2.1.1Г Особенности распространения радиоволн в овч диапазоне
Радиоволны метрового диапазона не отражаются от слоев атмосферы, а проходят сквозь нее в космическое пространство.
Для наземных целей может быть использован только поверхностный луч. Энергия поверхностного луча сильно поглощается Землей, он почти не обладает дифракцией, поэтому дальность распространения ограничивается пределами прямой видимости:
[2.6]
где - hВС и hАНТ.РТС - высоты ВС и антенны РТС.
Вследствие тропосферной рефракции, дальность распространения может быть на 15 - 20 % больше. В случае нормальной рефракции выражение [2.5] имеет вид:
[2.7]
Так как передающие и приемные антенны самолетных ОВЧ РТС расположены на большой высоте над поверхностью земли, то это позволяет осуществлять в метровом диапазоне связь, радиолокационные и радионавигационные измерения на расстояниях до нескольких сотен километров (в зависимости от высоты полёта ВС и высоты установки антенны наземного средства).
Например, при высоте полета ВС 10000 м и высоте антенны РТС 16 м, дальность прямой видимости составляет 428,5 км.
Наиболее существенным преимуществом диапазона ОВЧ является достаточно широкая полоса частот, обеспечивающая работу большого числа РТС, а также отсутствие атмосферных и промышленных помех.
Диапазон используется для радиосвязи, радиолокации, ближней радионавигации.
2.1.1Д Особенности распространения дециметровых и сантиметровых радиоволн
В земной атмосфере и за ее пределами траектории распространения дециметровых и сантиметровых волн близки к прямолинейным.
Основные особенности прямолинейно распространяющихся волн, используемые при радиотехнических измерениях, — весьма высокая степень постоянства скорости и направления их распространения. Поэтому ДЦВ и СМВ используются для измерения дальностей, угловых координат и скорости полета.
Скорость распространения
Для излучений ДЦВ и СМВ диапазонов земная атмосфера является недиспергирующей средой и в соответствии с опытными данными для реальной атмосферы скорость радиоволн принимается в среднем равной 299710…299723 км/с. Скорость прямолинейно распространяющихся волн в атмосфере отличается весьма высокой степенью постоянства, так как довольно высока стабильность коэффициента преломления атмосферы.
Отклонения скорости распространения, обусловленные изменениями давления, температуры и влажности воздуха, имеют порядок 10 -4. Такая точность знания скорости распространения обычно достаточна для решения задач воздушной навигации на удалениях порядка сотен километров от источника поля.
Направление распространения
Излучения ДЦВ и СМВ распространяются прямолинейно.
С высокой степенью точности прямолинейными являются траектории волн этих диапазонов в горизонтальной плоскости. Траектория же их распространения в вертикальной плоскости не совсем прямолинейна. Причина отклонений траектории распространения от прямой линии — неоднородность земной атмосферы по высоте. Следствием неоднородности является рефракция. Характер рефракционного искривления траектории радиоволн показан на рис.2.5. Рефракция может изменять направление распространения на величину порядка десятков угловых минут.
Дальность приема прямолинейно распространяющихся излучений. Из-за прямолинейности распространения радиоволновые излучения диапазонов ДЦВ и СМВ вблизи земной поверхности могут использоваться для связи только в пределах прямой видимости.
Радиоизлучения ДЦВ и СМВ диапазонов отражаются от земной и водной поверхностей, гидрометеоров и других объектов. Это свойство радиоволн используется для обнаружения наземных сооружений, рек, водоемов, облаков, самолетов и т.п.
Рис.2.5.
Рефракция радиоволн в атмосфере
Отражение радиоволн лежит в основе действия первичных радиолокационных систем, входящих в состав бортовых и наземных РТС.
С отражением от земной поверхности надо считаться также при анализе электромагнитных полей, формируемых с помощью антенн, устанавливаемых на небольших удалениях от нее.
Когда угол между направлением прихода волны и горизонтом мал, то в процессе отражения фаза волны изменяется на 180°, а амплитуда остается практически неизменной. Поле в точке приема представляет собой результат интерференции прямой и отраженной волн. В зависимости от возвышения точки наблюдения над горизонтом разность фаз между прямой и отраженной волнами изменяется. В направлениях, где с учетом изменения фазы на 180° при отражении она близка к 2πk (k — целое число), амплитуды колебаний складываются, а в направлениях, где она близка к π (2k + 1), — вычитаются.
Рис.2.6. Влияние отражений от земли на форму ДН антенн дециметровых РТС
Поэтому в некоторых направлениях напряженность результирующего поля больше напряженности прямого поля, а в некоторых она уменьшается до нуля (рис.2.6.), и поле в вертикальной плоскости имеет лепестковый характер. В результате таких интерференционных явлений диаграммы направленности антенн РТС и их зоны действия в вертикальной плоскости могут иметь изрезанный характер.
Контрольные вопросы:
1. Какие свойства электромагнитных волн используются для решения задач наблюдения, навигации, связи?
2. Поясните термин «длина волны».
3. Какие диапазоны частот используются для радиотехнического обеспечения полетов ВС ГА? Поясните.
4. В чем заключается особенности распространения радиоволн СЧ, ВЧ, ОВЧ диапазонов?
5. Каков состав слоёв атмосферы земли? Дайте краткую характеристику каждого слоя по влиянию на распространение радиоволн.
6. Какова максимальная дальность радиосвязи в ОВЧ диапазоне, если высота антенны радиостанции 25 м, а ВС находится на высоте 10 км?