Слаботочка Книги

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 [139] 140 141 142 143

в момент отражения волны последняя изменяется не только по направлению. Происходящие изменения могут быть учтены комплексной величиной, называемой коэффициентом отражения р. Модуль коэффициента отражения р показывает, во сколько раз изменилась амплитуда напряженности поля, а аргумент этого коэффициента ср - какое приращение получил фазовый угол поля в момент отражения. Численные значения р и ф зависят от поляризации и длины волны, от электрических свойств Земли и в ряде случаев от угла наклона лучей 5. Идеализируя процесс отражение волн, принимают р = 1, а ф = 180°, т. е. считают, что в момент отражения от Земли амплитуда волны сохранилась неизменной, а фаза изменилась на обратную. Такое приближение для УКВ возможно, если отражающая поверность гладкая и обладает высокой удельной проводимостью, а волны поляризованы горизонтально и падают под небольшими углами б. Если же эти условия не выполняются, то модуль р = \ и угол ф < 180°.

При определении результирующей напряженности поля у прием-

нрй антенны нужно к углу ф прибавить сдвиг по фазе Аф = х

обусловленный разностью хода волн Аг прямого / и отраженного 2 лучей. Допустим, что передающая антенна ненаправленная (в свободном пространстве), расстояние от нее до приемной антенны постоянное и изменяется лишь угол б. Тогда непрерывно изменяется разность хода волн Аг и соответственно изменяется суммарный сдвиг по фазе ф -f Аф интерферирующих волн. Когда этот сдвиг равен нечетному числу я, то поля прямого и отраженного лучей вычитаются и амплитуда результирующего поля составляет (1 - р)-ю часть от поля в свободном пространстве. Если же угол ф + Аф равен четному числу я, то поля арифметически складываются, усиливаясь в (1 + р) раз за счет отраженной волны. В частном случае, когда р = 1, поле то удваивается (в направлении максимального излучения системы), то уменьшается (в минимуме) до нуля. Таким образом, диаграмма излучения антенны в вертикальной плоскости становится многолепестковой. Мно-голепестковость возникает и в излучении направленных (в свободном пространстве) антенн, но максимумы этих лепестков получаются неодинаковыми, как показано на рис. 15.7. Кроме того, когда р 7 1, поле в минимуме не равно нулю.

Если прямой луч J (рис. 15.8) касается земной поверхности, длина его до приемной антенны является дальностью геометрической видимости Го, которая складывается из отрезков АВ и БС, равных, в свою очередь,

ЛВ==У {Rh,f~Rl = Y2Roh,-\-h, = Y2h,{Ro + h,),

ВС= ]/{Ro + h,f-Rl = y2Roh, + hl = Yh,{Ro + h,), где Rq = Q 370 0( -радиус Земли.

15* 419

Так как /7i</?o h.2<Ro, то можно записать

Го==АВ + ВС YWo (f/Ti + Vh,) =

/2- (/, + /1)= 3,57 (/ТГ,+ (353)

Заметим, что здесь дальность геометрической видимости Го выражена в километрах, а высоты передающей hi и приемной hz антенн - в метрах.

Рис 15.7. Миоголепестковая диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости, полученная в результате отражения волн от Земли.

Увеличение дальности связи сверх Го при данных /г, и hz означает прием ниже линии горизонта (в электромагнитной тени). Это уже область дифракции. На УКВ, где длина волны не превы-л f шает 10 м, дифракция вы-

ражена весьма слабо.

Более существенную роль в приеме УКВ за пределами геометрической видимости играет тропосферная рефракция, обусловленная плавным изменением показателя преломления воздуха. Из-за рефракции радиогоризонт не совпадает с геометрическим горизонтом. В нормальных условиях показатель преломления тропосферы уменьшается на.Ю- с увеличением высоты на 100 м. Это вызывает рост фазовой скорости и искривление луча, как в ионосфере. В нормальной атмосфере радиус кривизны луча уменьшается от оо (прямолинейное распространение) до 25 ООО км (луч / на рис. 15.9). Дальность связи соответственно увеличивается до

г = 4,12(/1+ Л/). (354)

Рис. 15.8. Определение дальности геометрической видимости.

Это иллюстрируется рис. 15.10: прн высотах антенн и hz предельное расстояние прямой видимости равно АВ, а из-за тропосферной рефракции дальность увеличивается до АС.

В тех случаях, когда изменения с высотой температуры, давления и влажности отклоняются от нормальных, возникает ано-

r = Z5000km г

Рис 15.9. Лучи радиоволн при атмосферной рефракции.

мальная тропосферная рефракция. Ее разновидности: сверхрефракция (частный случай - атмосферный волновод) и отрицательная рефракция.

Сверхфракция наблюдается при большем уменьшении показателя преломления с высотой, чем в нормальных условиях. Это происходит при температурной инверсии (повышении темпе-

Рис. 15 10. Увеличение дальности связи в результате атмосферной рефракции.

ратуры с высотой) и резком понижении влажности над Землей, например, летом, когда с наступлением ночи Земля охлаждается быстрее, чем воздух верхних слоев тропосферы, или над морской поверхностью, когда с суши приходит теплый воздух и нагревает самые нижние слои тропосферы. При сверхрефракции радиус кривизны луча R становится меньше 25 ООО км. В частности, если уменьшение показателя преломления тропосферы на каждые 100 м высоты достигает 16-10-6, радиус кривизны R оказывается рав-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 [139] 140 141 142 143