- •Компьютерный вариант конспекта лекции для дистанционного изучения дисциплины “Электродинамика и распространение радиоволн (распространение радиоволн)”.Автор:Чистяков д.А.
- •Тема 1.Основные понятия и определения. Классификация радиоволн по поддиапазонам. Строение атмосферы земли.
- •Тема 2. Распространение радиоволн в свободном пространстве. Уравнение идеальной радиосвязи. Потери передачи в свободном пространстве.
- •Тема 3.Влияние плоской поверхности земли на распространение радиоволн.
- •Расстояние всегда больше на некоторую величину , поэтому всегда справедливо равенство:
- •Тема 4. Влияние сферической поверхности Земли на распространение радиоволн. Инженерный метод приведённых высот.
- •Тема 5. Влияние тропосферы на распространение радиоволн. Тропосферная рефракция. Инженерный метод эквивалентного радиуса Земли.
- •Тема 6. “Исследование пространственных зон Френеля при распространении радиоволн в однородной среде“.
- •Тема 7.’’Исследование отражения и преломления плоских электромагнитных волн на плоской границе раздела двух однородных диэлектрических сред”.
Тема 3.Влияние плоской поверхности земли на распространение радиоволн.
Предположим
вначале, что поверхность Земли является
плоской, а над этой поверхностью находится
вакуум. В этом случае электродинамическая
задача формулируется следующим образом:
передающая антенна, имеющая коэффициент
направленного действия
и излучающая мощность
,
расположена в точке излучения A
на высоте
над плоскостью Земли, в точке наблюдения
B
находится вход приёмной антенны,
расположенной на высоте
над плоскостью Земли; расстояние между
точками излучения A
и наблюдения B
равно
(рис.1).
Предположим
также, что высоты расположения передающей
и приёмной антенн над плоскостью Земли
больше длины
радиоволны, распространяющейся из точки
излучения A
в точку наблюдения B,
т.е. соблюдаются неравенства:
и
.
Требуется определить величину комплексной
амплитуды вектора напряжённости
электрического поля в точке наблюдения
B.
B
A
C
Поверхность Земли
Рис.1.
В точку наблюдения B электромагнитная волна приходит двумя путями: двигаясь из точки излучения A по прямолинейному отрезку AB (прямая волна) и двигаясь из точки излучения A по ломаной ACB, отразившись в точке C от плоской поверхности Земли (отражённая волна).
Выражения
для значений комплексных амплитуд
векторов напряжённости электрического
поля прямой
и отражённой
волн в точке приёма B
будут иметь следующий вид:
,
(4)
,
(5)
где
=
-
длина прямолинейного отрезка
,
т.е. расстояние от точки излучения A
до точки
наблюдения B;
-
длина ломаной
;
-
комплексный коэффициент отражения
электромагнитной волны от поверхности
Земли, имеющий модуль
и аргумент
.
Расстояние всегда больше на некоторую величину , поэтому всегда справедливо равенство:
= + , (6)
где >0.
На линиях радиосвязи всегда справедливы неравенства:
,
,
,
(7)
поэтому
в знаменателе амплитудного множителя
в формуле (5) можно заменить выражение
=
+
на
,
но в выражении
в формуле (5) обязательно необходимо
оставить выражение
=
+
,
при этом формула (5) примет вид:
.
(8)
Результирующее значение комплексной амплитуды вектора напряжённости электрического поля в точке наблюдения B, с учётом соотношений (4) и (8), равно:
.
(9)
Выражение перед квадратными скобками в (9) совпадает с соотношением (1) для комплексной амплитуды вектора напряжённости электрического поля в точке наблюдения, удалённой от точки излучения на расстояние в свободном пространстве.
Выражение
в квадратных скобках в (9) представляет
собой комплексный множитель
,
учитывающий влияние плоской поверхности
Земли на распространение радиоволн:
,
(10)
причём
модуль
комплексного множителя
,
как следует из (10), имеет вид:
,
(11)
а
аргумент
комплексного множителя
,
как следует из (10), имеет вид:
.
(12)
Формулу
(9) называют интерференционной формулой.
Из соотношений (9)-(12) следует, что для
определения величины комплексной
амплитуды
вектора напряжённости электрического
поля в точке наблюдения при распространении
радиоволн над плоской поверхностью
Земли должны быть известны следующие
величины:
.
Формула (9) может быть существенно упрощена, если соблюдается условие:
,
(13)
при
соблюдении которого
,
,
формула (9) для результирующего значения
комплексной амплитуды
вектора напряжённости электрического
поля в точке наблюдения B
принимает вид:
,
а
результирующее значение действительной
амплитуды
вектора напряжённости электрического
поля в точке наблюдения B
принимает вид:
(14)
и носит название квадратичной формулы, или формулы Введенского Б.А.
Следует
иметь в виду, что расстояние
в формуле (14) должно быть обязательно
не меньше величины
,
но обязательно меньше величины
.
