книги из ГПНТБ / Левитский, Г. Е. Распространение радиоволн
.pdf/
выкладок,которые будут приведены ниже,видно,что сделанные на-
ии выводы останутся в силе и при |
/іА ^ |
О . |
|
&р = < 0 ,М 0 2 |
(рис.39),как углы со взаимно |
||
перпендикулярныии сторонами.Из л Ш г |
следует,что |
||
где о£= < Ш |
,а ß ~ < J /O iK |
.Полагая приближенно: |
|
МК-^МзК^тг получим: |
|
|
|
|
|
|
(ПО) |
где а = О К |
- радиус зет«, |
|
радиус кривизны лучей. |
Необходимо представить ^ |
через известные нам величины: |
||
А/С.Э&.
L -s-L z f |
(ш ) |
где |
= ^ М /К • |
Гг
С поиощыо формулы (80) |
сможем написать |
||
2 |
|
|
|
Lz - 2 а х } |
|
|
|
К ‘г - 2 /> ( х ~ h # ) y |
|
||
где Х=М М г |
С К М г |
- касательная к поверхности земли и |
|
к лучу,исходящему из М,в точке К |
) . |
||
Решая эту систему найдем: |
|
||
/ > = J S £ . J b |
|
||
і , |
Р- а |
м |
|
■2 |
«A « |
|
|
Подставляя значения |
в (III),а |
найденное значение L |
|
в (ІЮ ),получим |
|
|
|
|
(ІІ2) |
Вернемся к случаю (б) |
и выразим угол дифракции с £ в этом |
случае через |
, и 3 |
Изрис J |
|
Ібі
11 Зак. бр.
где іэ - ^AK, L гэ =r |
|
/гт^ и |
Мг |
г |
|
|
|||
На основании формулы (80):, |
|
|
|
|
f-Z3 = ^ |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
ä j " |
|
£ |
. |
( ш ) |
Подставляя значения |
из |
СI12) и &э |
|
из (п д ) в |
( 1 0 9 получим уравнение для |
определения |
Cls |
: |
|
/ |
I |
|
|
Ct^ |
* ■ |
Репая это уравнение относительно |
найдем: |
||||
|
±=±.£ |
|
|
|
|
или |
а , |
а. ß |
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а 9 = |
|
|
|
|
|
|
1 + S L |
|
|
|
Подставляя |
сюда значения |
У 7 |
из (97) |
окончательно |
|
получим: |
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а э = і+ а -Ф- |
; |
|
|
|
|
7 |
Ж |
|
|
что совпадает со |
значением |
} |
определяемым формулой |
||
(Ю і).Следовательно,в рассмотренной случае,когда точка наблю дения находится в окрестности конуса тени или в области тени при нормальной рефракции и условии ЬдТ?hjH >Для расчета напряженности поля может быть использован метод эффективного радиуса ѳѳмли.
ч, Более общие исследования поназывают,что ограничение
hд • « h м |
не является существенным. |
* *
І62
§б# Вивң рефракции
Вреальных условиях в тропосфере наблюдаются различные
законы изменения показателя преломления |
tl f h |
j |
с высо |
той. Им будут соответствовать различные |
случаи |
рефракции. |
|
В настоящее время используется следующая классификация
возможных случаев рефракции в зависимости от величины градиен
та показателя преломления по высоте - |
. |
|
I.Отрицательная атмосферная рефракция: |
a k |
|
т |
* ° - |
(рис.4І-а). |
|
||
В этом случае (см.формулу 97) |
.луч искривляется вы |
|
пуклостью вниз ,а эквивалентный радиус |
земли,как это следует |
|
из (ІО і),меньше радиуса |
земли |
.Как было пока |
зано ранее,этот случай сопровождается уменьшением напряженное тц' поля в точках М,находящихся ниже первого максисмуыа излу чения с учетом влияния уенли.Его существование маловероятно.
П. Положительная атмосферная рефракция:
|
|
(рио.ЧІ |
И.в.г). . |
Так как |
d n < o |
,то |
,луч искривляется вы- |
^ |
пу;аостью вверх,эквивалентный радиус ѳѳмли оказывается боль ше истинного (CLj^ClJ .Такая рефракция сопровождается увеличением напряженности поля в точках наблюдения И,находя щихся ниже первого максимума ДНД с учетом влияния ліемли.
16.3
11*
ч |
I |
5) da = - 4 ./0 - V ' |
а= 25000H M > а a ^ s s o o ^ a |
dh |
л _ « |
|
SЭ |
b} d a ^ -n w -io '8*-1 р=4=бЭ7о*м a, an
л
г) 4 L~ < - ( H 5 W * " 1 P < a an
PucAf.
Ъ-поЬерхнослм ввмли/ Si - /кІеяниость JA6Uйілентной земли
Л'Пуи при рерралциа, Лз-руѵ над зябиВалентной землей
а) атрицателшл» речорилцир( ЕЙ, г) іюп/іжімгеямал. рещраяция, о) итшда/тмл , 0Jкритическая t «у с£ерц>е<р/м/кцир.
Различают несколько случаев положительной рефракции.
1. Стандартная рефракция: |
ä n |
rS |
-'t |
(рис.4Іб). |
= |
м |
|||
В этой случае ß |
=25000км; |
Ctj=4- & |
= 8500 ки.Он |
|
наиболее вероятен.Поэтому при расчетах напряженности поля в
тропосфере,когда |
нет данных о величине |
.всегда |
полагают |
=8500 км, это будет |
соответствовать, |
минимальной средней ошибке в расчете напряженности поля,обус ловленной рефракцией.'
2. |
Критическая рефракция: ^ ^ —-OßÖV-fOM'1 |
(рис.4Ів). |
||||
|
При этом |
jO =6 370 км и |
—»■ о®.Поверх |
|||
ность эквивалентной дзмли |
- плоскость. |
|
|
|||
3. |
Сверхрефракция: я к |
< - 0 / 5 7 |
/ 0 ' |
|
(рис.4Іг). |
|
|
|
ОСП |
ß < 6 5 7 |
0 КМ |
|
|
|
Для этого |
случая |
(при |
|
||
.Он характерен |
тем,что лучи,посланные под не |
слишком большими углами |
к горизонту,будут возвращаться к |
Земле и испытвать многократное отражение (рис.4Іг).Это обстоятельство обуславливает возникновение явления,получивше го наименование атмосферного волновода, приводящего к сверх дальнему распространению ультракоротких волн.Остановимся на нем несколько подробнее.Выше было показано,что радиус кривиз
ны луча в |
некоторой точке равен (97) |
»гДе |
|
\f |
- |
угол между направлением луча в^той |
точке и верти |
кальным направлением,проведенным через неё. Из формулы (97)
для J> |
видно,что всегда найдется два |
значения угла |
|||
= % и |
|
при которых ß=<Z= 6570км |
.Очевидно, |
||
что лучи, посланные под углами |
Ц>0 |
будут иметь |
|||
ßp-C l |
и не |
будут возвращаться к земле,а при ук/70-% |
|||
будут претерпевать |
только однократное |
отражение |
(рис.42). |
||
16b
Все лучи,посланные под углами 1 8 |
0 ' f |
будут |
претерпевать многократное отражение |
и располагаться внутри |
|
некоторого слоя (как бы волновода),прилежащего к земле, с верхней границей,обозначенной на рис.42 пунктирной кривой. Ясно,что электромагнитная энергия,излученная антенной внутрь телесного угла с вертикальным угловым размером ІІО-2уо
будет перемещаться вместе с волной внутри упомянутого слоя. Это должно привести и фактически приводит к резкому умень шению ослабления указанной волны на больших расстояниях из-за отсутствия ослабления,обусловленного дифракцией и естествен ным рассеянием.Становится возможной передача сигналов на ультрокоротких волнах на расстояния,много превышающие даль ность прямой видимости.
Для возникновения атмосферных волноводов необходимы
большие значения / .которые могут наблюдаться
лишь в период температурных инверсий,когда имеет место рост температуры воздуха с высотой.
Температурные инверсии появляются над сушей в вечер ние летние часы,когда воздух вблизи поверхности земли'после
захода солнца быстро охлаждается.Над морем температурные инверсии могут вовникнуть,когда наблюдается движение в при земном слое воздуха с суши на море.
Температурные инверсии - явление эпизодическое.Поэто му использование атмосферных волноводов для регулярной пере
дачи сигналов на УКВ на большие расстояния практически невоз
можно.
В настоящее время предпринимаются попытки прогнозиро
вания атмосферных волноводов. |
|
|
|
|||
о |
|
что |
än |
является |
функцией времени, |
|
Заметим, |
^ |
|||||
следоватѳлыю; от |
времени будет |
зависеть |
и Q jfé) |
.Измене |
||
ние й э(^ ) |
вызывает изменения во времени амплитуды напря |
|||||
жённости поля |
( |
её |
флюктуации ) . Такое явление, получило |
|||
наименование замирания сигнала,оно всегда наблюдается при распространении радиоволн в тропосфере.Интенсивность замира ний определяется,в первую очередь,протяженностью трассы ра диоволны, метеорологическими условиями и длиной волны.
В заключение остановимся кратко на вопросе о влиянии рефракции на работу РЛС.
' - Рефракция обуславливает возникнование ошибок при из мерении угловых координат и прежде всего угла места целей. Правда,эти ошибки как правило, незначительны,Возникновение ошибок объясняется следующим способон.Любой существущий
11»-?
метод измерения угловых координат основывается на предположе нии о прямолинейном распространении радиоволн;направяение на цель определяется направлением луча от цели у приемной антен ны РЛС,которое не совпадает с истинным направлением на цель. Угол между направлением луча и истинным направлением на цель дает ошибку измерения.
Замирания сигнала,вызванные рефракцией, также могут в
некоторых специальных случаях привести к ошибкам измерения
координат |
цели. |
Наконец, сверхрефракция (атмосферные волноводы)может |
|
обусловить |
аномально большие дальности радиолокационной ви |
димости, с чем нужно считаться при оценках возможностей РЛС по наблюдении целей.
§7. Поглощение радиоволн в кислороде и парах воды
В тропосфере содержатся кислород и пары ЕОдыДІолеку-
лы кислорода обладают магнитным моыентом.а молекулы паров воды - электрическим.В результате взаимодействия электромаг нитного поля с молекулами этих газов происходит частичное превращение электромагнитной энергии,связанной с полем,во внутримолекулярную энергию,что естественно.приводит к дополни тельному ослаблению напряженности поля радиоволн,распространяю щихся в тропосфере.
В разделе "Электродинамика" Q j § I ,глава 4) расси ат -
ривалось распространение электромагнитных волн в полупроводн ики однородной среде и было выведено соотношение,связывающее напряженность поля с путем,пройденным волной;оно имеет слѳ,- дующий вид:
(115)
Величины, |
»ходящие в эту формулу,могут рассматри |
||
ваться как: EfM) |
- амплитуда напряженности поля волны в |
||
точке U с учетом ослабления,обусловленного превращением |
|||
электромагнитной энергии волны в тепловую энергию среды: |
|||
Е 0[М)- амплитуда напряженности поля этой волны без |
|||
I |
|
|
|
такого учета; |
|
|
|
ß |
- коэффициент поглощения; |
X |
- путь |
пройденный волной. |
|
|
|
Поскольку радиоволны в тропосфере на |
большой части |
||
пути от передающей антенны до точки наблюдения,как правило, по своим свойствам близки к плоским волнам,а их ослабление связано с превращением электромагнитной энергии в другие виды энергии,то можно предположить,что формула (II5) остается в силе и для радиоволн,проходящих через кислород и пары воды
тропосферы,если под |
ß |
понимать коэффициент поглоще |
|
ния в этих газах. Опыт подтверждает приемлемость такого |
|||
предположения. |
|
|
|
: В |
распространении радиоволн формула (II5) записы |
||
вается обычно |
в виде: |
|
|
Е(М)=е с( м) м Е
|
Е[М) |
(Пб) |
где |
- агплитуда напряженности поля в точке |
наблюдения Н с учетом ослабления в кислороде и парах 'воды; •
|
|
Ъ(М ] |
- |
амплитуда напряженности поля без ка |
|
кого |
учета; |
|
|
|
|
|
|
|
2" |
- |
путь^пройденный волной, обычно •'измеряе |
мый |
в |
километрах^ |
|
|
|
|
|
|
X* |
- |
коэффициент поглощения в кислороде и |
парах |
воды в |
dS |
|
( дб - децибели). |
|
|
|
||||