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

---------- луѵ Зел уѵ#/ла pcepaxi/W , ' — ' Л і* уѵёлго*рефшхции

Под влиянием положительной рефракции из-за искривления луча1

положение точки К смещается

(точку касания луча,проведенного

из М.при наличии положительной

рефракции обозначим через Нр ),

Уменьшится при этом и расстояние $

между антенной и точкой

касания,оно станет равным $ір

 

' .

Это означает,что'дол^а

увеличится напряженность поля

в точке наблюдения U.

Следовательно,положительная рефракция вызывает увеличение напряженности в областях окрестности конуса тени и тени.Влияние отрицательной рефракции обратное.

ІізО

§5. Учет влияния рефракции на напряженность поля. Метод эквивалентного радиуса земли *•

Расчет напряженности поля с учетом влияния рефракции,по су­

ществу, сводится к решении следующей задачи.

 

 

Над сферической Землей радиуса

<2

в тропосфере,показатель

преломления которой описывается функцией

ftfX j

имеется

антенна,излучающая мощность

на частоте колебаний сО

Известны высота антенны над Землей

Ед

, её

КНД

-

и ХИ f(%0)

.Требуется

Определить напряженность электрическо­

го поля

Е

.возбужденного этой антенной,в точке наблюдения

М у.положение которой известно и определяется

величинами: /t*вы­

сота над

землей, 3

-

расстояние до антенны

А

вдоль

поверхности 5емли и азимут

у?

(рис.28).

 

Даже приближенное решение этой задачи при произвольном за­

коне изменения показатели

преломления п { к )

с высотой оказы­

вается чрезвычайно сложным.Поэтому ограничимся рассмотрением так называемого случая нормальной рефракции.который характерен

тем,что

tl

изменяется с еысотой по линейному закону:

 

 

n .= n 0 +(jrkt

( ю о )

где

П0

- значение П

у поверхности земли,,

 

h

- высота точки наблюдения над поверхносФЬ®

 

 

земли,

 

 

Г

-сопзі.

 

Б случае нормальной рефракции сформулированная -задача может быть решена методом эквивалентного радиуса Земли.,'согласие

кбтороиу напряженность поля в точке наблюдения Мс учетом влияния нормальной рефракции может рассчитываться по формулам, выведенным для сферической'аешіи и однородной тропосферы

(формулы § 10,гл Л),если в этих формулах истинное

значение

радиуса Земли

CL

заменить

его эквивалентным

значением

Я э .определяемым по формуле:

______ / ____

 

 

 

 

"(ІОІ)

Возможность такого метода вычисления напряженности

поля в тропосфере заключается в следующем.

 

Если задаться

величинами

k^y Ьм у 5

и изме­

нять радиус ввили,то будет меняться величина напряженности поля в точке наблюдения 11 (величина множителя ослабления).

Действительно, при изменении

Я

будут изменяться эквивалент­

ные высоты

/гАЭ И

kjns

Е

отражательных формулах

(35)

и 30 у ko

вместе

с ними и

У* >

в

формулах Фока (37),что и приведет к изменению величины напря­

женности поля в точке И.

dn /

 

Поэтому почти всегда'(если

не слишком

d k !

 

 

велико) можно подобрать такоезначение радиуса аѳшіи в форму­ лах для расчета напряженности поля в однородной тропосфере, чтобы оно дало значение напряженности поля,совпадающее с его значением при наличии рефракции (в электрически неоднородной тропосфере). Требуется лишь определить эту необходимую величину, радиуса ееили »которую называют эквивалентным радиусом

ввили, В общем случае задача отыскания t CZ$ столь же сложна

как и задача,связанная с расчетом напряженности поля в тропо-

»

сфере-при наличии рефракции,так как решение первой' задачи пред­ полагает предварительный расчет искомо;: напряженности поля,а

затем уже по его значению нахождение

пто <-огеч: енно бес-

смысленно.

 

V

 

Б частнойде случае'нормальной рефракции приближенное

 

определение

(Хэ

оказывается чрезвычайно простым и может

 

быть осуществлено по формуле (ЮІ).

 

 

 

 

*

Убедимся в этом.для чего

определим

Cts

.Такое опре­

 

деление приходится вести раздельно для различных положений

 

точки наблюдения У.

 

 

 

 

 

 

 

 

I.Точка наблюдения в области прямой видимости,

 

 

Рассмотрим два случая распространения радиоволн:

 

(а)

Над сферической

землей радиуса Q.

при нормальной рефрак­

ции с заданной величиной градиента показателя преломления

;

£б)Над землей некоторого радиуса Оз

в отсутствии рефракции

 

 

COKäéJ

.Будем считать,что величины

hfyjhM , S

 

в обоих случаях одинаковы.

1

 

 

 

 

 

В предыдущем параграфе было показано,что величина нап­

 

ряженности поля в точке наблюдения У

будет в основном опреде­

ляться разностью фаз напряженностей полей прямой и отраженной

 

волн,которые обозначим для случая (а)

через

А Фр и для случая

 

(б)

через

А Фэ ,

' _

 

 

 

 

 

Определим радиус цѳмли

O s

в случае

(б) так .чтобы

 

*выполнялось равенство:

 

 

 

 

 

 

 

Л Ф э = Л Фр

у

 

 

(102)

 

тогда напряженности

поля в точке У в случаях (а)

и (б) будут

 

приближенно совпадать и станет возможным рассчитывать напряжен­ ность поля в случае нормальной рефранции по формулам для случая

(б) электрически

однородной тропосферы.

Выразим

4

и Л Ф $ через величины,известные в

задаче^и подставим их значения в (102),тогда получим уравнение

Для О э .решая которое найден интересующее нас значение экій-

валентного

радиуса эемли

О- э

. .

 

А

 

Вычисляем Л Фр

 

.Обозначим высоты точек

и

М

над эффективной плоской вѳмлей через

k( и

кг

соответственно (рис.37). Как и ранее,будем полагать:

 

что

всегда

имеет .место.

 

 

 

 

fffif

Ранее было показано (99),что

A%~irfJnd£+fnd£-fndâJ+4*$j> ? ( іо5)

где

 

~ ЛУЧИ

пРяиой и отраженной

волн

(рис.37).

Вычислим входдаіе в вто равенство интегралы.

 

 

В точках

М*

прямого луча

:

d-A—Stood

где о С

угол между касательной к элементу

с£в

и поверх-

ностью плоской эффективной земли -

£э<р

 

 

 

 

В точках

М*'

отраженного луча

/ >

/

 

StoG' >

 

 

 

 

 

 

 

 

lö4

ѵгде Q '

-

угол иежду касательной к элементу сРР

этого луча

и

$ J(j0 .

 

Так как кривизна лучей ничтожно

мала,будем приближен­

ие) полагать,что

сС ^оС - C onsé

и Q'-O —COftSé ,

тогда:

 

 

 

о /р ^ М к . u v fwoC

J P - <kk

на Lt

на L\ и L//

Подсітавляя в интегралы равенства (ЮЗ)

найденные значения

и г

и величину 71

из (100),получим:

 

с//г _ noCfu-k)

 

ЗшоС

вшсС

+J ZfirtoC

- n 0 Z,-h

k z -k .

kji-k,

? si/ncL

2

Не будет большой ошибки,если в слагаемых,содержащих множите­

лей малую величину ^ .приближенно положить

^Är ■&j

где z, = AN, % -АҢ т и г* =М'стм

.Подставляя в (ЮЗ)' найденные значения интегралов с учетом

последнего., равенства* получим »

Величина Z'z +^z~^i

вычислялась в §8.гл.І,она

оказалась

приближенно равной

 

 

 

 

2h, hi

 

 

~ 3

 

 

Кроме того

 

2 h, Иг

 

 

 

 

 

 

h ,+ h i'

 

С учетом двух последних соотношений выражение для

Л

примет вид:

 

 

 

соПо

2h, hi _

CQ9-S

 

С

б

С

 

 

 

( 1 0 4 )

156

Теперь выразим

4

' через

эти

ке величины и Ct9

(рис.37).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* <& st-âz r s-(£ -£ )+ * * & > ,

 

в

(105)

 

 

\

 

 

 

 

 

 

*

 

где

J f ~ fflep

J £ —■4/^с/” * ^Ст' Мр)

 

 

На основании данных §8,гл.І

 

 

 

 

 

 

О - /7 -

s

Ьгэ_

'

 

 

 

(10б)

 

 

*

 

 

 

 

 

где

k

/ э

и

 

высоты' А/й/и Мдоад эффективнойплоской

землей в случае (б ).

 

 

 

 

 

 

Из рис.

37

видно:

 

 

 

 

 

 

 

 

k,,э =k, + âH, }

/ггэ-кг+-АНгг [*Н,=ШІ],

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а Н ,= а Ь,-ДІЪэ J

AHz =Ah2- A k 23 }Ah^AtA3

 

А

f & h / s ~ ^ i ^2 ) A f i t s = M t M z .

 

 

Подставляя

значения

ff, 9

и

Я гэ

в

(100), получим:

 

J\_у7 ^ . 2/6,'kz+ hAffe +-Ьг Аи,)

 

(107)

Здесь

мы пренебрегли величиной

A H ,A H2

в сравнении о ^ А .

Далее,применяя формулу (85),напишем:

 

г

 

й к’ "~Ш

йк‘ " ~ Ѣ ’

A k ,,= l é

, ’ A k i,= ^ a i y

 

где

ß, *As Mcm ,Зя ^ М 3 Мст -л

 

 

следовательно: з

 

 

,

,

 

 

 

 

&u - J i _ ß . ± ) - ?. JA^ .L z /Z/ - XX i

 

 

äfii-Y^(<z

а,/' ~

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тан

как

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A H2 - ~ 2 - ( а

a3J

2 ( ^ гр

а

<**/'

 

 

Подставляя й&Л(И,

и

&ЛНг

 

в выражение

(107) дляjQ -J ?

получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

д _

2Н,Ьг

о

k/ks

/

}.

 

 

Из (105) с учетоц найденного значения

 

 

следует:

Если подставки в (102) значения

а

<Рр

и

Фэ

из

(104)

и (108),то получии уравнение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п я -Éiä*

- * Д -

)JhäiJb> •

 

 

 

 

 

 

 

 

Ча

<**//,,*/>,

с/п

решая его

относительно

а і

 

 

и учитывая.что

 

 

 

 

найдеи:

 

 

 

 

а

 

("’*0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

. » т

т т

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ a zn r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d k

 

 

 

 

 

 

 

 

что совпадает с фориулой (101).

 

 

 

 

 

Такии образец,доказано,что напряженность поля

в области

 

пряной видимости при нормальной ретракции можно рассчитать по

 

методу эквивалентного радиуса

Земли;

 

 

 

 

 

 

2,

Точка наблюдения в областях

конуса тени и

тени

 

Проведенный выше анализ иножителя ослабления волны с за­

 

данной длиной

Я

'

.распространявшейся над сферической jeu-

 

лей,в интересующем нас случае,когда

& Яа

.показыва­

ет,что величина его в основной зависит

от высот

На

и

Ьщ

и угла дифракции

 

&

.показанного

на рис. З-ч и слабо

зависит

156

от радиуса Земли

Л

.К такому.же

выводу приходят и в

 

других известных случаях дифракции.

 

 

 

 

 

При рефракции за счет искривления лучей изменяется

 

угол дифракции,он становится равным

ép

,что

очевидно

 

приведет к изменению напряженности поля в точке М.Напомним,

 

что углом дифракции называется угол;образованный касательными

 

к лучам

//И

L2 в точке их пересечения, если эти лучи пред­

 

ставляют собой линии_радиогоризонтов,проведенных из точек

 

А и II.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как и ранее,рассмотрим два случая:

 

 

 

 

а)распространение радиоволны над жешіей радиуса

Q

при на­

 

личии рефракции с заданными:

величиной

 

,а также ве-

 

личинам

z.

/

и

3

 

<Хп

 

 

 

Пд

j fljf

 

 

 

 

 

 

б)ра'спространение радиоволны над вѳшіей радиуса

. <2э

при тех

 

же значениях

/ілу hj* и

3

в отсутствии

рефракции.

 

 

Заметим,что угод дифракции

cQ

при заданных кду

 

к м и

3 будет функцией

<1э

 

 

 

 

 

 

Если определить

<2э

»так чтобы "выполнялось условие

 

 

 

 

Ф = < & ,

 

 

 

(109)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

то можно ожидать,что напряженности поля в точке U в случаях

 

(а) и (б) будут совпадать и станет возможен расчет напряжен­

 

ности поля при наличии рефракции по формулам,выведенным для

 

однородной тропосферы (случай б)^ с заменой в них 6L

на

 

 

Определим

Ota из условия

(I09)jдля этого

выразим ф

 

через

 

Sa

— через

d a

.Это можно сде­

 

лать следующим способои.

 

 

 

 

 

 

 

Вычисляем

< $ р .

 

 

 

у

 

 

 

 

С целью сокращения записей положении к д —О . Из

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ