14 Распространение радиоволн над неровной поверхностью Земли
В реальных условиях на распространение радиоволн оказывают влияние неровности земной поверхности — леса, холмы, здания и т.п. При падении волны на ровную плоскую поверхность поле отраженной волны распространяется в одном направлении (угол падения равен углу отражения). Такое отражение называют зеркальным.
Если земная поверхность неровная, то радиоволны отражаются в различных направлениях, отражение является рассеянным и напряженность поля отраженной волны в направлении зеркального отражения меньше, чем в случае отражения от ровной поверхности. Качественно это можно пояснить следующим образом.
Характер рассеянного отражения учитывается эффективным коэффициентом отражения в направлении зеркального отражения, который обычно определяют экспериментально.
Пусть
плоская радиоволна падает на неровную
земную поверхность, причем наибольшая
высота неровности равна h, как показано
на рисунке 10.1.7. Часть мощности падающей
волны отразится на нижнем уровне
неровностей (aa1), а другая часть — на
верхнем (bb1). Плоскость, перпендикулярная
направлению распространения падающей
волны, является фазовым фронтом.
Определим фазовые соотношения на
плоскости (nn1), перпендикулярной
распространению отраженной волны.
Очевидно, что наибольшая разность фаз
окажется между волнами, отраженными
от верхнего (точка D) и нижнего (точка
B) уровней неровности. Разность пути
(∆r) хода лучей mn и m1n1 может быть определена
из геометрических построений:
Где θ — угол падения. Эта разность хода в свою очередь приводит к сдвигу фаз между лучами, равному
Считают, что если фазовые искажения на плоскости не превышают π/2, то фазовый фронт волны мало отличается от плоского и влиянием неровностей на отражение волны можно пренебречь. Тогда из (10.1.19) можем получить максимальную высоту неровностей, при которой отражение еще можно считать зеркальным:
Соотношение (10.1.20) называется критерием Рэлея. Этот критерий показывает, что при известной высоте неровностей характер отражения ближе к зеркальному для полого падающих лучей и более длинных волн. Поэтому влияние неровностей земной поверхности особенно существенно сказывается на распространении дециметровых и более коротких волн. В этих диапазонах даже небольшие неровности Земли и взволнованное море вызывают рассеянное отражение радиоволн. Характер рассеянного отражения учитывается эффективным коэффициентом отражения в направлении зеркального отражения, который обычно определяют экспериментально.
15
Распространение радиоволн над
неоднородной трассой
16
Состав и строение тропосферы и ионосферы
Ионизация атомов и молекул воздуха происходит в основном под действием ультрафиолетового и корпускулярного излучений Солнца.
Самый нижний из ионосферных слоев — слой D — 60 и 90 км над поверхностью Земли. Ионизация воздуха в слое D выражена слабо. Второй слой ионосферы — слой E — 90 и 120 км над поверхностью Земли. Оказывают значительное влияние на распространение средних и коротких радиоволн, отражающихся от этой области ионосферы. Самым верхним слоем ионосферы является слой F, лежащий выше 130 — 140 км. В этом слое на высотах 150 — 200 км наблюдается максимальная степень ионизации воздуха в пределах всей земной атмосферы
Влияние на радиоволны: происходит задержка распространения и преломление траектории радиоволн в ионосфере, а для определенных длин волн даже отражение в ионосфере.
17 Определение радиуса кривизны луча в тропосфере
Вследствие неоднородности тропосферы радиоволны распространяются не прямолинейно, а по искревлённой траектории. Будем считать, что поверхности одинаковых значений коэф преломления n представляют собой плоскости, параллельные плоской поверхности Земли.
Луч
падающий на нижнюю поверхность под
углом φ
испытывает преломление на участке dh,
падает на верхнюю поверхность под
углом φ+dφ
18.
Виды абсолютный рефракции. Учёт
атмосферной рефракции в формулах
19. Дальнее тропосферное распространение радиоволн
Механизм ДТР есть результат рассеяния радиоволн на слабых неоднородностях диэлектрической проницаемости тропосферы. На тропосферных линиях прием сопровождается глубокими общими и селективными замираниями. Особенностью линий ДТР является быстрое убывание уровня сигнала с увеличением длины радиолинии, что объясняется двумя причинами. Наибольшая интенсивность рассеивающих неоднородностей наблюдается в нижних толщах тропосферы, поэтому на линиях ДТР независимо от длины интервала излучение и прием ведут примерно под нулевым углом к горизонту
20 Замирания. Замирания вследствие многолучевого распространения радиоволн. Статистики Рэлея и Райса
Сигнал может передаваться от передатчика к приемнику по множеству отражательных путей – многолучевое распространение, которое может вызывать флуктуации амплитуды, фазы и угла прибытия полученного сигнала. Два луча сигнала могут сложиться в приемнике, нейтрализовав друг друга. Сигнал вроде как перестает на время поступать между источником и приемником = замирание
Мелкомасштабное замирание – это значительные изменения амплитуды и фазы сигнала, которые могут быть результатом небольших изменений (порядка половины длины волны) расстояния между передатчиком и приемником. Мелкомасштабное замирание проявляется двумя способами – расширение сигнала во времени (или дисперсия сигнала) и нестационарное поведение канала. Мелкомасштабное замирание называется релеевским, если имеется большое число многократно отражающихся путей и нет компонента сигнала вдоль луча обзора. Если преобладает незамирающий компонент сигнала, такой как путь распространения вдоль луча обзора, огибающая мелкомасштабного замирания описывается функцией плотности вероятности Райса.