Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Кривизна траектории тем больше, чем быстрее изменяется показатель преломления; траектория превращается в прямую линию, если показатель преломления постоянен. Угол, на который отклонится траектория волны в ионосфере, можно определить из закона Снеллиуса прн помощи равенства (4. 1) сова = псоза„. Рис. 4.1 поясняет обозначения, принятые в этом равенстве. Когда а„ становится равным нулю, волна находится в своем верхнем поло- 4.В1 влияние ионосввгы нл глспгоствлнвнив глдиоволн.
11б женин и начинает возвращаться обратно к земле. Показатель преломления, необходимый для того, чтобы волна, вошедшая в ионосферу под углом ае, вернулась на землю, есть (4.2) и = соа аз. Показатель преломления ионизированной среды в присутствии магнитного поля Земли вавясит от многих переменных, в том числе от диэлектрической постоянной среды, концентрации электронов, параметров земного магнитного поля и частоты самой волны. В ионосфере электроны сушествуют в присутствии земного " " ". а магнитного поля. Влияние этого ,. Иоиизорлполя при высоких радиочастотах состоит в том, что возбужденный электромагнитной волной электрон начинает колебаться, описывая эллиптическую орбиту. а„ Вследствие этого каждому слою ионосферы соответствует своя так называемая критическая ча- 7~аггллллл стота; она подвержена суточным и сезонным вариациям.
Радиоволна, обладающая частотой мень- рис. 4.1. Преломление в ионосфере. ше критической, всегда отражается к земле независимо от того, под каким углом она вошла в ионосферу. Если же частота радиоволны выше критической для данного слоя, то к земле возвращаются лишь те волны, которые входят в ионосферу под таким углом ае, что совая > п, где л есть показатель преломления для данной частоты в точке с максимальной концентрацией электронов. Таким образом, волны с частотой выше критической, входящие в ионосферу под большими углами, проходят через нее, а под малыми — отражаются к земле.
Иногда наблюдаются случаи, в которых слой Е отражает волны, имеющие частоту выше критической для этого слоя. Тогда говорят о существовании спорадического слоя Е. Предполагают, что эти аномальные отражения происходят от образовавшихся в слое Е областей ионизации с резкими подвижным границами. Такие области носят название ионных облаков. Эти облака могут достигать размеров в несколько сот миль. Аномальные отражения появляются и исчезают вместе с ионными облаками. В ионосфере существуют и другие аномалии, которые влияют на распространение радиоволн средних и высоких частот.
Например, отраженные от ионосферы сигналы иногда внезапно замирают или исчезают совсем. Это явление имеет своей причиной вспышки ионизирующего излучения Солнца, которые вызывают быстрое увеличение поглощения радиоволн, 1!6 [гл. 4 влспгостглнвнив влдиоволн попадающих в ионизированные области. Кроме того, наблюдаются длительные периоды увеличения поглощения в нижних слоях, вызываемые вообще той же причиной; они менее опасны, чем внезапные замирания. Ионосферные бури, обычно сопровождаемые магнитными бурями, могут продолжаться по нескольку суток и характеризуются плохим распространением радиоволн с частотой выше 500 кгц. Влияние ионосферных бурь особенно сильно в полярных областях или вблизи них.
Зона наиболее сильного влияния но° носферных бурь обычно лежит в пределах 20' по широте от магнитных полюсов. Частоты в пределах от 1,5 до 30 мггц наиболее а/ подвержены преломлению и другим эффектам, связанным с ионизированными ,":.""'чй..' ч ' ' "-""' '" "ч' т,' . ~, слоями атмосферы. Частоты от 30 до 60 мггц возвращаются к земле только в очень специальных случаях, а выше 60 мггц— л вообще не возвращаются ц2 к земле от ионосферы. 4.4.распространениепутем многократного отражения Рнс.
4.2. Распространение путем миогократ ного отражения. Если используемая частота находится в пределах от 1,5 до 30 мггц и если, кроме того, в ионосфере возможно и преломление и отражение, то обычно бывает два или больше путей, по которым излучаемая энергия может достигнуть необходимой точки. Примеры такого распространения показаны на рис. 4.2. На рис. 4,2, а показан случай, когда энергия может попасть из точки А в точку В по траекториям, включающим в себя несколько отражений от ионосферы и земли. На рис.
4.2, б разные траектории соответствуют неодинаковым глубинам проникновения радиоволн в один и тот же ионизированный слой. На рис. 4.2, в то же явление имеет место вследствие отражения радиоволн от двух различных слоев ионосферы. Возможны даже случаи, когда волны обходят влиянии поклзлталя пгвломлвння воздела 117 4.51 Землю по большому кругу в разные стороны. Следует отметить, что, так как отдельные траектории имеют неодинаковую длину, один и тот же сигнал доходит до приемника по разным траекториям в разное время.
4.6. Влияние показателя преломления воздуха на распространение радиоволн В пустом пространстве радиоволна распространяется от источника по прямой со скоростью, равной скорости света в вакууме. Отношение скорости в пустоте к скорости в среде есть показатель преломления среды. Существенно, что показатель преломления радио- Таааааеаааа раЖаааееег волн в воздухе не зависит от час- !та тоти, за исключением, может быть, миллиметровых волн. Он не зависит г также от поляризации волны. По- г казатель преломления воздуха есть прежде всего функция от температуры, давления и абсолютной ПМ~рхеюпь Ре,ааа влажности.
Его можно определить по следующей эмпирической формуле '): !л — 1). 1Ое= — — —— 79р 11а 3,8 ° 10ел Т Т Тв (4.3) где и — показатель преломления воздуха, р †давлен воздуха в миллибарах, Т вЂ” абсолютная температура воздуха в градусах Кель- вина, а †давлен водяных паров в миллибарах. Поскольку физические характе- р 43 Рис. 4.3. Искривление траектории ристики атмосферы в пределах тро радиоволны вследствие изменения посферы изменяются с высотой не- показателя преломленнясвысотой.
прерывно, показатель преломления также есть непрерывная функция высоты. Так как Земля имеет сферическую форму, то слои с постоянным значением показателя преломления будут следовать за сферической формой Земли. На рис. 4.3 показано искривление траектории радиоволны вследствие непрерывного изменения коэффициента преломления с высотой. Если предположить, что коэффициент преломления зависит от высоты !) Бншшагу Тесла!са1 Керог! о1 !пе Сопнп!нее оп Ргораяа!!оп, МОКС Као!о 'й!ате Ргораяа!!оа Ехрег!шеп!з. (гл.
4 118 Рлопгостглнвннв глдиоволн линейно, то можно показать, что ') да = 0,358 1О г —, (4.4) где а есть угол, показанный на рис. 4.3, а да есть изменение этого угла в том случае, когда высота меняется на Ж. Влияние обычной тропосферной рефракции пренебрежимо мало, за исключением того случая, когда траектория образует с горизонтом угол меньше 2', искривление траектории волны ведет к тому, что радиогоризонт не совпадает с оптическим (видимым) горизонтом. Удобный метод построения лепестков излучателя или траектории волны состоит в применении так называемого эффективного радиуса Земли, равного г/а геометрического.
В этом случае траектория, определяющая радиогоризонт, изображается прямой линией. Удобный метод приближенного определения дальности радиогоризонта для некоторой заданной высоты антенны состоит в применении уравнения (4. 5) где д †дальнос радиогоризонта в уставных милях, а И вЂ высо антенны в футах. Поскольку радиогоризонт ограничивает дальность прямого распространения радиоволны, существует некоторая предельная дальность передачи с антенны высотой И на объект, летящий на высоте И . Это будет: гг' =~/2И+ 1(2И,. (4.6) Известно, что наблюдаемое состояние атмосферы обычно обнаруживает отклонения от состояния, принимаемого за нормальное.
Следует ожидать, что подобные аномалии в температуре, давлении и влажности вызовут и необычную рефракцию радиоволн. Например, существуют так называемые температурные инверсии, которые характерны тем, что температура не убывает с высотой, как обычно, а возрастает. Вследствие этого образуется слой теплого воздуха, лежащий на холодном. Если это приводит к тому,' что коэффициент преломления быстро падает с высотой, то траектории, близкие к горизонтальным, будут отклонены вниз.
Так возникает явление, называемое атмосферным волповодом. Атмосферные волноводы встречаются как у самой земли, так и на различных высотах, но обычно не выше 10000 футов (~3000 эг). Влияние атмосферных волноводов на передачу радиоволн зависит от расположения передающей и приемной антенны относительно волновода. В зависимости от этого волна может или отразиться к Земле, или распространяться внутри волновода, или, наконец, пройти сквозь г) йеео Н. Р. апя' йиззе1! С.
М., 1)йгз Н~йь ггепиепсу Ргорайаг1оп, .гоьп 'йгйеу Д Яоаз, 1953, р. 46. 119 4.71 ОТРАЖЕНИЕ РАДИОВОЛН волновод, но с заметным искривлением траектории. Существование атмосферного волновода в радиосвязи может привести к тому, что окажется осуществимой передача даже в области, лежащие за пределами обычного радиогоризонта; при радиолокации цели могут быть обнаружены на феноменальных дальностях, также за пределами радиогоризонта.
Конечно, подобные условия вообще непредсказуемы. 4.6. Поляризация радиоволн Распространение энергии в форме расширяющегося поля излучения состоит в волновом движении, при котором изменения со временем электрического и магнитного поля в области, окружающей источник излучения, передаются радиально в сторону распространения. Если в излучающем элементе течет синусоидальный ток, то 3лиЫлрвепПпп ппнп ипп иннин Мигингиипп иппп Рис. 4.4. Электрическое н магнитное поле волны.
напряженность обоих полей в любом месте вдоль линии распространения будет также изменяться синусоидально. На рис. 4.4 показано, как распределяются напряженности обоих полей в' некоторый . момент времени. По оси Н отложена напряженность магнитного поля, по оси г — электрического. Оба эти вектора перпендикулярны к направлению распространения и друг к другу. Навовем плоскостью лоляризалии радиоволн ту плоскость, в которой располагается вектор напряженности электрического поля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
