Меню Главная Юридпсихология Этика эстетика Электротехника Эктеория Физика Управление персоналом Уголовный процесс Уголовное право Схемотехника Стратегический менеджмент САПР Ресторанно-гостиничный бизнес бытовое обслуживан Реклама и PR Режущий инструмент Неопределено Метрология Матметоды в эк-ке Исторические личности Искусство и культура Информатика Иностранные языки Гражданское процессуальное право Гражданское право Государственное регулирование и налогообложение Сонник Карта сайта Поиск По всему сайту Статьи Комментарии Файлы Форум Гостевая Ссылки Новости	Распростарнение радиоволн   Рис. 1.4. Изменение напряженности поля за экраном с круглым отверстием при изменении радиуса отверстия R (– радиус первой зоны Френеля) Напряженность поля будет максимальной, когда радиус отверстия в экране равен радиусу первой зо­ны Френеля и радиусам зон Френеля со сле­дующими  нечетными  номерами.  При  боль­шом   размере   отверстия  (больше   радиуса шестой зоны   Френеля)   амплитуда   напряженности поля стремится к Em св (рис.1.4), поэтому  радиус поперечного сечения  области, существенной при распространении, счи­тают равным радиусу зоны Френеля с номе­рами  6—10.  Однако  для ориентировочных расчетов часто размер существенной обла­сти можно принять равным радиусу первой зоны Френеля.      1.3. Вопросы для самопроверки 1. Какие существуют классификации диапазонов радиоволн? Приведите эти классификации. 2. Почему существует тенденция к освоению всё более высокочастотных диапазонов радиоволн? 3. Какова последовательность проектирования линий радиосвязи? 4. Какие факторы оказывают влияние на виды путей распространения радиоволн? 5. Запишите формулу идеальной радиопередачи. Поясните ее. 6. Какие существуют виды поляризации радиоволн? 7. Почему для эффективного приёма необходимо учитывать характер поляризации принимаемой волны и поляризационные свойства приемной антенны? 8. Какая часть пространства называется областью, существенной при распространении радиоволн? 9. С какой целью вводится понятие зон Френеля? 10. Изобразите и поясните график зависимости величины напряженности поля за непрозрачным экраном от радиуса отверстия в этом экране. 2.  ВЛИЯНИЕ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА   РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН 2.1. Поглощение радиоволн различными видами земной поверхности      Конечные пункты радиолиний в боль­шинстве случаев расположены в непосред­ственной   близости   от поверхности   Земли. Присутствие  полупроводящей   поверхности Земли  вызывает  поглощение  и  отражение радиоволн,  иногда с изменением  поляриза­ции волны.  Количественно эти явления за­висят от электрических параметров земной поверхности:  диэлектрической проницаемо­сти ε и проводимости  (табл.2.1). Величи­ны ε и  определяются экспериментально по  поглощению радиоволн земной поверх­ностью и отражению от нее и зависят от структуры земной поверхности, ее влажно­сти,  слоистости, температуры,  а  также от рабочей частоты.      Из табл.2.1 видно, что с повышением частоты (уменьшением длины волны) ε морской и пресной воды убывает. Это убывание ε вызвано тем, что молекулы воды полярны и при повышении частоты не успе­вают ориентироваться в направлении элек­трического поля.      Почва является сложным диэлектриком, состоящим из твердого компонента — сухо­го грунта и жидкого компонента — водного раствора солей. Величины ε и  жидкого компонента существенно больше, чем твер­дого компонента, и электрические парамет­ры почвы определяются в основном свойст­вами жидкого компонента.      Условия распространения  радиоволн в среде характеризуются тангенсом угла потерь  в среде, численно  равным  отно­шению   плотностей   токов   проводимости и смещения [1] Если , то в среде преоблада­ет ток смещения и она по своим свойствам приближается к диэлектрику. Если же  , то в среде преобладает ток про­водимости и ее свойства приближаются к свойствам проводника. Равенство плотно­стей токов проводимости и токов смещения наступает при определенной граничной дли­не волны lгр. Так, для морской воды .        Поэтому для радиоволн сантиметрово­го диапазона морская вода может рассмат­риваться как диэлектрик. Для влажной почвы .                                                                                                                      Таблица 2.1 Значения диэлектрической  проницаемости  и проводимости для  наиболее типичных  видов земной   поверхности Вид земной поверхности или покрова Длина волны, м ε    , См/м Морская вода (t = 200 С) >1,0    0,1      0,03        0,003 78 70 40 10 5,0 5,0 20,0 5,0 Пресная вода рек, озер  (t = 20° С) >1,0    0,1      0,03        0,003 90 80 40 10 210 -2 5 20 5 Влажная почва (t = 20° С) >1,0   0,1     0,03 15-30 15-30 10-15 Сухая почва (t = 20° С) >1,0   0,1     0,03 3-6 3-6 2-5
Лед (t = -10° С)	>1,0   0,1    0,03	4-5 3,5 3,2
Снег (t = -10° С)	>1,0    0,1      0,03		1,2 1,2 1,2	10-6 10-5 10-5
Мерзлая почва (t = -35° С)	>1,0   0,1     0,03		3—7 — —	10-3—10-2 — —
Лес	>10 0,1—5		1,004        1,04—1,4	10-6  —   10-5     10-5   —   10-3

Продолжение табл. 2.1

     Влажная почва для метровых и более коротких волн может рассматриваться как диэлектрик. Следовательно, для волн сантиметрового диапазона все виды земной по­верхности имеют свойства, близкие к свой­ствам  идеального диэлектрика.

     При распространении радиоволн в полупроводящей среде амплитуда поля убы­вает с расстоянием по экспоненциальному закону, а фаза меняется линейно. Мгновен­ное значение напряженности поля волны, распространяющейся в полупроводящей сре­де в направлении одной из координатных осей, записывется [2]

                                                                                       (2.1)

где Еm св определяется из (1.1).

     Величина α характеризует потери энер­гии в среде и называется коэффициен­том  затухания. Физически потери обусловлены  переходом энергии   электромагнитных волн в тепловую энергию движения молекул.  Величина b (коэффициент фазы) характеризует изменение фазы волны. Эти величины можно записать в следую­щем виде [2]:

                                                                                       (2.2)

                                                                                                    (2.3)

     Скорость перемещения заданной фазы в направлении распространения волны nф, называемая  фазовой  скоростью, связана с величиной β:

 .                                                  (2.4)

Отношение

.                                                             (2.5)

называется  показателем  преломления среды.

     Длина волны в среде

При  

При

;        

     Поглощение радиоволн в среде оцени­вается интегральным коэффициентом Г и выражается  в  децибелах:

     Погонное поглощение выражается в де­цибелах на метр:

Расстояния, на которых происходит ослабление Еm  в 106 раз  (на 120 дБ) при распространении радиоволн во влажной почве и морской воде, приведены в табл.2.2.

     Таблица 2.2

     Расстояния, на которых происходит ослабление

ƒ,  МГц

, м

Расстояние, на котором зна­чения Еm   ослабляются на 120 дБ,  м

Влажная почва

Морская вода

100

1

0,01

3

300

30000

23

70

700

0,37

3,5

35

     Следовательно, для осуществления ра­диосвязи через толщу земной поверхности или моря (например, для связи с подводны­ми лодками, находящимися в погруженном состоянии) применимы только длинные и сверхдлинные волны.

 2.2. Отражение  плоских  радиоволн  на  границе воздух — гладкая        поверхность Земли

     Электромагнитная волна, падая на гладкую границу  раздела  двух  сред (рис.2.1), частично отражается от этой границы (причем угол падения равен углу отраже­ния) и частично проходит в глубь второй среды. Поэтому в первой среде имеются падающая и отраженная волны, а во второй — преломленная волна.

    В зависимости от направления вектора    относительно поверхности Земли разли­чают два вида поляризации — вертикальную и горизонтальную. При вертикальной поля­ризации вектор напряженности электриче­ского поля лежит в плоскости падения волны, т. е. в плоскости, перпендикулярной к плоскости раздела и проходящей через направление распространения  падающей   волны    (рис.2.1,a).     При     горизонтальной

Рис. 2.1. К определению коэффициента отражения

поляризации вектор напряженности электриче­ского поля  параллелен плоскости раздела (рис 2.1,б) [2].

     Коэффициент отражения  Френеля есть отношение комплексных амплитуд напряженностей полей падающей и отраженной волн, определенных на идеально гладкой плоской поверхности раздела. Для вертикально и горизонтально поляризованных волн, пада­ющих из свободного пространства на полу­проводник, значения коэффициентов  Гв  и  Гг  рассчитывают по формулам [2]:

             (2.7)

 ,                           (2.8)

где θпад—угол   падения   волны   на   границу раздела сред; Ф — его фаза.

     В некоторых случаях нужно знать на­пряженность поля или мощность волны, проходящей во вторую среду. Для этого ис­пользуется понятие коэффициента прохождения  F: [2]. Коэффи­циент прохождения можно выразить через коэффициент отражения Г.  При вертикаль­ной поляризации

при   горизонтальной   поляризации

     2.3. Отражение радиоволн от шероховатой поверхности

     Естественные земные покровы редко представляют собой совершенно ровную по­верхность. Наибольшее влияние оказывают неровности при отражении ультракоротких и особенно сантиметровых и миллиметровых радиоволн. Поэтому на практике важно уметь определить характеристики поля, от­раженного от неровных поверхностей. В от­личие от гладкой поверхности шероховатая поверхность создает отраженный сигнал не только в направлении угла отражения, рав­ного углу падения, но и в других  направлениях, включая и обратное. Поэтому на­личие неровностей приводит к уменьшению эффективного коэффициента отражения в направлении зеркального луча.

     Главным фактором в формировании от­раженного поля являются фазовые соотно­шения, определяемые разностью хода волн от источника излучения до элементов по­верхности. Рассеянный сигнал может иметь помимо составляющей той же поляризации, что и падающая волна, составляющую орто­гональной поляризации. Расчет напряжен­ности поля рассеянных волн ведется в слу­чае крупных неровностей по методу Кирхгофа, а в случае мелких неровностей — по методу возмущений [3-6].

   Поверхность можно считать ровной, если максимальная высота неровностей hн (рис.2.2,а) удовлетворяет следующему неравенству, называемому критерием Рэлея:                                                                                                

                                             .                                         (2.9)

          На   формирование   отраженной    волны основное    влияние   оказывает   участок поверхности,  ограниченный   1-й  зоной  Френе­ля. При нормальном падении волны на поверхность   1-я   зона   Френеля   представляет собой окружность радиусом  (см. (1.5)), при наклонном — эллипс, большая ось которого вытянута в направлении распростра­нения волны. Размеры малой и большой по­луосей эллипса 1-й зоны Френеля соответст­венно равны:

                              (2.10)

где  и  — расстояния от концов трассы до точки геометрического отражения;  — угол падения волны  (рис.2.2,б).       

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

     Наверх    

© 2009 Все права защищены.