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

С учетом 'коэффициента расходимости интерференционная фор­

D»

Влияние рефракции на распространение УКВ. В расчетах напря­ женности поля УКВ влияние рефракции учитывается тем, что вмес­ то истинного радиуса Земли а вводят эквивалентный радиус аэ, ко­ торый на основании формул (14.11) и (14.12) равен

ag

1+ ю6

dN

где g = — — среднее значение градиента индекса преломления на

трассе распространения радиоволн.

Тогда формула (11.34) для расстояния прямой видимости с учетом рефракции радиоволн будет иметь вид:

то получим формулу для расстояния прямой видимости, справедли­ вую при нормальной тропосферной рефракции:

447

приведены на рис. 15.17. По оси абсцисс отложено время в процентах, в течение которого расстояние прямой видимости меньше значений, указанных по оси ординат.

Замирания. При распространении УКВ в пределах прямой види­ мости в результате изменения метеорологических условий м огут наблюдаться непрерывные изменения амплитуды и фазы принимае­

даться как при отрицательной, так и при положительной рефракции. При отрицательной рефракции происходит уменьшение расстоя­ ния прямой видимости (см. рис. 14.4, а ) . В результате приемный пункт, расположенный на неизменном расстоянии от передающего пункта, попадает в область тени и уровень принимаемого сигнала сильно уменьшается до значений, определяемых дифракционным

ослаблением на выпуклости Земли.

При положительной рефракции замирания сигнала происходят благодаря изменению разности хода прямого и отраженного (или отраженных) лучей, если на трассе распространения радиоволн имеется несколько точек отражения. При определенных значениях градиента индекса преломления g оба луча могут придти в точку отражения в противофазе что приведет к резкому уменьшению сигнала. Величина принимаемого сигнала уменьшается тем больше, чем ближе амплитуда прямой волны к амплитуде отраженной вол­ ны. Другими словами, глубина замираний зависит от величины коэффициента отражения радиоволн от поверхности Земли.

Если для данной трассы распространения радиоволн известны возможные величины g, то оценку замираний сигнала можно про­ извести по интерференционной формуле (11.31), но вместо hu h2

448

изменения сигнала для средней полосы С С СР .

§ 15.7. РАСП РО СТРА Н ЕН И Е УКВ НА ЗАКРЫ ТЫ Х ТРАССАХ . ЯВЛ ЕН И Е УСИ Л ЕН И Я ВОЛН ГОРНЫ М И ХРЕБТАМ И

Закрытыми называются трассы, когда расстояние г между пе­ редающей и приемной антеннами превышает расстояние прямой видимости гСр, определяемой формулой (15.44), или когда пункт приема экранируется каким-либо значительным препятствием, на­

существенную роль в формировании поля в точке приема играют такие явления, как тропосферное и ионосферное рассеяние радио­ волн, рассеяние радиоволн на следах метеоров и др. (см. § 15.8 и 15.9).

На закрытых трассах, проходящих в горных районах, напряжен­ ность поля УКВ определяется особенностями горного рельефа, из которых основными являются большая изрезанность рельефа мест­ ности и наличие препятствий в виде отдельных гор или ряда горных хребтов. Форма препятствий здесь может быть самой разнообраз­ ной: от остроконечных гор большой высоты до пологих холмов срав­ нительно малой высоты. Поверхность препятствий имеет, как правило, большую шероховатость в виде ложбин и впадин, скаль­ ных выступов, отдельных камней и т. д. Все это сильно усложняет расчет напряженности поля УКВ в горах, заставляет с самого на­ чала отказаться от строгих методов расчета и ограничиться прибли­ женной оценкой величины напряженности поля с использованием

главным образом принципа Гюйгенса — Френеля. Одним из таких приближенных методов является аппроксимация горного хребта одиночным клиновидным препятствием. Прежде всего определим условия, при которых горный хребет можно считать клиновидным препятствием.

При дифракции радиоволн вокруг препятствия существенную роль в формировании поля в точке приема играет пространство,

А В

Рис. 15.19

расположенное над вершиной препятствия. Однако не все участки этого пространства играют одинаковую роль. Основное значение имеют только участки, расположенные в непосредственной близо­ сти от самого препятствия. Это справедливо лишь для препятствий с малым радиусом кривизны.

Размеры области, играющие существенную роль при дифракции радиоволн, связаны с размерами зоны Френеля, находящейся над вершиной прёпятствия. Согласно определению размер первой зоны

где Я ' = Я + Д/г; Я — высота препятствий над прямой, соединяющей пункты передачи А и приема В.

Так как в практически важных случаях d<^rі и d ^ r 2, то полу­ чаем следующее выражение для размера первой зоны Френеля, соответствующей вершине препятствия:

450

где

Г = Г1+ Г2-

Если радиус кривизны препятствия значительно меньше размера зоны Френеля на его вершине, то препятствие можно считать кли­ новидным. Для клиновидного препятствия можно приближенно считать, что напряженность поля при /і>0 (где h — высота над вер­ шиной препятствия) равна напряженности іюля свободного про­

через вершину препятствия перпендикулярно к трассе распростра­ нения радиоволн. Для клиновидного препятствия интенсивность источников, расположенных в плоскости S, на небольших высотах над вершиной препятствия остается примерно постоянной, а для выпуклого препятствия она меняется с высотой. Если высота тако­ ва, что на ее протяжении укладывается несколько зон Френеля, то дифракционное поле будет сильно отличаться от поля клиновидного препятствия. Наоборот, если высота h\ значительно меньше разме­ ров зон Френеля, то препятствие будет создавать примерно такое же поле, как и клин (точнее как идеальная полуплоскость).

Указанные соображения позволяют установить условие, при вы­ полнении которого препятствие можно считать клиновидным [61]:

(15.46)