- •Министерство общего и профессионального образования российской федерации
- •Е. М. Калабанов в.И.Юдин
- •Учебное пособие Воронеж 2000
- •Введение
- •1. Рассеяния и поглощение электромагнитных волн отдельной частицей
- •Каноническое уравнение эллипсоида имеет вид
- •Значение параметров формулы Дебая
- •Значения комплексных показателей преломления
- •2. Однократное взаимодействие оптических и миллиметровых волн с ансамблем частиц
- •З.Ослабление электромагнитного излучения атмосферными образованиями
- •3.1. Затухание в воздухе
- •3.2. Затухание в дымках, облаках, туманах и пыли
- •3.3. Ослабляющие свойства дождей
- •Среднее по сезонам года значение Hi, определяется из соотношений [18]
- •Значения параметров м, m1 и b для различных метеостанций
- •3.4. Ослабляющие свойства снегопадов
- •Классификация снегопадов по водности
- •Коэффициенты ослабления в дожде и снеге на разных частотах
- •4. Методы оценки ослабления волн вдоль траектории распространения
- •4.1. Приземные трассы
- •4.2. Наклонные трассы
- •5. Энергетический расчет приземных и наклонных трасс связи
- •5.1. Ослабление оптического излучения на приземных трассах
- •Отношения коэффициентов ослабления в миллиметровом и оптическом диапазонах волн
- •5.2. Ослабление оптического излучения на наклонных трассах
- •5.3. Ослабление миллиметровых волн на приземных трассах
- •5.3.1. Расчеты затухания в воздухе
- •5.3.2 .Расчет затухания в туманах и пыли
- •Зависимости действительной ' и мнимой " частей диэлектрической проницаемости частиц от влажности q и температуры t, где 1 - ’; 2 - " ;
- •5.3.3. Расчет интерференционных замираний
- •5.3.4. Расчет оптимальной протяженности наземной трассы связи при наличии дождя
- •Оптимальные длины трасс связи для районов Подмосковья и Махинджаури
- •5.4. Ослабление миллиметровых волн на наклонных трассах
- •Станция Западно-Казахстанская:
- •3Ависимости ослабления в0 на вертикальных и наземных трассах от интенсивности дождей, где
- •- Вертикальная трасса; ------ - наземная трасса;
- •6. Рекомендации по уменьшению влияния атмосферы на энергетические характеристики канала
- •Список литературы
- •Оглавление
Классификация снегопадов по водности
Тип |
с , г/см3 |
Тс , С |
Vв |
v, м/с |
U |
Сухой |
0,08 |
-6 |
0,006 |
0,8 |
2 |
Влажный Мокрый |
0,10 |
0 |
0,010 |
1,2 |
8
|
Мокрый |
0,275 |
0 |
0,077 |
2,5 |
20 |
Обводненный |
0,50 |
0 |
0,250 |
4,5 |
- |
В соответствии с экспериментальными данными зоны снегопада однородны по интенсивности в областях размерами 4-8 км. К сожалению, отсутствуют данные об исследовании вероятности появления снегопадов различного типа и их интенсивности на территории СНГ.
Установлено [21], что ослабление в снегопадах в миллиметровом диапазоне волн с максимальным водосодержанием частиц может достигать величин 3 - 5 дБ/км на каждый миллиметр осадков за 1 ч и превышать ослабление в дожде равной интенсивности. Это объясняется тем, что по сравнению с эквивалентной каплей скорость падения влажной снежинки мала, а поглощение в ней значительно, что и обусловливает высокий коэффициент ослабления единицей объема среды.
Если принять во внимание установленный факт, что поглощение миллиметровых волн в осадках пропорционально водности, то в некоторых случаях можно сравнить ослабление в дожде и снеге при их одинаковых интенсивностях. Для этого необходимо знать соотношение между интенсивностью и водностью дождя и снега. В случае широко распространенной аппроксимации распределения капель дождя по Маршаллу-Пальмеру [22]
Тогда относительный объем частиц в единице объема будет определяться как
или водность
Распределение частиц снегопадов по размерам подчиняется закону Ганна-Маршалла [21]
Относительный объем, занимаемый снежинками,
При плотности снежинок мокрого снега с = 0,275 г/см3 водность равна
Отношение водностей в снеге и дожде составляет 1, 7453 •J 0,21.
Таким образом, ослабление миллиметровых волн в снегопаде, в первом приближении больше, чем в дожде, в 2-3 раза при одинаковых интенсивностях, находящихся в пределах 1-10 мм/ч.
Представляют интерес некоторые экспериментальные данные по ослаблению миллиметровых волн в снегопадах. В [23], например, приведены сведения по ослаблению в снегопадах и дождях излучения с частотами 96; 140 и 225 ГГц, что соответствует длинам волн 3,14; 2,14 и 1,33 мм. Обобщенные данные показаны в табл. 11.
Таблица 11
Коэффициенты ослабления в дожде и снеге на разных частотах
Тип осадков |
J, мм/ч |
Концентрация массы, г/м3 |
Коэффициент ослабления, дБ/км |
||
96 ГГц |
140 ГГц |
225 ГГц |
|||
Дождь |
4 |
0,2 |
3 |
3 |
3 |
Снег |
0,5 |
0,2 |
0,2 |
0,5 |
1,7 |
Дождь |
2 |
0,1 |
2 |
2 |
2 |
Снег |
2 |
0,5 |
0,4 |
1,2 |
4,4 |
Судя по этим результатам, коэффициент ослабления с ростом частоты увеличивается при выпадении одного снега. В случае же осадков со смешанной фазой такого резкого увеличения ослабления не наблюдается. Специальные исследования показали, что коэффициент ослабления снегопадами не зависит от поляризации излучения. Усредненные по восьми снегопадам величины коэффициентов ослабления в снеге на частотах 96; 140; 225 ГГц, отнесенные к концентрации массы снега, составили 0,9; 2,5; 8,7 дБ/км/г/м3.