Эффективный вертикальный градиент диэлектрической проницаемости воздуха

Для учета нелинейного изменения ε с высотой и изменений ε по длине трассы, которые могут наблюдаться в реальных условиях, вводится понятие эф­фективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха g_эф. Под величиной g_эф понимают постоянный по высоте градиент ε, при котором напряженность поля в точке приема будет такой же, как и в случае реального изменения ε на трассе. Величина g_эф характеризует сравнительно плавные изменения диэлектрической проницаемости воздуха.

Статистические распределения значений g_эф различны для разных климати­ческих районов. Для большинства климатических районов СССР g_эф подчиня­ется примерно нормальному закону распределения случайных величин со сред­ним значением и стандартным отклонением σ, причем дисперсия значений g_эф, как правило, существенно больше в летние месяцы.

Для простоты везде ниже эффективный градиент диэлектрической проницаемости воз­духа будем обозначать через g, опуская индекс «эф.»

Влияние рефракции на параметры трассы

Влияние рефракции эквивалентно трансформации профиля трассы и измене­нию просвета (рис. 6).

Условный нулевой уровень на профиле, от которого отсчитываются все высо­ты, меняется в соответствии с формулой

y_э = (R₀² / (2а_э)) k_i (1 – k_i), (17)

где а_э определяется по (16), а k_i — по (13). В общем случае изменение про­света учитывается следующим образом:

H(g) = H + ΔH(g) – δH(g) , (18)

где H — значение просвета при отсутствии рефракции, определяемое из профиля трассы;

ΔH(g) = – (R₀² /4) g k (1 – k); (19)

ΔH(g) – δH(g) — приращение просвета при изменении g; δH(g) = 0 на открытых и полуоткрытых интервалах. Пренебрежение этой величиной дает существенные ошибки на закрытых протяженных трассах.

Рис. 6. Влияние рефракции на параметры трассы

При g<0 ΔH(g)>0, т.е. просвет на трассе увеличивается (см. рис. 6а). При g>0 значение ΔH(g)<0, т.е. просвет на трассе уменьшается. При этом наиболее сильно просвет изменяется в середине трассы (k = 0,5). Таким обра­зом, при изменении метеорологических условий трасса может превращаться из открытой в закрытую и наоборот.

В отдельных случаях, например при расположении препятствия ближе к ко­нечным пунктам трассы, при субрефракции возможна весьма существенная трансформация профиля: изменение формы, размеров препятствия и координаты вершины, определяющей просвет (см. рис. 6б).

РАСЧЕТ МНОЖИТЕЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ НА ОТКРЫТЫХ ТРАССАХ

Интерференционные формулы

На открытых интервалах радиорелейных линий множитель ослабления имеет интерференционный характер, так как в точку приема кроме прямой волны могут приходить одна или несколько волн, отраженных от земной поверхности (рис. 2).

На практике точки отражения удобно определять по методу зеркальных отражений:

1) проводится предполагаемая отражающая плоскость (на рис. 2 DМ);

2) определяется положение мнимого источника отраженной волны в точке K по равенству высот АD и DK;

3) проводится прямая KB, ее пересечение с прямой DМ определяет поло­жение точки отражения С, а СВ является траекторией отраженной волны.

На практике можно встретить интервалы РРЛ с одной (см. рис. 2) и с несколькими точками отражения. Встречаются и такие случаи, когда отраженная волна при некоторых значениях g может экранироваться неровностями рельефа (см. рис. 3). Ее следует учитывать без дополнительного ослабления лишь при условии H₁(g)>H₀₁, где H₁(g) и H₀₁ определяются координатой k₁ = R₁ / R₀ и рассчитываются по формулам (14) и (18).

Модуль множителя ослабления V рассчитывается по интерференционным формулам. При наличии q точек отражения

. (20)

При одной отраженной волне

. (21)

В формулах (20), (21): Ф — модуль коэффициента отражения от земной по­верхности, зависящий от характера рельефа местности и угла скольжения; γ – сдвиг фаз между интерферирующими волнами:

γ = (2π / λ) Δr + β = Δγ + β; (22)

Δr — разность хода между интерферирующими волнами:

Δr = H²(g) / (2 R₀ k (1–k)); (23)

β — фаза коэффициента отражения. При малых углах скольжения β ≈ π и

, (24)

где p(g) — относительный просвет на трассе при заданном значении g:

p(g) = H(g) / H₀ = (H+ΔH(g)) / H₀; (25)

H₀ определяют по (14), а ΔH(g) — по (19).