книги из ГПНТБ / Белосток В.С. Распространение радиоволн (учебное пособие)

\м )

рис. 1.7. Из графика видно, что поглощение радиоволн в мор­ ской воде значительно превосходит поглощение радиоволн в почве.

Рис. 1.7. График частотной зависимости коэффициента затухания радиоволн; в полупроводящей . среде:

1—сухая почва; 2—морская вода

В таблице 4 указано, на каком расстоянии происходит практк чески полное затухание волны (ослабление в 106 раз) при про хождений радиоволн во влажной почве и морской воде.

Из приведенных в таблице 4 данных следует, что для обеих сред (влажная почва и морская вода) поглощение радиоволн

10

резко возрастает с увеличением частоты. Вследствие этого для осуществления радиосвязи через толщу земной поверхности—суши или моря (например, для радиосвязи с подводными лодками, находящимися в погруженном состоянии) наиболее выгодными оказываются длинные и сверхдлинные волны.

§ 3. Отражение плоских радиоволн от плоской поверхности земли

(рис. 1.8). Поэтому в воздухе имеются падающая и отраженная

амплитудами полей падающей и отраженной волн. Такая необхо­

поднятую над земной поверхностью (рис. 1.9).

Учет влияния земли на распространение радиоволн оказы­ вается возможным только в том случае, когда земную поверх­ ность можно считать совершенно гладкой и плоской (по крайней мере в пределах так называемой площадки отражения; см. § 2 гл, 2). В действительности реальная поверхность земли не являет­

ся ни гладкой, ни плоской. Однако, когда величины неровностей

11

поверхности земли малы по сравнению с длиной волны и отраже­ ние радиоволн происходит па сравнительно небольшом участке, земную поверхность можно считать практически гладкой и пло­ ской и все электрические расчеты производить по формулам, полученным для идеально гладкой и плоской поверхности (см. гл. 2). Ввиду этого необходимо рассмотреть вопрос о допу­ стимых неровностях местности, при которых отражающая по­ верхность может быть отнесена к идеально гладкой.

К рассмотрению этого вопроса мы и перейдем.

и прием эхо-сигналов в точке А невозможен.

Рис. ЕЮ. Зеркальное отражение

Для воли более 3—4 м практически гладкими поверхностями являются: луга, ровное ноле, спокойная водная поверхность, бетонированные дорожки аэродрома и т. д.

Противоположностью такой зеркально отражающей поверх­ ности является неровная местность, представляющая собой сово­ купность бесконечного числа произвольно расположенных шеро­ ховатостей, размеры которых велики по сравнению с длиной волны. Например, для диапазона сантиметровых волн ровное

12

числе в направлении, обратном первоначальному. Поэтому прием эхо-сигналов от земной поверхности возможен и в точке А.

Рис. 1.11. Рассеяние радиоволн при отражении от не­ ровной земной поверхности (диффузное отражение)

Интенсивность обратного приема при диффузном отражении зависит от характера неровностей и их размеров, длины волны и угла скольжения р, то есть угла между направлением пада­ ющего луча и поверхностью земли **.

например, корабли на море или различные промышленные соору­ жения на суше дают отметки на экране в виде ярких пятен, по

13

что спокойная водная поверхность отражает, как зеркальная, и в обратном направлении рассеивает весьма мало. Но при волне­

Рис. 1.12. Изображение местности на экране индикатора самолетной радиолокационной станции обзора земной поверхности

Практически важно уметь оценивать степень шероховатости поверхности, при которой еще может возникнуть зеркальное отра­ жение, так как только в этом случае, как было указано выше, возможен учет влияния земли на результирующее поле в точке приема.

Перейдем к оценке допустимых неровностей.

Пусть имеется плоская шероховатая поверхность земли, на которую под углом скольжения (3 падает плоская волна. Кроме того, для простоты допустим, что все неровности рассматривае­ мой поверхности имеют одинаковую высоту АЛ. На рис. 1.13 пунк­ тирной линией показана плоскость, являющаяся верхней грани­ цей неровностей.

Рис. 1.13. К оценке высоты допустимых неровностей

14

В создании отраженной волны будут в какой-то степени при­ нимать участие как нижняя (у основания неровности), так и верхняя плоскости. Волны, отражающиеся от нижней плоскости, проходят дополнительный путь ВАС - 2ДЛ sin J3, что вызывает сдвиг фаз между I и II лучами

До= 4 - - 2 A /is in p .

■ /.

Отражение, как и в оптике, считают зеркальным, если Лср<- 4 '

Следовательно, из неравенства

к неровностям понижаются, и допустимые неровности могут быть

та Ah — 3,75 м. При длине волны А— 10 см и тех же углах сколь­ жения эти неровности значительно превышают допустимые, в силу чего отражение от земли не является зеркальным.

Таким образом, условие зеркального отражения легче выпол­ няется для пологих лучей и для более длинных волн. Понятно, что влияние неровностей земной поверхности особенно сущест­ венно сказывается при распространении дециметровых и санти­ метровых волн. В этом диапазоне зеркальное отражение практи­ чески не встречается.

Из оценки допустимых неровностей следует весьма важный практический вывод: при радиолокационном обнаружении низко­ летящих целей (угол места (3 мал) к неровностям земной поверх­ ности на площадке отражения РЛС предъявляются менее жест­ кие требования.

КОЭФФИЦИЕНТЫ ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ

Рассмотрим некоторые количественные соотношения, характе­ ризующие интенсивность поля отраженной радиоволны.

15

Коэффициент отражения (называемый иногда коэффициентом Френеля) определяется как отношение амплитуд напряженности полей отраженной и падающей волн. Этот коэффициент, в общем случае являющийся комплексной величиной, выражается фор­ мулой :

‘»от — аргумент коэффициента отражения, определяющий

сдвиг по фазе между полем падающей и отражен­ ной волн на поверхности земли, то есть в месте отражения. ■

Таким образом, зная коэффициент отражения F и напряжен­

ность поля падающей радиоволны Е, можно определить напря­ женность поля отраженной волны:

Коэффициент отражения F, входящий в данное выражение, может быть вычислен и проверен экспериментально.

Физически процесс отражения радиоволн заключается в том, что волны, падающие на поверхность полупроводника, возбуж­ дают в его толще токи, и отраженная волна представляет собой поле, созданное этими токами.

16

Рис. 1.15. Ориентация векторов поля при горизонтальной поляризации плоской волны

Из графиков (рис. 1.16) видно, что для вертикальной поляри­ зации характерно наличие минимума модуля коэффициенте отражения, при этом, чем волна короче, тем этот минимум глуб­ же и сдвинут в сторону больших углов скольжения.

Угол скольжения, при котором отраженная нолиа отсут­ ствует или достигает минимума, называется углом Брюстера или углом полной поляризации.

Для горизонтально-поляризованной волны зависимость коэф­ фициента отражения от угла скольжения волны на границе раз­ дела иная, чем в случае вертикальной поляризации. Здесь харак­

18