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

нородностями тропосферы; специфическое явление потерь усиления антенны; влияние рельефа местности и особенно участков, при­ легающих к передающей и приемной антеннам, на величину прини­ маемых сигналов; суточные и сезонные колебания сигналов и др.

Принимаемые сигналы на линиях ДТР подвержены одновремен­ ному действию быстрых и медленных замираний.

Быстрые замирания или изменения мгновенных значений сигна­ ла, наблюдаемые за небольшие промежутки времени (секунды, ми­ нуты), происходят при интерференции множества волн с произволь­ ными, но неизменными во времени амплитудами и случайными фаза­ ми. Результирующая амплитуда напряженности поля подчиняется закону распределения Релея. В интегральной форме этот закон ото­ бражает вероятность р того, что уровень принимаемого сигнала будет превышать некоторое минимальное значение /дпь, и выража­ ется формулой

где Е \— среднее значение квадрата действующего значения ампли­ туд интерферирующих волн.

Выразим величину Ец через медианное значение. Медиан­ ным принято называть такой уровень сигнала £мед, который пре­ вышается в течение 50% времени приема. Положив в формуле

(15.57) р(Етіп) =0,5, находим

Тогда выражение (15.57) можно записать в виде

-0,69 5sp

На рис. 15.24 приведена построенная по формуле (15.59) интег­ ральная кривая распределения Релея 1 [7]. По оси абсцисс отложена вероятность в процентах, а по оси ординат — значения £ т щ в деци­ белах по отношению к медианному значению.

Определим скорость быстрых замираний (величину, обратную их длительно­ сти) [47].

Предположим, что замирания возникают за счет интерференции двух волн, переизлученных двумя неоднородностями, расположенными над серединой трассы

(рис. 15.25).

Разность фаз Дф между интерферирующими волнами равна

2я

Д < Р = ~ Д г ,

где Дr = A D B — А СВ — разность хода лучей.

457

458

Из рисунка видно, что длительность быстрых замираний изменя­ ется в широких пределах, а медианное значение длительности сос­ тавляет 8 сек.

Быстрые замирания существенно ухудшают качество и умень­ шают надежность работы линии ДТР. Для борьбы с ними использу­ ют свойства пространственной, частотной и другой избирательности замираний при разнесенном приеме.

Свойство пространственной избирательности заключается в том, что характер замираний сигнала при одновременном приеме его в пунктах, удаленных на рас­

стояние I, становится все бо­ лее независимым по мере уве­ личения I. Это объясняется тем, что радиоволны, воздей­ ствующие на разнесенные ан­ тенны, имеют разные траек­ тории и различные фазы. В ре­ зультате сигналы на выходе антенн являются не зависимы­ ми друг от друга.

Как показали эксперимен­ ты, для обеспечения статисти­ ческой независимости замира­ ний достаточно разнести при­ емные антенны на расстояние /-100Я, в направлении, пер­ пендикулярном к трассе.

Свойство частотной изби­ рательности заключается в

том, что характер быстрых замираний при одновременном приеме сигнала на двух частотах, излучаемых одним и тем же передатчи­ ком и отличающихся на величину А/, делается все более независи­ мым по мере увеличения расстройки А/. Опыт показывает, что до­ статочно разности частоты на 0,2э-0,4% от основной частоты, что­ бы добиться статистической независимости замираний.

На рис. 15.24 приведены кривые статистического распреде­ ления глубины быстрых замираний в случае приема на одну (кривая 1), две (кривая 2), и четыре (кривая 3) разнесенные

антенны.

Медленные замирания или изменения средних (среднеминутных и среднечасовых) значений сигналов на линиях ДТР, вызываются изменениями метеорологических условий на трассе линии ДТР, ко­ торые проявляются в изменении числа и интенсивности неоднород­ ностей в рассеивающем объеме, а также в изменении условий реф­ ракции в тропосфере вдоль трассы. Статистическое распределение глубины медленных замираний в отличие от быстрых замираний подчиняется логарифмически нормальному закону распределения, который в интегральной форме выражается формулой

459

ных замираний зависит также от времени года, состояния погоды и мало зависит от длины волны. Вечером и ночью глубина замираний больше, чем днем и несколько возрастает при переходе от зимы к лету.

При рассмотрении основных характеристик быстрых и медленных замирании на линии ДТР предполагалось, что рассеивающий объем заполнен только мелко­ масштабными неоднородностями. В реальной тропосфере, помимо мелкомасштаб­ ных неоднородностей со средними размерами порядка ЗОн-50 м, всегда существу­ ют слоистые образования со средними размерами 0,54-10 км, а также имеется монотонное убывание диэлектрических свойств тропосферы, которое описывается профилем индекса преломления.

В соответствии с этим сигнал дальнего тропосферного распространения может быть представлен в виде суммы трех компонент, образующихся в результате рас­ сеяния соответствующих групп неоднородностей [48]:

Е — Ер + Е с + Е к,

где Ер — вектор напряженности поля некогерентного рассеяния на мелкомасштаб­ ных неоднородностях;

Ес — вектор напряженности поля, образующийся в результате отражения от слоев;

Ек — вектор напряженности поля когерентного рассеяния на среднем профиле индекса преломления.

460