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

(см. рис. 11.14) и равен двойному значению нормальной составляю­ щей электрического вектора падающей волны (при 2 = 0 Е\ = 2Еп).

Суммарный же магнитный вектор Hj параллелен границе разде­ ла и равен двойному значению тангенциальной составляющей маг­

нитного вектора падающей волны (при 2 = 0 Н\ = 2/К).

При расположении диполя над реальной поверхностью, напри­ мер над поверхностью Земли, имеющей конечные электромагнитные параметры, часть энергии проникает во вторую среду, и, следова­ тельно, модуль коэффициента отражения меньше единицы. Строгое решение задачи в этом случае сравнительно сложно. Для прибли­ женного ее решения используют метод зеркального изображения. Причем влияние реальных электромагнитных параметров отражаю­ щей среды учитывается умножением на коэффициент отражения момента воображаемого диполя, идентичного реальному диполю и помещенного в точку изображения последнего. В качестве коэффи­ циента отражения берут коэффициент отражения плоских волн от

плоской границы раздела сред (/Со), т. е. принимается

При этом комплексный коэффициент отражения (/Со) определя­ ют по формулам Френеля (7.54) и (7.59) для угла ср (рис. 11.16), образованного линией Л/Лпр и нормалью к границе раздела сред.

В заключение напомним, что в общем случае напряженность по­ ля находят по формуле (3.19) и (3.20). Для элементарных диполей

при определении Е0 и Н0 будем пользоваться полученными на осно­ вании указанных формул выражениями (6.19), (6.21), (10.1), (10.2)

и др., заменив в них г\ = г на г2и рэ на рэ'.

Интерференция радиоволн

Из изложенного следует, что в точку наблюдения Лпр приходит две волны: прямая волна, определяющаяся электрическим моментом

излучателя рэ и расстоянием гь и отраженная волна, определяю­ щаяся электрическим моментом рэ' зеркально изображенного излуча­ теля (см. рис. 11.16) и расстоянием г2 (Л/, Лпр). При этом расстоя­ ние г2 равно длине пути, который проходит волна при отражении (Ли, 0, ЛПр). Явление, которое возникает в результате наложения (суперпозиции) волн одинаковой частоты, приходящих в данную точку, называется интерференцией.

Явление интерференции имеет существенное значение для радио­ волн различных диапазонов, в том числе для УКВ, распространяю­

334

волне (см. рис. П.14) напряженности электрического поля прямой и отраженной волн складываются геометрически:

При горизонтально-поляризованной волне напряженности элек­

Влияние интерференции на поле в точке приема в зависимости от различных факторов рассмотрим в следующем параграфе.

Задача. Показать, что при расположении диполя над идеально проводящей поверхностью (см. рис. 11.14) векторный потенциал А поля, создаваемого на рас­

стоянии Г]3>Л, вдвое больше, чем векторный потенциал А э в безграничном про­ странстве.

â = 2.

Аэ

§ 11.5. ПОЛЕ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ , П ОДНЯТЫ Х НАД П ЛОСКОЙ П ОВЕРХН ОСТЬЮ ЗЕМ ЛИ

Интерференционная диаграмма направленности

Метод зеркальных изображений можно использовать для опре­ деления влияния земной поверхности на распространение радио­ волн, когда передающая Ли и приемная Лпр антенны подняты над однородной гладкой поверхностью Земли на высоту, много большую длины волны, так как лишь при этом могут быть приме­ нены законы геометрической оптики. Практически антенны надо поднять на высоту в несколько длин волн. Кроме того, поверхность должна быть плоской, а размеры антенн и расстояния между ними должны быть такими, чтобы антенны можно было приближенно считать элементарными диполями.

Поднять антенны на указанную высоту можно только в диапазо­ нах ультракоротких и иногда коротких волн. На линиях УКВ связи, имеющих небольшую дальность действия, земную поверхность при­ ближенно можно считать плоской.

335

Чтобы упростить поставленную задачу и получить исходную формулу для определения напряженности поля, одинаковую для вертикального и горизонтального диполей, рассмотрим случай, ког­ да r ^ h y и r~^>h2. При этом прямые, проведенные из точек А и и Ли' в точку ЛПр (рис. 11.17), можно считать параллельными. Поэтому напряженности поля прямой и отраженной волн для обоих диполей будут складываться алгебраически с учетом фазового сдвига. Из

рис. 11.17 следует, что разность хода лучей отраженной и прямой волн равна

b.r — r2— rx — 2hxcos cp.

Вследствие малости величины Аг по сравнению с г\ можно при­ нять Ет~Еот. Однако значение Аг должно учитываться в фазе от­ раженной волны, так как оно может быть одного порядка или пре­ вышать длину волны. Тогда

Формула (11.25) носит название интерференционной. Множи­ тель при Е т представляет собой множитель ослабления, или интер­ ференционный множитель Рз.и.

336

В качестве частных случаев применения формулы (11.25) рас­ смотрим поле вертикального и горизонтального элементарных ди­ полей.

При вертикальном диполе следует учесть его диаграмму направ­ ленности, например, формулой (10.2). При этом в соответствии с рис. 11.17 в этой формуле надо заменить é на ср. Тогда получим

(11.26)

Из (11.26) следует, что амплитуда результирующей напряжен­ ности поля изменяется в зависимости от угла ф не только вследствие направленности излучения Диполя (множитель эіпф), но и вслед­ ствие изменения интерференционного множителя. При сравнительно большом отношении hi/X существуют интерференционные максиму­ мы и минимумы. Интерференционный максимум будет

при cos 2hxcos cpmax - f = 1

2зх

В этом случае множитель ослабления имеет максимальное зна­

Таким образом, диаграмма направленности диполя в вертикаль­ ной плоскости вследствие явления интерференции будет иметь ле­ пестковый характер (рис. 11.18).

При углах фтах амплитуда поля за счет влияния поверхности Земли возрастает в 1+/С0В раз, а при углах фщт— уменьшается в соответствии с множителями (1—Ков)- Следует иметь в виду, что Ков и фов также зависят от угла ф.

337