10.2. Распространение радиоволн вдоль неоднородной трассы

Электрические параметры почвы вдоль трассы распространения радиоволн не постоянны. Учёт этого обстоятельства в общем случае весьма сложен. Наи­больший интерес представляет случай резкого изменения свойств поверхности при переходе трассы с моря на сушу, и наоборот. На рис. 10.3 приведена зависимость от расстояния функции ослабления для слу­чая последовательного распространения радиоволн над участками поверхности: "море-суша-море" (I) и "суша-море-суша" (II). В первом случае напряжённость поля в точке приёма получается близкой к случаю распространения над однородной сушей, во втором  ­к случаю однородной морской трассы. В обоих случаях основное влияние на величину поля в точке приема оказывают концевые участки трассы. Наглядно это влияние представлено приведённой на рис. 10.4 зависимостью множителя ослабления |W| от коэффициента за­полнения трассы сушей . Видим, что если концевые участки трассы находятся на суше, то даже при малом q множитель поглощения почти так же мал, как и для случая полностью сухопутной трассы. Если же концевые участки трассы находятся на море, влияние суши становится существенным только при q  0,9. В целом, когда приемная и передающая антенны расположены на суше, поле в точке приёма может быть почти на 2 порядка меньше по сравнению со случаем расположения антенн вблизи поверхности хорошо проводящего моря.

10.3. Береговая рефракция

Неоднородность электрических свойств почвы вдоль наземной трассы влияет не только на уровень поля, но и на направление распространения радиоволн, вызывая пово­рот фазового фронта волны. Последнее проявляется, в частности, при прохождении ради­отрассы береговой черты под углом, отличным от прямого. Явление "береговой рефракции" в виде математической ошибки пеленга при работе береговых радиопеленгаторов было обнаружено в 1918 году. Ошибка наблюдалась, лишь если пеленгатор располагался вблизи береговой черты. По мере удаления вглубь суши ошибка уменьшалась.

Теория явления следующая. Мгновенное значение напряжённости поля на расстоянии r от излучателя

,(10.4)

где  = ()  фазовый угол, обусловленный взаимодействием волны с земной поверхностью и являющийся функцией численного расстояния . Изменение фазы волны с расстоянием эквивалентно изменению фазовой скорости v_ф. Если приравнять нулю дифференциал от фазы в (10.4):

и воспользоваться представлением  (10.2), можно получить

. (10.5)

На рис. 10.5 приведена зависимость v_ф поверхностной волны от численного расстояния для моря (1) и для суши (2).

Пусть фронт радиоволны с моря пересекает береговую черту под углом  (рис. 10.6). Если участок над морской поверхностью был достаточно протяженным, в точках A и C скорость волны v_ф  c. При переходе в точке С на сушу фазовая скорость, согласно рис. 10.5, уменьшается, в то же время на участке AB продолжается движение волны с прежней скоростью. Таким образом, фронт волны поворачивается вправо. При переходе в точке B левой части фронта волны на сушу произойдет уменьшение её фазо­вой скорости. Но к этому времени правая часть фронта уже прошла расстояние CD над сушей, и скорость ее движения возросла. Так что на участке DF должен наблюдаться поворот фронта волны до практи­ческого совпадения (когда скорость движения по всему фронту приблизит­ся к с) с первоначальным направлением.

Таким образом, в полосе суши шириной R радиовол­на, пересекающая береговую черту, меняет своё направление. Если принять для моря  =  и если расстояние от точки излучения до берега   (т. е. падающую волну можно считать плоской), то угол поворота плоскости волны /1/

, (10.6)

где |'₂|  модуль диэлектрической проницаемости сухопутного участка трассы, X  расстояние от точки приема до береговой линии, знак "", если точка приема находится на море, и "+" для приёма ­на суше.

Из (10.6) следует, что ошибка пеленга растет с увеличением ,  и уменьшается по ме­ре удаления от береговой черты. Обычно  не превосходит нескольких градусов.