Файл: Красюк Н.П. Электродинамика и распространение радиоволн учеб. пособие.pdf

солнечной деятельности. Радио-прогнозы составляются на год и на

ионосферы расчет поглощения радиоволн носит приближенный ха­ рактер.

Для учета поглощения радиоволн, которое наблюдается в основ­ ном в областях D и Е ионосферы, в формулу для расчета напря­ женности поля подобно § 17.1 вводят экспоненциальный множитель, учитывающий поглощение:

Здесь Г — суммарный коэффициент поглощения, учитывающий по­ глощение радиоволн во всех областях ионосферы. Он равен:

зи антенны, а множитель |Ло|"_1 — потери энергии при отражении

где cld — коэффициент поглощения, который определяется по фор­ муле (18.2).

Для вычисления интеграла (18.8) необходимо знать распреде­ ление Na и ѵЭфф по высоте. Обычно полагают, что Na изменяется с высотой по параболическому закону (см. § 14.4), а ѵЭфф в соответ-

*ствии с рис. 13.10 по экспоненциальному закону. В результате вы­ числения интеграла (18.8) для различных областей ионизации

А. Н. Казанцев построил графики зависимости коэффициента по­ глощения от рабочей частоты для различных значений критиче­ ских частот каждой области ионосферы. На рис. 18.7 приведен один из таких графиков для расстояния 1500 км (лето, полдень).

При расчете НПЧ необходимо знать минимальную напряженность поля .Ет1п, необходимую для уверенного приема. Ве­ личина £min определяется уровнем напря­ женности поля помех в месте приема £пом, а также отношением В сигнала к помехе, которая для данного вида работы (телефония, телеграфия и т. л.) регла­ ментируется нормами М ККР [46]:

Рис. 18.7

В соответствии с выражением (18.7) по известным значениям Етіп и Е 0 можно определить максимально допустимый коэффициент поглощения, а по графику рис. 18.7 найти значение НПЧ.

В заключение отметим, что НПЧ можно уменьшить путем уве­ личения мощности передатчика. Действительно, при увеличении мощности передатчика Р возрастает величина Ео, так как

При этом возрастает определяемый из выражения (18.7) мак­ симально допустимый коэффициент поглощения Г [так как величи­ на £ в левой части выражения (18.7) остается неизменной и равной по-прежнему £ min] и в соответствии с графиком рис. 18.7 уменьша­ ются значения НПЧ.

§18.3. ТРАЕКТОРИЯ ВОЛН В И О Н О СФ ЕРЕ

Вобщем случае задача нахождения траектории радиоволн в ионосфере является чрезвычайно сложной, так как электрические параметры ионосферы (диэлектрическая проницаемость, проводи­ мость, число столкновений) изменяются в широких пределах. По­

этому строгое решение этой задачи на основе уравнений Максвел­ ла (волновых уравнений) связано е большими трудностями. Одна­ ко в диапазоне коротких волн изменение параметров среды на расстояниях порядка длины волны невелико. Поэтому для рассмот­ рения вопросов распространения радиоволн в ионосфере можно воспользоваться методом геометрической оптики за исключением областей ионосферы вблизи точки отражения радиоволн, где усло­ вия применения геометрической оптики, как показано в § 14.4, не выполняются.

Несмотря на существенное упрощение задачи распространения радиоволн в ионосфере, которое получается при использовании ме-

508

тода геометрической оптики, определение траектории радиоволн в ионосфере тем не менее является довольно сложной задачей. Это объясняется рядом причин. Во-первых, на больших расстояниях от передающей антенны необходимо учитывать сферичность земной поверхности. Во-вторых, коэффициент преломления ионосферы до­ вольно трудно определять при учете столкновений электронов с другими частицами и при учете магнитного поля Земли.

Ниже рассматриваются основные свойства траектории радио­ волн для плоской и сферической ионосферы как без учета, так и с учетом магнитного поля Земли. Рассматриваются также особенно­ сти траектории радиоволн, когда передатчик расположен на какойто высоте над поверхностью Земли, например, на искусственном спутнике Земли.

учета магнитного поля Земли траектория волны описывается урав­ нением (14.17):

п (Л) sin <р(А) = sіп сро,

где фо — угол падения волны на ионосферу (рис. 18.8, а), откуда

(18.9)

Так как на пути распространения волны коэффициент прелом­ ления п < 1, то волна искривляется в ионосфере и на некоторой вы­ соте h, определяемой из соотношения

rc(A)=sin <р0,

луч становится параллельным поверхности Земли (ф= л/2). В этом месте волна отражается от ионосферы и распространяется в на­ правлении к поверхности Земли по симметричной траектории (см. рис. 18.8, а). Радиус кривизны луча определяется следующим вы­ ражением (см. § 14.2):

509

10-у20% меньших, чем при плоской ионосфере. Иными словами,, для плоской ионосферы наибольшая высота zo, где происходит от­ ражение радиоволн, почти совпадает с высотой максимума элек­ тронной концентрации, находясь, однако, несколько ниже максиму­ ма. В отличие от этого для сферической ионосферы наибольшая высота zo, где происходит отражение радиоволн, не совпадает с высотой максимума электронной концентрации и лежит значитель­ но ниже ее. Это иллюстрируется рис. 18.8, где приведены траекто­ рии радиоволн в плоскослоистой (а) и сферической (б) ионосфере. Из этого рисунка также следует, что на частотах, превышающих максимальную частоту (/>/тах), наибольшее искривление луча при сферической ионосфере происходит ниже максимума электрон­ ной концентрации, в то время как для плоской ионосферы наиболь­ шее искривление наблюдается на высотах, соответствующих макси­

ности аналитического решения задачи ниже приводятся только ре­ зультаты графоаналитического метода решения [30].

Как указывалось в § 14.6, под действием магнитного поля Зем­ ли ионосфера приобретает свойства .анизотропной среды, у которой диэлектрическая проницаемость и показатель преломления, а так­ же фазовая и групповая скорости распространения радиоволн из­ меняются в зависимости от угла Ѳ между направлением распростра­ нения волн и вектором напряженности магнитного поля Земли. Это приводит к тому, что сферическая волна, падающая на ионосферу,

510.