Файл: Белосток В.С. Распространение радиоволн (учебное пособие).pdf

где £)j (|з)-~1)макс/а (Р)— к.н.д. антенны в любом направлении в свободном пространстве;

<?i ([i)—Оыша. /а (р) — коэффициент усиления антенны в любом направлении в свободном пространстве.

Таким образом, для расчета D{3) и G(j3) антенны с симметрич­ ной диаграммой направленности, главный максимум которой параллелен плоскости земли, необходимо умножить Dj((3) и Gj(!3) антенны без учета земли на квадрат множителя земли.

Как легко определить из формул (2.13) и (2.14), при отраже­ нии от земли в направлении первого максимума ЭмакС1 к.н.д. и коэффициент усиления антенны с учетом влияния земли возра­ стают почти в 4 раза, что приводит к увеличению дальности радио-, локации примерно вдвое (см. гл. 7),

§ 2. Область, существенная для отражения радиоволн

На практике обычно возникает вопрос о необходимых разме­ рах ровной площадки отражения для установки радиолокацион­ ной! станции метрового диапазона волн.

Этот вопрос может быть решен путем применения законов волновой оптики, в частности принципа Гюйгенса — Френеля.

ЗОНЫ ФРЕНЕЛЯ НА ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

Пусть отражение от земли является зеркальным. В этом слу­ чае волны, отраженные от земли, распространяются так, как если бы они исходили от зеркального изображения антенны Ai (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Зеркальное отражение радиоволн от ровной местности

29

о т р а ж е н и я С.

На первый взгляд может показаться, что волны, отразившиеся

менением законов отражения волн от плоской поверхности земли, имело расчетную величину, площадка, в пределах которой отра­ жаются волны, создаваемые антенной, должна быть определен­ ных размеров и формы.

Таким образом, задача состоит в том, чтобы оценить форму и минимальные размеры площадки отражения, при которой поле

ющей влияние на формирование отраженного луча, как уже отхк

с отверстием.

Представим себе, что в пределах некоторой площадки, вклю­ чающей в себя точку отражения С, волны, идущие от антенны, отражаются зеркально, а вне этой площадки полностью погло­ щаются (рис. 2. 7). Тогда в пространстве будет иметься только пучок лучей, отразившихся в пределах нашей зеркально отража­ ющей площадки. Учитывая, что отражение от площадки зеркаль-

30

Рис. 2.6. Непрозрачный экран с круглым отверстием

чое, мы можем рассматривать отраженные лучи как лучи, обра­ зованные зеркальным изображением антенны, расположенным в точке А 1. и прошедшие через отверстие в поглощающем экране, имеющее такую же площадь и форму, как и зеркально отража­ ющая площадка.

Рис. 2.7. Отверстие в поглощающем экране, представляющем собой земную поверхность

31

Для того, чтобы поле, образуемое зеркальным изображением

Этот участок земной поверхности, формирующий отраженную волну, как показывает расчет, представляет собой эллипс, линей­ ные размеры которого зависят от угла места цели.

РАЗМЕРЫ ПЛОЩАДКИ ОТРАЖЕНИЯ (ПЕРВОЙ ЗОНЫ ФРЕНЕЛЯ?

Знание размеров и местоположения первой зоны Френеля имеет практическое значение, так как при этом можно опреде­ лить необходимые размеры ровной площадки при размещении радиолокационных станций.

Обычно эту площадку рассчитывают для угла, соответству­ ющего первому максимуму диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости с учетом влияния земли.

Пусть С — геометрическая точка отражения и АСВ — путь луча, отраженного от этой точки. Тогда граница площадки, соот­

2

В

X

Рис. 2.8. Площадка отражения

32

антенны, который можетбыть определен из выражения sin3MaKCl™ X

=положение эллипса и его размеры определяются соотноше­

ниями:

— центр эллипса

отражения указываются в технических описаниях радиолокацион­ ных станций метрового диапазона волн.

Таким образом, в случае антенн, находящихся вблизи земной поверхности, наибольшее влияние на распространение радиоволн оказывают участки земной поверхности, расположенные в непо­ средственной близости от антенн.

газ, озон и пр.). В этой области атмосферы происходит интенсив­ ное перемешивание газов благодаря господствующим здесь воз­ душным течениям и ветрам.

Выше 100 км под действием солнечной радиации происходит диссоциация кислорода и азота, то есть расщепление молекул на атомы. На этих высотах перемешивания не происходит, и газы располагаются слоями в соответствии с их молекулярным весом.

Кроме того, начиная с высоты примерно 60 км, газы в атмо­ сфере ионизированы, и здесь присутствует значительное количе­ ство свободных электронов и ионов.

Как будет показано ниже, тропосфера оказывает основное влияние на распространение ультракоротких волн. Верхние слои атмосферы (ионосфера) играют основную роль при распростра­ нении коротких волн. Что же касается стратосферы, то ее влия­ ние на распространение радиоволн примерно такое же, как и тро­ посферы, но менее выраженное.

* По данным исследований при помощи советских искусственных спутни­ ков Земли и ракет, верхняя граница атмосферы простирается, по-видпмому,

до высот 2000 - 3000 км.

35