Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Без учета соударений, используя обозначение (11.80), можно получить (е „)гя = (л )1з = 1 — Х /7(/+7н). (11.100) Общие особенности распространения радиоволн в магнитном поле Земли. Из изложенного следует, что если ориентация вектора Е электрического поля волны совпадает с ориентацией вектора земного магнитного поля возможно распространение волн, таких же как н в отсутствие магнитного поля. Если имеется интенсивная составляющая земного магнитного поля Н = На сов!1 в 0 вдоль направления распространения волны (модель квазипродольного распространения), где )3 - угол, составленный вектором Н« и направлением распространения, то согласно (11.99а) наступает явление двойного яучепрвчогвления с гироскопической частотой ./н =./Насозб (11 101) где /но — значение (11.99), соответствующее напряженности магнитного поля Н, Волна с показателем преломления л, называется обыкновенной, волна с показателем преломления лз — необыкновенной. Эти волны распространяются с различными скоростями н по различным траекториям.
Двойное лучепреломление характерно для оптических сред с анизотрогтыти свойствами. Аннзотропия— это зависимость физических свойств вещества от направления. Источником анизотропии среды распространения радиоволн является магнитное поле Земли. 173 Влияние магнитного поля Земли на условия отражения волн. «Необыкновенная волна» обладает существенно меньшей критической частотой, чем «обыкновенная». При грозовых разрядах возможно даже распространение сверхдлинноволновых помех вдоль магнитных силовых линий — «свистящих атмосфериков».
«Обыкновенная» волна обладает несколько большей критической частотой, чем волна, на которую магнитное поле Земли не воздействует, что учитывается прн выборе рабочих частот радиолиний. Эффект Фарадея. Это вращение плоскости поляризации линейно-поляризованной волны в среде с двойным лучепреломлением [7.10!. Линейно поляризованную волну, входящую в ионосферу, сводят к сумме круго-полярнзованных волн (эллиптнческн-поляризованных волн, длиннее метровых, — в «квазипродольном» приближении). Это разложение в плоскости, перпендикулярной направлению распространения, поясняется на рис. 1!.35,а до входа в ионосферу н на рис.
11.35,6— после прохождения ее участка 2'.. 1 1 ! ° Ч')» 'Р2 а) 6) Рис. 11.35 Фазовые запаздывания круго-поляризованных волн ионосферы (рис. 11.35,6) неодинаковы и равны (Ч' — Чт)! 2 = 2лт"1 и) 2(!))г1)г. Вектор суммарной линейно-поляризованной волны поворачивается за счет этого на некоторый угол О. Углы между диагоналями и смежными сторонами ромбов равны ч)) =жг, Ч)-0=Ч2+О.
Поэтому угол поворота плоскости поляризации 1 0 = — (Ч) — Чг) = л!'! [и) 1!) — ))2(!)[т(!! с . 2 !. При 7»7 „,7'»7'н в соответствии с (11.100) значения и) 2 = 1-7« (у+ Я~)( 22, так что при использовании системы СИ 0 = — 2!тгл (!)7н(!)т(! «г!и (!!но(!)с«50(!):(! 2 2,97 1О с! На рис. 11.36, построенном по материалам [2.91, нанесена зависимость от частоты угла поворота 0 плоскости поляризации при продольном распространении волн до цели и обратно на частотах более 100 МГц.
Высота цели 1000км, напряженность магнитного поля Земли 50А!м, принималась модель ионосферы (2.9, с. 313!. Влияние эффекта Фарадея на работу и дальность действия Р Э С . Из рис. 11.36 следует, что поворот плоскости поляризации на низких частотах может быль значительным. На относительно низких частотах и работе на 174 «2 Ц5 1 2 Час»)та, ГГЦ Рис. 11.36 случае поляризационный В приведенных соотношениях г — дальность, /гж„— отношение эффективных площадей цели на поляризации, ортогональной к используемой, и на используемой линейной поляризации (коэффициент деполяризации). За счет деполяризацнонных эффектов внутри зон видимости РЛС, работающих на линейной поляризации при не очень высоких частотах, могут появляться провалы, поскольку интенсивность сигнала на большей дальности может быть больше, чем на меньшей.
Поляризационные замирания устраняются при работе на круговой поляризации или обеспечении полного поляризационного приема (разд. 8.2). Днсперсионные искажения и устранение погрешностей измерения с учетом магнитного поля Земли. При работе на круговых поляризациях искажения качественно такие же, что в отсутствие магнитного поля. Количественные изменения связаны с заменой/ в формуле (11.87) на 7'(/'~-7'н). Возможна компенсация дисперсионных искажений (разд. 25.7), но с учетом этого изменения. 11.4.
Совместное влияние поверхности и атмосферы Земли иа работу РЭС декаметрового и более длиииоеолиовых радиодиапазонов Декаметровые (10 м < 2. <100 м) и более длинные радиоволны применяются в радиовещании, радиосвязи, радионавигации, загоризонтной радиолокации (дека- метровые волны), передаче сигналов точного времени и т.д. Они распространяются на большие расстояния, огибая земную поверхность. Это обусловлено относительно малым их затуханием, свойствами дифракции, отражения от ионосферы, распространения в слоях ионосферы (декаметровые волны).
Соответственно выделяют три типа радиоволн: ° поверхностные (земные); ° пространственные; ° ионосферных волновых каналов. Сведения о поверхностной волне в поле прямой видимости (разд, 11.1 и 11.2, )).<10 м) дополняются ниже сведениями о дифракционном поле ().>10 м, разд. 11.4.1, 11.4.4). Приводятся сведения о распространении и приеме декаиетравых пространственных волн н волн в 5)Х) к Б 200 Б,юо й ю « 8 го )О в г ) «э одной какой-либо линейной паляризат)ии (вертикальной, горизонтальной) он может приводить к поляризационным замираниям.
Уравнение максимальной дальности действия связи (11.33), включающее множители атмосферы и Земли, дополняется тогда поляризационным множителем Рл = со«0(г). Уравнение максимальной дальности действия активной радиолокации (11.23) дополнительно включает в этом множитель вида 10 й 40 ~~ 20 а 0 И Х -20 0 10 Рис. 11.38 !О мкВ/и 10 60 лБ /„О+9//„О при!4//„//„!<1, /„+1/4/при !4//,/г„!>1.
ч 40 б 20 4» Х 200 10 500 1000 1500 2000 10 Дальность, км Рнс. 11З9 175 ионосферных валахов (см. разд. 11.4.2 — 11.4.4), а также гектометровых и более длинных волн (см. разд. 11.4.5). 11А.1. Поверхностные радиоволны (Л»10 и/ и дальность действия РЭС Излучаются под небольшими углами к горизонту, не достигают ионосферы и распространяются над сферической поверхностью Земли вследствие явления днфракции.
г Множитель ослабления. Напряженность 2 поля поверхностной е волны Е на расстоянии г от передатчика 1 (рис. /гз !! .37) выражают через напряженность Ео в сво- Рнс. 11.37 бодном пространстве на том же расстоянии и гнножитель ослабления [7.17, 7.15] %=Е/ Ео=!%! еге» . В.А. Фок представил множитель ослабления рядом /»1„ % = е/ /42 Я~ Ч„(у))Ч„(уг).
(1!.102) »=1/н 4/ Расстояние г сведено в нем к приведенному х, высоты антенн Нь Н сведены к пРиведенным Уг, Уг. ДиэлектРическая проницаемость е и проводимость а почвы сведены в приведенный параметр почвы 4/ [7.15]: 113 Л-! 13/1-213 3 ггз -г /3 -113 У1,г = 2п Н1 гЛ /гз 4/=/(и/23/Л) (е-/60Ла) 1/2. Высотные множители Ч„(у/ определяются через функции Эйри /гг(г/: Ч„(у) = /г (14 ьу)//г (/„), (!1.!03) где 1„= /„(4/) - л-й корень уравнения /й,(/) / //-дй,(/) = о. (11.104) Для предельных значений 4/ = 0 (километровые и более длинные волны) и д = о (метровые и более короткие волны) вводЯт коРни /„о УРавнениЯ о//гг(/) /4// = 0 и коРни / уравнения /гг(/) = 0 [7.15], имеющие фазы и/3: О ! / ! е/х/3 / [1 ! е/к/3 имодУли! /14!=1,02, ! /1 ! 2 34,!!мы 325,! /г !=4 09, ! /го ! = 4,82, ! 11„! = 5,52, ! /»о ! = 6 16 ! 14 ! = 6 79,.".
Для промежуточных значений 4/ (4/ ыО, 4/ ы оо) корни /„ выражают через их предельные 1„, и /„„[7.4] Функцию Эйри /гг(/) выражают через функцию Ханкеля первого рода порядка 1/3: (/) к 12»/3( 1)1/2Н() [2( 1)3/2/3] 1/3 Ряд (11.102) сходится быстро. Суммой нескольких его первых членов можно пользоваться при вычислении % даже в области полутени.
В области тени сумма (11.102) с достаточной точностью сводится к первому члену [7.15]. В этой области в диапазонах километровых, декакилометровых и в большей части декаметрового диапазона волн антенны передатчика и приемника можно считать расположенными непосредственно у поверхности Земли (у, = О, уг = 0). Тогда все высотные множители Ч„(у) = 1 и множитель ослабления (! 1.102) приобретает вид го' = е 1 2 х/ах о я ' /(11 — ч ) (11.105) н зависит только от приведенного расстояния х и параметра почвы 4/ = 4/(е, 43, Л). Его модуль ! % != 2эЯх х! е/х ' /(/1 — 4/ ) ! (11.106) позволяет определить действующее Е, значение напряженности электрического поля поверхностной волны: Е„=»бора„, !%!/г, где Р— средняя за период мощность излучения; 4» р— коэффициент усиления передающей антенны.
На малых расстояниях, когда поверхность Земли можно считать плоской, расчет модуля множителя ослабления !%] проводят по формуле [7.4, 7.36] !% != (2+О Зр)/(2+ р+ 0,6 р ), (11.108) где р=(пг/'Л)[е +(60Лс) ] 1/2. На рис. 11.38 и !!.39 приведены результаты расчета зависимости напряженности электрического поля Е, поверхностной волны от дальности г, выполненные согласно (1!.106)-(1!.108) для различных длин волн от 30 м до 30 км при их распространении над морем с е = 80 и а = 4 Смlм (рис.
11.38) и иад сушей е = 4 н 60 10 дБ мкВ/лг 1О 500 1000 1500 2000 Дальность. кч а = 0,01 Смlм (рис. 11.39). Графики обоих рисунков заимствованы из рекомендаций Ч11! Пленарной ассамблеи Международного консультативного комитета но радиосвязи (Варшава, 1956 г.) (7.4]. Значения напряженности поля на рис. 11.38 и 11.39 (мкВ/м — правая шкала и децибелы относительно 1 мкВ/м — левая шкала) рассчитаны для передатчика с мощностью Р = 1кВт, которая излучается через вертикально установленную у поверхности Земли антенну с коэффициентом усиления О„,р= 1,5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
