Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Левитский, Г. Е. Распространение радиоволн

.pdf
Скачиваний:
35
Добавлен:
20.10.2023
Размер:
8.23 Mб
Скачать

построенной для точек А (источник)

и

М( точка наблюдения),

которая, как известно, представляет собой эллипсоид вращения

Sc о фокусами в точках А1 и II,

 

 

 

 

Следовательноfинтересующая нас границаэто сечение

 

упомянутого эллипсоида Sc плоскостью

отражения S »

пред­

 

ставляющее собой эллипс.

 

 

 

 

Итак, граница области интегрирования - эллипс.

На рис, 19

эта область заштрихована и обозначена буквой ^ .

S

 

Убедимся в том, что построенная нами область

в

отношении поля отраженной волны в точке

М играет особую роль.

Это можно сделать

двумя способами.

 

 

 

 

Интеграл в

(39) по области & определяет главную часть

напряженности поля отраженной волны в. точке М, а это означает,

что существенные

изменения напряженности поля на

значительной

части

приведут к изменению подинтеграйьной функции в

 

(39),

а

следовательно,и

к существенному изменению величины

 

упомянутого интеграла я напряженности поля

в точке

U,

Изме­

 

нение напряженности поля на остальной части

S (рве

)

не

 

скажется существенно на напряженности в точке

Ц, Исключения

 

могут составлять лишь случаи

изменения напряженности поля

 

по специальному

закону,

но вероятность

возникновения таких

 

случаев

очень мала,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К такому же

выводу

можно придтилопкраясь на принцип

Гюйгенса, Возьмем на

текущую точку

М*

и построим, два

элемента поверхности

c(s и сАз

вокруг точек М и

Мст

соответственно, (рис. ?0).

Эти элементы в соответствии с

 

принципом Гюйгенса могут рассматриваться как излучатели

'

элементарных отраженных

сферических волн.

Определим

 

 

90

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

\»1

срази напряженностей полей, создаваемых ими в точке М. Фаза

напряженности поля от

элемента

будет равна

Ф ст ~ -к{£ + 7о)

,

а

от элемента с/з - ф ^ -Kf/ігг),

Разность фаз полей от

этих

элементов будет:

* Ф ~ Ф ст -Ф **Й Р +*)-{£+Ъ )].

Поскольку элементы с/з и с/зС/т? лежат внутри S' , то на

/5JT

основании

(54)

а Ф <~дг

. Сразу же заметим, что

для

элемента

 

ф

вне

£

 

л Ф ^ і у

. Следовательно разность

фаз напряженностей полей от любой

пары элементов области £

будет меньше і у

 

и

 

напряженности полей

от всех

элемен-

тов этой

облает»

в точке

U

будут приблизительно

складываться,

 

Разности фаз напряженностей полей от элемента

с/$ог7 и

элементов,

лежащих вне

£

,

могут

иметь любые значения,

больше

- р ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

для

каждого элемента <&g вне

S

найдется

такой

элемент

 

, что разность фаз напряженностей полей

от них будет равна

и сумма этих напряженностей будет приб­

лизительно равна 0.

Это приводит к тону, что

волны от элемен­

тов поверхности,

лежащих вне

£

, в точке Мпрактически

поля не

создают.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

область^характерна тем,

что напряжен­

ности полей от элементов этой области в точке наблюдения Ы приблизительно суммируются и образуют главную (основную) часть

напряженности поля'в

этой

точке.

Теперь докажем, 4то

построенная нами область £

обладает свойствами

области,

существенной для отражения,

а поэтому и является

таковой.

Все рассуждения будем вести в

плане сравнения двух-

случаев:

наличия на плоской границе

92 — - -------

равцѳла неровностей и их отсутствия.

 

Поместим неровность

на участок £

(проекцию

ее т £

обозначим через S#

) (рис.21).

 

РисЯІ

Обозначим комплексную амплитуду напряженности поля волны,

 

отраженной от

&

через

и

, от

*5у через

и *

 

 

(при отсутствии

£/(

 

) и от

Д /

через

.

Пуоиь

площадь

Sff

и

ß/f

 

соизмеримы

с

S ,

тогда

/$ н

и / 2 С /

будут соизмеримые/<3^ / ,

а выооту неровностей

 

а /г

возьмем

настолько большой,

чтобы раэнооть фаз

 

 

л Фц - агр Мсьагр 2/Ь

 

 

 

 

 

была равна или больше

Jp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л ф „

 

 

 

 

 

(55)

 

 

Изменение напряженности поля отраженного от плоскооти S

,

обусловленное

наличием

нёровности

 

,

можно

оценить

 

величиной

/ У

, - WH

/

она будет

ооизмерима о

f $ f

/,

93

что наглядно видно из векторной диаграммы,изображенной на рно.22.

Заметим,что при йФн«-^~ разность/è/н'

(на рио.22 f Zf#—I/uj показана пзгнктиром) и неровность »5* не окажет существенного влияния на величину & водны,

отраженной от $ ,

ин

ц-иі и*

лФн > Я ~ 4 « г

Рис.22.

И так,неровности,находящиеся на участке

£

отражаю­

щей плоскости ß

.окажут

существенное

влияние на напряжен«

ноетъ поля отраженной волны в заданной точке наблюдения Ц,

если они будут занимать площадь

Sri

 

соизмеримую с пло­

щадью участка % и высоте их (неровностей) будет достаточно

большой (йФм& —■)<.

 

 

 

ё

 

 

 

Поместим неровности

&

вне участка

,их

проекцию на .

отражающую плоскость по-прежнему обозначим через

$!<

Как было показано

выие, напряженность поля

U*

водны,от­

раженной от участка

$'„

.если

он находится

вне

g .бу­

дет мала в сравнении о напряженностью поля X

, волны отражен-

V 4

ной ов всей плоскости ß

. То же можно скаэать и о напряжен­

ности поля

U M,

волны, отраженной от

*5Ѵ

. Поскольку

 

/ Zfn /

 

/ £/# / много .меньше /

 

/ ,

то

и ил разность

 

/U t/-U *

/

будет много меньше /

/ ,

а

это

означает, что

неровности

«5уу ,

находящиеся

вне области

не окажут су­

щественного влияния на напряженность поля

 

<2^

, волны отра­

женной от плоскости

і?*

 

 

нами область

, действи­

Следовательно,

построенная

^

тельно

представляет

собой область, существенную для отражения

радиоволн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим величины,

характеризующие положение и размеры

области;

£

 

, существенной для

 

отражения радиоволн,

Положение

этой области

будем определять величиной

Х0

.равной рас­

стоянии от точки А|

до точки 0 -

 

центра

£

 

(рис. 23 ),

а

размеры ее

-

размерами осей эллипса:

ас-

большая и

£ -

ма­

лая оси.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решим следующую

задачу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Над плоской отражающей поверхностью имеются антенна А

и точка наблюдения отраженной волны И.

 

 

 

 

 

 

Известны:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kA

-

высота антенны над

 

j$ ;

 

 

 

 

 

 

Q- угол места точки наблюдения И;

Я- длина волны..

Требуется определить, ö , 4. тс Х0 . ' Это относительно простая геометрическая задача, однако

решение ее в общем виде оказывается достаточно громоздким. Чтобы упростить его будеы предполагать:

(56)

95

Заметии,

что условия (56) в практике работы наземных и

корабельных радиолокационных ртанций,

как правило выполняются.

Переходим к решение задачи.

 

Начнем о определения величины а, ,

которую представим

суммой:

а = о, +аг }

 

/

 

 

 

где Q, = ^

Mem , Q& —^г' Мст(рис.

23).

I

 

 

Величины О, и можно определить из уравнения

описывающего границы существенной области £ .

из

^ = І 4 + а ‘- г о , д ш Ѳ .

96

В силу условия ^(56) можно

приближенно

положить

СозѲ^ Р ~ - ?

тогда-

 

 

^

 

^

s *

 

 

 

Л

° ‘ У

 

 

 

 

Разлагая

величину,

стоящую в квадратных скобках, в ряд по

степеням малого

параметра

ГА-а.}г

 

и

ограничиваясь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

первыми двумя членами разложения,

получим:

 

 

 

p - C f +

 

----

 

 

 

 

 

r

 

 

у

2 f A - 0 . )

 

 

 

 

Аналогично

из

А A ' f i M

найдем:

 

 

 

 

? ^

доФet/ — Q rZSe'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2{гв*о.)

 

 

 

 

Подставляя

значения

ß

и

2-

в

(54),

“получим уравнение

д л я

а

Я ';Л о 2

_ <х,го- 0 г

_

Л

 

 

 

2[Л-а.)

Zfa+Q.)

 

4 >

преобразуя^ которое получим

Аа*+Всг- С-О,

где использованы обозначения:

 

 

 

c J J r

-

(57)

 

 

 

 

 

 

Действуя совершенно аналогично из Л А ^ М ст

и аМ ^ М Сі

 

 

 

 

 

 

2^'ст

получим уравнение для

О

в виде:

 

 

 

А а г ~ В аг - С - 0 .

 

 

 

 

Решая последние два уравнения находим Qt

и

Ctg

( берем

только положительные

корни этих

уравнений

):

 

 

- в Р &

Ш

 

 

 

<*,=■

2 А

 

 

 

 

 

7 Зэк. 6р.

37

а_ ß + - f ß % ^ J c

гТа "

Следовательно,

й = а , + а г

 

 

 

 

 

 

(58)

Нетрудно видеть, что

расстояние,

измеренное по поверхности

земли (по плоскости /5

), от антенны А до центра существен­

ной для ятражения области ß

будет равно:

 

 

 

-

-

(Ь -а .

 

В

(59)

г

~ Оо

а

 

Размер малой оои существенной области -

 

£ равен

диаметру поперечного сечения эллипсоида вращения (существенной

для распространения

области),

изображенного

на рис. 19, отстоя­

щего от А на расстоянии .

^

 

Воспользовав-

 

 

СоЗѲ

0

, ,

иись формулой (53) и полагая в ней jO=:Xo

и % -^ -Х 0(^=АМ)

получим:

£ = 1 р ш й ы ..

 

 

(ба)

Заметим,

что

в формуле

(53)і/б> и 2^

имеют смысл

расстояний от рассматриваемого сечения существенной области

до источника

и точки наблюдения соответственно.

Формулы

(58),

(59) и (60)

сложны для анализа.

Упростим их, используя дополнительное предположение о том что

Zc достатщчно велико.

 

 

 

Пренебрегая в (57)

величиной

в сравнении с

,

получим:

 

 

 

.

/-> _ ЛАо

 

 

>

2

*

 

9b

 

 

 

Подставляя эти значения А, В

и С в (58), (59) и (60)^ найден:.

приближенные формулы:

Ж *

 

a = w i l + 8 0 f

' ,

(61)

(

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обратим внимание

на некоторые свойства области, существенной

для распространения' радиоволн.

 

 

 

 

Из рис.

23 и первой из формул'.

(61), следует,

что

центр

существенной области

лежит на линии пересечения отражающей

I

_

с плоскостью, проходящей черев точки

А

и М,

плоскости

о

перпендикулярно к

*5*

, на удалении от антенны

Хд

» завися­

щем от hа , Ѳи

Я .

Это позволяет сделать вывод:

( I )

положе­

ние существенной Для отражения области зависит от положения

антенны и точки наблюдения относительно отражающей плоскости

и друг друга.

 

 

 

 

 

 

 

При достаточно малых Q Q > ? S

, так как

*

а &= i~Q

или а ^ ё = ~ ^ /г

. Поэтому:

(2)

область .

существенная для отражения представляет собой

эллипс, вытянутый

вдоль направления антенна - точка наблюдения.

 

 

 

Из формулы (61) можно сделать вывод, что

(3) размеры, g

и Л существенной области находятся

в прямой зависимости от

 

 

 

 

 

 

 

W

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ