Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 83
Текст из файла (страница 83)
На рис. 11.43 показаны каналы Е, Г и ГЕ. Размеры их по высоте невелики и медленно изменяются вдоль трассы распространения из-за изменения электронной концентрации п, по высоте, долготе и широте. Поде.ройный Е-канал расположен на высоте ниже 120 км, волны в нем сильно затухают. Для сверхдальнего и кругосветного распространения представляет инте- рес ГŠ— канал (рис. 11.43), расположенный на высотах 120...130 км [7.32], где поглощение и расходнмость лучей сравнительно малы. Межслойный ГŠ— канат расположен в области впадины между высотами Н,„в и Н,„р.
Луч 1 распространяется в нем по «рикошетируюшей» траектории, отражаясь от его границ, луч 2 «скользит» на одной высоте. Лучи 1, 2 могут распространяться с частотой, превышаюшей МПЧ пространственных волн, что подтверждено экспериментально. При узкой (порядка нескольких градусов) ДН передатчика в ионосферные каналы попадает 10...20% излучаемой энергии [2.36]. Возможности возбуждения и вывода информации из ионосферных каналов за счет использования различных механизмов (горизонтальной неоднородности электронной концентрации ионосферы, рассеяния волн на нерегулярных неоднорадностях ионосферы, просачивания энергии сквозь стенки каналов и т. п.) находятся на стадии исследований [7.33].
11.4.4. Дальность действии РЭС с использованием пространственных волн декаметровоао диапазона Загоризонтные активные РЛС. Имеют, как правило, разнесенные передающие и приемные позиции (см. разд. 2.2.21). Принимаемую энергию в таких РЛС можно рассчитать по общей формуле (11.15), заменяя реальные дальности от передатчика г, и приемника гг до цели на эквивалентные г„„, и г„. Передающая антенна загоризонтной РЛС излучает пучок лучей, которые, отражаясь ионосферой, приходят до цели Ц по различным траекториям с различными запаздываниями и энергетическими потерями.
Пусть энергия 1зго луча излучается в телесном угле бь2, с размерами бе, по углу места и 5]3, по азимуту; бй, = бе, 5[3„1 = 1, 2, ..., и. Если принять„что излучение всей мошности Р осуществляется в области максимума ДН антенны, то изучаемая Ьм лучом мошность [2.36] Р, = Рб„,рбе, 5[3,!4л. (11 !1Л С учетом пространственной расходимости 1»го луча, отличающейся от сферической, мощность (! 1.117) на дальности цели г, проходит через поперечное сечение 66,= бх, Ы„ (11.118) где бх, = бг,(е„г!) и Ы, =Ы, (6[3,, Вз, г,)- соответственно вертикальный и горизонтальный размеры ЬВ,, которые зависят от дальности до цели гь причем б 1,(б[3„Вз, г )=5[3, Вззэп(г, И,). (11.1!9) Плотность потока энергии 1-го луча у цели с учетом (11.117), (11.118) и поглощения В, = В, (е„г1) равна П„=БР„14кВ,ЮЗ, = Р6„, /4кг1~„,(1), (11.120) где г'!э, (1) = В, ВЗбх,з)п(г1Яз)Яе,.
(11.121) У цели сложение полей, распространяюшихся по различным лучам, происходит со случайными фазами. Поэтому средняя плотность потока мошности у цели П„= 2, Лю = РО,„, ! 4л г г„, где Аналогично, если цель с эффективной площадью о„„излучает мощность Р„= П„а„,р, то без учета влияния магнитного поля Земли на расстоянии гз от цели— у приемной антенны с эффективной площадью А„, плотность потока энергии П„р = РОтро„, '(4яти ги„,)', (11.123) а мощность принятого сигнала Р„р = РО„,ро„рА„,/(4кги„,гзя~е) (!1 124) Считая, что за время наблюдения в (!!.124) изменяются только Р и Р, и интегрируя обе части, получим Э, =ЭО рая„7(4ягн гн„)з, (11.125) где Э, Э вЂ” энергии принимаемого и излучаемого сигналов соответственно.
Для двухпозиционной ЗГРЛС выражение (4нг, 1:„'1' характеризует полное затухание в прямом и обратном направлениях. Для однопозиционной ЗГРЛС оно вырождается в (4кял, )'. Загоризонтные РЭС навигации и связи. Пусть приемник системы радионавигации (радиосвязи) находится за горизонтом на расстоянии г, от передающей станции по поверхности Земли. Используя (1!.122) и (! !.!24), находим Р„р = РО„,рА„„/4кг '„, Э,р = ЭО„,рА /4кг '„, (11.126) где гн определяется из (!!.122).
Дальность действия находится тогда из условия Э„р— - Э„р,„. Величина г„„, в (11.126) зависит от геометрического расстояния г 1 между передающей позицией и приемником, тогда как в выражение (1! .31) для надгоризонтных РЭС это расстояние входит непосредственно.
Зависимость г1,„, от г1 в (11.!26) сравнительно сложная и связана с зависимостями г„„от направления а излучения, от затухания В„которое, в свою очередь, зависит от направления в и дальности, от рабочей частоты и состояния ионосферы на трассе распространения. Поэтому обращаются к эмпирическим или полуэмпирическим методам расчета [2.36] с использованием данных возвратно-наклонного зондирования ионосферы. 11.4.5. Осообенности распространения и приема радиоволн гентометроеого и более длинноеолновых диапазонов Гектометровые (средние) (100 < )ь < 1000 и) радиоволны. Могут распространяться поверхностными н пространственными волнами. Пространственные волны проникают через слой !3 ионосферы и отражаются от слоя Е.
Поглощение в слое 13 в дневное время велико. Дальность действия РЭС определяется условиями приема поверхностных волн, распространяющихся до 500... 700 км [7.! 6]. В ночное время слой !3 исчезает, поглощение падает, и пространственные волны распространяются на большие расстояния. Рабочая частота гр этих волн меньше критической г'„р слоя Е ионосферы при вертикальном зондировании. Ограничение по углу места излучения отсутствует, см. (11.104).
Наблюдается интерференция поверхностных и пространственных волн, проявляются замирания сигнала. Типичная картина замираний показана на рис. 11.44 (дальность 315 км, длина волны 2. = 350 м) [7.16]. До захода солнца (до 17 ч 40 мин) сигнал был устойчивым. После захода солнца интерференция приводила почти к двукратному изменению сигнала относительно его среднего уровня. Эти изменения целиком обусловлены флюктуациями фазы пространственной волны.
Мешая приему поверхностных волн,пространственные волны играют роль помех. Для их ослабения применяют: ° «прижатие» ДН приемной антенны к Земле (пространственную селекцию); ° отсечку переднего фронта импульсного сигнала поверхностной волны (временную селекцию). 250 я200 01 50 'з100 Р 50 О 17 1В" 1ги Ш. Время явор м Рис. 11.44 Километровые (1 < Х < 1О км) и декакилометровые (10 < )ь < 100 км) радиоволны. Излучаются на низких (300...30 кГц) и очень низких (30...3 кГц) частотах соответственно. Широко применяются в системах дальней и ближней навигации, передачи сигналов точного времени, радиовещания.
Распространяются поверхностнымн и пространственными волнами. Пространственные волны распространяются в сферическом волноводе, нижней стенкой которого является полупроводящая поверхность Земли, а верхней слой ионосферы: слой !3 (днем), слой Е (ночью). Неровности земного рельефа малы по сравнению с длиной волны (особенно для декакилометровых волн), земная поверхность является для этих волн гладкой, а волны отражаются, как и ионосферой, с незначительными потерями.
С расстоянием поэтому они затухают медленнее, чем волны других диапазонов. На 1 тыс. км пути уменьшение мощности излучения декакилометровых волн составляет — 2...3 дБ [3.10]. Ослабление существенно (может достигать — 20...40 дБ) лишь при их распространении над поверхностью с очень низкой проводимостью (зона Тундры, материковый лед Антарктиды и Гренландии). Поле пространственных волн создается несколькими типами (модами) волн. Амплитуда первой моды обычно превышает амплитуды высших мод, причем последние быстро затухают. Тем не менее, одна-две моды могут оказывать мешающее действие и на расстояниях больше 1,5...2 тыс. км. Интерференция мод приводит к замираниям сигнала, которые протекают медленнее и с меньшей глубиной, чем в диапазоне гектометровых волн. Расчет напряженности поля километровых н коротковолновой части декакилометровых волн обычно производят по полуэмпирической формуле Осмина Е, = "", 1 —" ехр(-00014г ! 7.") [мВ!м], (11.127) .г г 51пг где Р— мощность излучения в кВт; г — дальность в км; Х вЂ” длина волны в км; Π— геоцентрический угол, соответствующий дальности г (рис.
11.37). Выражая длину волны )мю и действующую высоту передающей антенны 7ря„> в метрах, а амплитуду тока 1 н> в ней в амперах, коэффициент в (11.127) заменяют 179 =, лб о . -)о Б -20 Скорость О звука а) н, Н н о с о б) сс о -зо б -жс 4 6 8 10 Дааьиооть, тыо ки Н К! 3 К 2 о Рне. 11.45 в) т) н Рне. 11.46 180 300з/РО „, = 120я)с к<и) 1„,(,) ! ).1„) . Формула (11,127) справедлива при распространении волн над морем до дальностей 16...18 тыс. км, а над сушей в интервале от 2...3 до! 6...18 тыс.
км. Особенности использования декакилометровых волн в радионавигации. Для определения координат обьекта в РНС измеряют фазу сильного сигнала первой моды. Изменение фазы сигнала первой моды, обусловленное мешающим действием сигнала второй моды, составит [3.3] сьср = асс!8 [у з)п срс(1ь у соз ср)), где у, ср — отношение амплитуды и разность фаз сигналов второй и первой мод соответственно. На рис. 1!.45 приведены согласно [3.3) зависимости у от дальности г и частоты для ночных условий, когда затухание мод наименьшее. Одномодовый характер поля (у 5 — 10 дБ) на расстояниях 3-4 тыс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
