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

ним

сечением будем понимать сечение плоскостью

JS)

, прове-

денной через AM. Заметим,

что точки границы

if

удовлетво­

ряют уравнению

(52),

следовательно

этому уравнению должны

удовлетворить и точки границы продольного сечения.

Из

(52)

видно, что

сумма расстояний от точки А до

( точка на гра­

нице) и от

М '

до

М

, равная

f + Z ,

-величина пос­

тоянная, Известно, что геометрическое место точек, обладаю­

щее таким свойством,

образует эллипс. Следовательно,

продоль­

ное

сечение -

эллипс с фокусами в точках А

и М.

(рис.1 6 ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

Итак, поперечные сечения области

i f

-

круги, про­

дольные

эллипсы, а это означает, что

f f

представ­

ляет собой эллипсоид вращения с

фокусами

 

в точках Д и

U

(рис. / б ) -

 

 

 

 

 

 

 

Построенная нами область

i f будет представлять

собой .область,

существенную для распространения

волны из А в

М,

если непрозрачное для радиоволн тело достаточно больших

размеров^находясь внутри

?ft

окажет существенное влияние

на напряженность поля в точке Ми это «е

тело,

находясь вне

ѲО

 

 

 

 

 

 

 

tT m

окажет

существенного

влияния на напряженность

поля в этой

точке.

Убедимся,

что

область.

ZT обладает таким

овойством. Для этого проведем следущий

мысленный опыт.

, Поместим непро зрачное

для радиоволн тело 7"

,

достаточно больших размеров,

внутрь области i f (рис.

17).

Область, существенная Эм раеяростронеішл.

Пусть' тело

Т

таково, что линейные размеры его сечения

плоскостью,

перпендикулярной AU, больше или соизмеримы с линей

ныии размерами поперечного сечения области іГ этой же плоскос-

,УРю. Построим плоскость

S ,

, перпендикулярную к АП и

касательную к телу Т,

как показано на рис. 17. От тела Т на

плоскости;

^образуется

тень: ^(заштрихованный участок),

а это означает, что на

; S r [ . ѵ.в^Сйфвлявщне напряженности

п о л я м а л ы (в сравнении oij/M'f на оповещенной части

S it) и значение интеграла в

(50), определяющего значение

Щ в точке

М, по участку. .iS’r окажется приблизительно равным ,

б OSK« 6р*

 

 

 

пл

нулю.

Поскольку S r

соизмеримо

или больше К

( К-

сущест­

венной

участок на

Ä O /a подинтегральная функция в

(50)

медленно шняющаяся,

то

это приведет к существенному умень­

шению величины интеграла в (50),

а вместе о этим и к сущест­

венному уменьшению

 

напряженности поля в точке И.

 

 

Итак,

телох

Т

, находясь внутри

Zf

, оказывает

существенное

влияние на величину поля в точке Н.

 

 

К этому же выводу можно

придти, опираясь на принцип

Гюйгенса. Наличие тени

S r

-

на плоскости

*5V

означает,

что элементы поверхности,

лежащие на

S r, не ооздают поля

в К, а поскольку эти

элементы занимают всю или значительную

часть существенного участка К, то последнее обстоятельство

( то что элементы на

ß r не излучают) приведет к существен­

ному уменьшению напряженности поля в точке U.

Удалим тело

Т из области i f

и поместим его

вне

этой

области (рис. 7).

От

тела Т на S K

образуется тень

Sr/

,

значения же поля

на

участке К при этом эанетно

не изменяется,

а это означает,

что

и величина интеграла в (50),

а вместе с

ним м величина Ш )

останется приблизительно неизменной.

Тело Т не окажет влияния на напряженность поля в точке

Заметим, что наличие тени на Sn » не может вызвать

существенного; изменения поля в К, так как элементы, лежащие

на участие,- Sri

ш® отсутствии тела Т,

хотя и излучают, но

N " ■V1, ■'

;

 

того, что излучения

их

точке К мало из-за

ооновной мЩСсЬ различных элементов

S T/

взаимно компенсируются

?аккм обраэом., построенная

нами область представ­

ляет содйй ббДаетЦ'существенную для распространения радио82

волны из А в М, так как она (область^)

обладает всеми

 

свойствами существенной для распространенія области.

 

Теперь определим радиус /? поперечного

сечения

об­

ласти^ существенной для распространения,

ототоящѳгоот А и М

на расстояниях

и

2^

соответственно, для чего

составим

уравнение, в которое

/?

входит в качестве неизвестного

 

(рио. 15).

 

 

 

 

 

 

Из треугольников

AAM'cmMt и л ММС/ПМ'

следует,

что

V-

 

2 г 0

г в (5І ) ,

Подставляя эти приближенные значения Я

получим искомое уріавненине:

 

f J L + M - А

 

Т ~ ( Ъ

 

Решая его относительно

найден:

1г(л+Щ

' '(53) )

 

6*

83

 

Обратии вникание на. некоторые свойства существенной

области.

 

 

 

 

 

1.

Область,существенная для распространении,■представляет

собой эллипсоид вращения с фокусами в точке

расположения

источника оапиоволны ѵсточке'наблюдения

И. в которой нас '

интересует поле

волны (рис. )6- иIТ ) ■

 

 

 

 

Подчеркнем, что положение существенной области зависит

от

положения точек А и Ü и.изменяется при перемещении хотя

бы одной из них .

 

 

 

 

 

2.

Размеры существенной области находятся в прямой зависимости

от

длины волны

%

, что следует из формулы

(53).

При J~*-Q

 

R ~ ^ 0

и

существенная область обращается

в отрезок

прямой АН,т.е. в предельной случае,когда

Я -гО , мы

приходим

к понятию луча.

 

 

 

 

 

3.По мере-приближения к точке А или И поперечного сечения существенной области его размеры медленно убывают.

Взаключение кратко сформулируем ответ на основной

вопрос этого параграфа: при каких условиях непрозрачное для радиоволн тело, находящееся в пространстве окружающем антенну,

окажет существенное влияние на напряженность поля радиоволны,

излученной этой антенной, в заданной точке наблгдевия?

Тело Т,непрозрачное для радиоволны, излученной антенной

А, окажет существенное влияние на напряженность поля в точке

наблюдения U (вызовет существенное изменение

величины напря­

женности

поля ), если:

 

 

і) око

полностью или частично нахоіито-і внутри существенной

облает»,

построенной для

точек А и Ü;

 

2^ размера сечения части

тела Т, кахозг,-еиск

внутри существен­

ной области,плоскостью перпендикулярной М и проходящей через него,соизмеримы иди равны размерам поперечного сечения этой области в месте расположения тела.

Тела,находящиеся вне существенной области,как правило, не окажут заметного влияния на поле в точке наблюдения.Исклвчение составят лишь те тела,ориентация,форма и размеры кото­ рых таковы,что отраженная от них волна в точке наблюдения мо­ жет создать поле с достаточно большой напряженностью.

Однако вероятность возникновения такой ситуации нала.

§ 7. Область,существенная для отражения радиоволн

В § 5 и в разделе "Электродинамика",изучая отражение электромагнитных волн,мы предполагали,что отражающая поверх­ ность представляет собой плоскость.В условиях распространения радиоволн в земной атмосфере отражающей поверхностью является поверхность земли,которая значительно отличается от плоской и представляет собой, строго говоря, поверхность сложной формы. Она в лучшем случае,может рассматриваться как плоскость (сфера) о большим числом неровностей на ней.

При таком рассмотрении отражающей поверхности можно утверждать,что неровности будут оказывать влияние на свойства отраженной волны,они приведут к изменению величины и распре­ деления напряженностей поля этой волны з сравнении со случаем плоской отражающей поверхности.

Возникает важный вопрос: при каких условиях влияние > 85

неровностей будет мало и им можно пренебречь, т. е. считать,

что отражение от поверхности с неровностями (реальная земля У

происходит приблизительно так же; как от плоской границы раз­ дела двух сред.

Чтобы ответить на этот вопроо попытаемся вначале

составить представление о механизме влияния неровностей на

поле отраженной

волны.

 

Простоты ради, будем предполагать, что

на отражающей

плоскости

*5*

имеется одна неровность в виде " выступа"

(рис.18).

Обозначим поверхность выступа чѳрѳэ

" , а

ее проекцию на отражающую плоскость

S через

 

.

Выделим на и

*># элементы поверхности

с/З и

äs‘соответственно

(äs - проекция

äs

на

S

).

В соответствии с принципом Гюйгенса

каждый элементѣ

поверхности

может рассматриваться

как источник

элементарной отраженной сферической волны. Фаза напряжен­ ности поля этой волны ( отраженной от неровности) в точке

наблюдения Мбудет равна:

 

 

 

 

 

 

Фн = ~К(/>+г) ■>

 

 

 

где

JZAHH j

Z= ММң

(А - положение источника).

 

 

 

Теперь предположим, что неровность отсутствует и оп­

ределим фазу напряженности поля в точке

Мот элемента cZs/ ,

она будет равна

 

 

 

 

 

где

 

 

? = ММ'.

 

 

 

Составим разность:

 

 

 

»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а Фн н- Ф = к[ ( / - $ + № - * ) ] .

 

 

Ясно,

что’эта

разность

отлична от нуля. Следовательно; нали­

чие

неровности приводит к изменению фаз

напряженностей поля

элементарных волн, образующих отраженную волну,' а

вместе

о

этим'

и к изменению напряженности поля

отраженной

волны,

кото­

рая

 

равна сумме напряженностей поля элементарных

волн и за­

висит от фаз последних.

Остается открытым вопрос: в каких случаях влияние неро-в- ностей будет велико и в каких мало. Ответить на него проще всего,опираясь на понятие области, существенной для отражения. Дадим ее определение.•

Областью, существенной для отражения радиоволн, называется часть отражающей поверхности со следующими свойствами: нерб-в-

■ности достаточно больших размеров ( по их высоте и занимаемой

. \ площади), находящиеся на этом участке, оказывают существенное

влияния на напряженность поля отраженной волны, в заданной точке наблюдения, и те де неровнооти вне указанного участка практически не сказываются на величине напряженности поля в '

этой точке.

Перейден к определению положения, формы и размеров

существенной для отражения области. При этом будем действо­ вать аналогично тому как мы поступали, в предыдущем параграфе,

а именно: * •

вначале построим некоторую двумерную область на отражающей плоскости £ , а затем докажем, что построенная нами область действительно является областью существенной для отражения.

В § 5 мы представляли составляющие напряженности поля' отраженной волны в заданной точке наблюдения 1! через значение этих составляющих на отражающей поверхности соотношениями (Зй) и (35) и указывали, что интегралы, входящие в них, иогут быть вычислены по методу стационарной фазы, согласно

которому главная часть интеграла, а вместе с этим и приближен­ ное значение составляющих напряженностей поля отраженной волны, соответствуют области интегрирования ( на отражающей поверхности^), границы которой описывайся уравнением (И ):

ьр(М*} . - фазовая функция ?

 

М ' * К т - текущая точка и точка

стационарной фазы на £ ■

соответственно.

 

 

В нашем случае отражения от плоскости

где

jO -A M ' и

(рис. 19)

88

Ч

 

м

Sc

Сосредоточии свое внимание на упомянутой области интег­

рирования и определим форму кривой, ограничивающей ее, В ,§ 5 показано, что точка, стационарной фазы М'ст Сточка

отражения) представляет собой точку пересечения прямой АЫ с

плоскостью «5

, где

 

А7 - зеркальное изображение

А в плос­

кости >5 (

рис,

19 ),

 

 

 

Обозначив

A'M 'c/rt^

и

, тогда

уравнение

границы интересующей,

вас области примет вид;

 

 

 

 

 

 

 

(54)

Здесь учтено,

что

 

»

 

 

Но последнее

уравнение совпадает

о уравнением, ‘опи­

сывающим

границу

существенной для распространения области,

tip

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ