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

что в радиолокации чаще применяют горизонтальную поляриза­ цию.

2. Величина коэффициента отражения (а следовательно, и дальность радиолокации) существенно зависит от вида земной поверхности.

в виде лугов, полей и т. д. обладает наилучшими отражающими

приятные условия для увеличения дальности обнаружения целей. В заключение отметим, что слу­ чай произвольной поляризации ра­ диоволны относительно плоскости падения можно свести к двум ра­ нее рассмотренным видам поляри­ зации— вертикальной и горизон­ тальной. В этом случае вектор на­ пряженности поля падающей вол­

напряженностью поля Ев, и составляющую, перпендикулярную плоскости падения, то естьна горизонтально поляризованную ра­

диоволну снапряженностью поля Ет (рис., 1.17). Отраженную волну можно представить как результат сложения соответству­ ющих отраженных волн: вертикально отраженной волны с напря­

женностью поляЕот. в и горизонтально отраженной волны с напря­ женностью поля £ ох. г.

Г л а в а 2

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН НАД ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ЗЕМЛИ

§ 1. Влияние плоской поверхности земли на диаграмму направленности антенны

В большинстве случаев передающие и приемные антенны рас­ полагаются на таких расстояниях от земной поверхности, что необходимо учитывать влияние земли на распространение радио­ волн.

Электрическое поле в месте приема в этих условиях, как уже отмечалось, представляет собой совокупность полей прямой вол­ ны и волны, отраженной от земной поверхности. Строгое решение задачи о нахождении напряженности поля в некоторой точке над земной поверхностью при произвольном расположении антенн весьма сложно. Наиболее простой задачей, практически часто встречающейся, является определение напряженности поля, когда передающая и приемная антенны подняты над земной поверх­ ностью на высоту в несколько длин волн. При этом участок фронта волны вблизи земной поверхности можно считать пло­ ским. Кроме того, на небольших удалениях от передатчика мож­ но пренебречь влиянием кривизны земли и считать ее плоской.

грамму направленности антенны в вертикальной плоскости с уче­ том влияния земли.

ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ ПРИЕМНОЙ АНТЕННЫ

Пусть нормированная диаграмма приемной антенны в верти-; кальной плоскости при отсутствии земли fa(3) симметрична отно­ сительно главного направления. Антенна расположена на высо­ те h над плоской землей и главный максимум диграммы антенны направлен под углом j30 (рис. 2.1).

21

Рис. 2.1. К влиянию поверхности земли на диаграмм)' направленности в вертикальной плоскости (режим приема)

На антенну воздействуют одновременно две плоские волны — падающая и отраженная. Падающая (прямая) волна распро­ страняется по пути 1, а отраженная по пути 2.

В этом случае напряжения на входе приемника от прямого луча U\ и отраженного луча U2 можно представить как

где<ррзг — разность фаз, вызванная разностью хода лучей в про­ странстве;

срох^—сдвиг фазы, возникающий при отражении от поверх­ ности земли (аргумент коэффициента отражения).

По теореме косинусов (рис. 2.2) суммарное напряжение, дей­ ствующее на входе приемника, будет

и 2= u i + и \ - 2 Ui U2cos (180° — <?)

или

U = У U\ - f U\ — 2UlU2(180° — с?)=

= V U\ + U\ + 2LhU2• cos ср .

Подставив значения U\ и U2, получим

где /(р ) = / f\( V - ? 0)+F2f l ф + Р0)+ 2 F fa(р—Ро)-/a(N fo)-coscp (2.1)

22

есть результирующая диаграмма направленности приемной аптеи мы в вертикальной плоскости с учетом влияния земли.

Рис. 2.2. К определению суммарного напряжения на входе приемника

Если р„ 0, то есть максимум диаграммы антенны паралле­ лен поверхности земли, то

Рассмотрим наиболее характерный случай горизонтальной поляризации на метровых волнах. В этом случае можно прибли­ женно принять для всех углов (3 от 0 до 90° F ~ 1 и ?от^ - .

Поэтому

23

множитель земли принимает значения, равные

/зфок-НО.

Следовательно,

К Фок) = 0.

Таким образом, нули диаграммы с учетом влияния земли ле­ жит в направлениях, определяемых выражением (2.9).

В этих направлениях разность фаз прямой и отраженной воли составляет 180° и поля вычитаются арифметически.

Следует отметить, что вдоль земной поверхности (3 — 0) излу­ чение отсутствует.

Максимум излучения наблюдается в направлениях, для кото­ рых

/.

где»к = 0, 1, 2, 3,...

В этих направлениях поля прямой и отраженной волн совпа­

Таким образом, чем выше поднята антенна, тем под меньшим углом к земле наклонен первый лепесток диаграммы направлен ности антенны.

26

на одинаковом расстоянии, если обе антенны излучают одинако­ вые мощности.

Следовательно,

28

где £)j (|з)-~1)макс/а (Р)— к.н.д. антенны в любом направлении в свободном пространстве;

<?i ([i)—Оыша. /а (р) — коэффициент усиления антенны в любом направлении в свободном пространстве.

Таким образом, для расчета D{3) и G(j3) антенны с симметрич­ ной диаграммой направленности, главный максимум которой параллелен плоскости земли, необходимо умножить Dj((3) и Gj(!3) антенны без учета земли на квадрат множителя земли.

Как легко определить из формул (2.13) и (2.14), при отраже­ нии от земли в направлении первого максимума ЭмакС1 к.н.д. и коэффициент усиления антенны с учетом влияния земли возра­ стают почти в 4 раза, что приводит к увеличению дальности радио-, локации примерно вдвое (см. гл. 7),

§ 2. Область, существенная для отражения радиоволн

На практике обычно возникает вопрос о необходимых разме­ рах ровной площадки отражения для установки радиолокацион­ ной! станции метрового диапазона волн.

Этот вопрос может быть решен путем применения законов волновой оптики, в частности принципа Гюйгенса — Френеля.

ЗОНЫ ФРЕНЕЛЯ НА ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

Пусть отражение от земли является зеркальным. В этом слу­ чае волны, отраженные от земли, распространяются так, как если бы они исходили от зеркального изображения антенны Ai (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Зеркальное отражение радиоволн от ровной местности

29