- •Лекции по курсу «элекродинамика и распространение радиоволн»
- •Лекция 19
- •Раздел «Распространение радиоволн»
- •Строение и параметры атмосферы
- •Лекция 20
- •Механизмы распространения радиоволн.
- •Параметры антенн
- •Уравнение радиопередачи
- •Области, существенные для распространения радиоволн
- •Распространение земных радиоволн
- •Общая характеристика трасс земных радиоволн
- •Лекция 21
- •Радиолинии с низкоподнятыми антеннами при плоской земле
- •Радиолинии с низкоподнятыми антеннами при сферической земле
- •Радиолинии над неоднородной земной поверхностью
- •Радиолинии с высокоподнятыми антеннами при гладкой плоской земле
- •Радиолинии с высокоподнятыми антеннами при гладкой сферической земле в зоне освещенности
- •Радиолинии с высокоподнятыми антеннами при гладкой сферической земле в области дифракции
- •Основные выводы по распространению земных волн
- •Лекция 22
- •Ионосфера. Образование и строение
- •Электрические параметры ионосферы
- •Преломление и отражение радиоволн в ионосфере
- •Поглощение радиоволн в ионосфере
- •Влияние магнитного поля Земли на распространение радиоволн в ионосфере
- •Нерегулярные явления в ионосфере
- •Особенности распространения радиоволн различных диапазонов
- •Распространение длинных волн
- •Распространение средних волн
- •Распространение коротких волн
- •Распространение укв земной волной
- •Дальнее тропосферное распространение укв
- •Распространение укв на космических радиолиниях
- •Особенности распространения волн оптического диапазона
Лекция 21
Радиолинии с низкоподнятыми антеннами при плоской земле
Строгое решение задачи по определению
поля волны, распространяющейся от
вертикального излучателя над плоской
электрически однородной поверхностью
с параметрами
,
,
требуя решения уравнений Максвелла в
двух (воздух и земля) средах и удовлетворения
их граничным условиям, приводит к
сложным, малопригодным для практики
интегральным выражениям. Обычно расчет
подобных радиолиний осуществляется по
методу Шулейкина−Ван-дер-Поля,
определяющему напряженность поля в
дальней зоне излучателя (при
)
через множитель ослабления
,
зависящий от безразмерного параметра
,
именуемого численным расстоянием:

Численное расстояние
зависит от параметров почвы, длины
волны, расстояния, вида поляризации
волны и определяется следующими
выражениями:
для вертикально поляризованной волны

для горизонтально поляризованной волны
![]()
Для найденного численного расстояния
множитель ослабления
определяется по специальным графикам
Берроуза, построенным в виде семейства
для различных значений параметра
,
либо может быть ориентировочно вычислен
по формуле

которая при
(но для
)
принимает вид
.
Радиолинии с низкоподнятыми антеннами при сферической земле
На трассах протяженностью
необходим учет сферичности земной
поверхности и дифракционного характера
распространения радиоволн. Законченное
решение задачи определения напряженности
дифракционного поля при распространении
радиоволн вокруг сферической Земли с
параметрами поверхностного слоя
,
при произвольной высоте антенн для
различных видов поляризации было
выполнено В. А. Фоком, который получил
выражение для множителя ослабления в
виде достаточно быстросходящегося
ряда. Приведем здесь его упрощенный
вид, справедливый для антенн, находящихся
на Земле (относительная высота антенны
равна нулю)
.
Здесь
− корни уравнения
,
−комплексная функция Эйри;
− для вертикально поляризованной волны;
− для горизонтально поляризованной
волны.
На основе дифракционных соотношений
для наиболее характерных видов земной
поверхности рассчитаны и построены
графики зависимости от расстояния
напряженности поля
,
создаваемой передатчиком с эквивалентной
мощностью
кВт
на различных частотах, указанных на
соответствующей кривой. Графики
рекомендованы МККР для расчета линий,
радиосвязи земными волнами и носят
соответствующее название.
Для любой подводимой к антенне с
коэффициентом усиления
мощности
напряженность поля на расстоянии
определяется
(мкВ/м),
или
,
где
— величина напряженности поля (в мкВ/м
или дБ) относительно 1 мкВ/м на расстоянии
от передатчика, полученная по графикам
МККР, т.е. для
кВт.
При определении по графикам МККР
предельной дальности связи по известной
величине
.
также необходим пересчет ее к эквивалентной
мощности
кВт:

после чего максимальная дальность связи
определяется абсциссой точки пересечения
прямой, соответствующей
,
с графиком зависимости напряженности
поля от расстояния для заданной частоты.
Радиолинии над неоднородной земной поверхностью
В случае трасс, проходящих над неоднородной земной поверхностью с резко различными электрическими параметрами, рассмотренные методы определения напряженности поля в пункте приема непригодны, а усреднение электрических параметров по трассе недопустимо, так как приводит к значительным ошибкам. Строгое решение задачи определения поля в этом случае является достаточно сложным и приводит к малопригодным для инженерной практики выражениям. Обычно для расчета множителя ослабления на подобных радиолиниях используют приближенные методы, дающие достаточно хорошее совпадение с результатами строгой теории и экспериментом.
Для трассы, состоящей из двух разнородных
участков протяженностью
и
с параметрами соответственно
,
и
и
(рисунок Рисунок 8 ) определяются множители
ослабления
и
в предположении однородности трассы,
т. е., полагая для всей трассы параметры
,
при определении
и
,
при определении
,
а также множители ослабления собственно
участков трассы
и
.
Тогда множитель ослабления для всей
неоднородной трассы имеет вид:

где через
с различными индексами обозначены
множители ослабления для следующих
участков трассы в предположении о
параметрах почвы:
— всей трассы
при
,
;
— всей трассы
при
,
;
— участка трассы
при
,
;
— участка трассы
при
,
;
— участка трассы
при
,
;
— участка трассы
при
,
.

−Трасса из двух разнородных участков
При больших численных расстояниях
для обоих участков
и
выражение множителя ослабления
приобретает вид
![]()
Исходное выражение множителя направленности
может быть обобщено на любое число
разнородных участков на трассе, однако
громоздкость расчетов при этом возрастает.
Для трехэлементной трассы при больших
численных расстояниях каждого из
участков
![]()
.
Входящие в формулы частные значения множителей ослабления вычисляются для однородных участков с электрическими параметрами, соответствующими их индексу.
При использовании графиков МККР для
почв с соответствующими индексам
параметрами
,
вместо множителя ослабления определяется
величина напряженности поля на удалении
от передатчика с учетом сферичности
земной поверхности. Для двухэлементной
трассы:
,
или в децибелах

