнительному фазсвому сдвигу сигнала гр„, снижающему точность фазовых РНУ. Показано, что К„ П, = 2а~с!Пʄ— агс!П ! — 11е откуда следует, что на у, влияют те же факторы, что и иа поглощение ПВ.
При анализе точности фазовых РНУ обычно оперируют с так называемой эквивалентной задержкой сигнала дг„= ф /сзм где гпп — несущая частота. Значение Ьг„может доходить до нескольких наносекунд на километр и уменьшается при распространении радиоволны над морем. Пространственные радиоволны (ПРВ). Пространственными называют радиоволны, распространяющиеся на большие расстояния и огибающие земной шар в результате отражения от ионосферы. Такой тип распространения возможен для сигналов с несущей частотой менее 30 МГц (Х >10 м). Причина возникновения ПР — полное внутреннее отражение из-за многократного преломления радиоволны при переходе последней из одного слоя ионосферы с коэффициентом преломления н; в другой слой с н„~( и, (дискретная модель ионосферы). Максимальная частота сигнала, при которой радиоволны отражаются от данного слоя ионосферы зп при вертикальном падении радиоволны на ионосферу, называется критической частотой: 0 8 0, 88 00, .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
