38 Распространение радиоволн над неровной поверхностью Земли
В реальных условиях на распространение радиоволн оказывают влияние неровности земной поверхности — леса, холмы, здания и т.п. При падении волны на ровную плоскую поверхность поле отраженной волны распространяется в одном направлении (угол падения равен углу отражения). Такое отражение называют зеркальным.
Если земная поверхность неровная, то радиоволны отражаются в различных направлениях, отражение является рассеянным и напряженность поля отраженной волны в направлении зеркального отражения меньше, чем в случае отражения от ровной поверхности. Качественно это можно пояснить следующим образом.
Характер рассеянного отражения учитывается эффективным коэффициентом отражения в направлении зеркального отражения, который обычно определяют экспериментально.
Пусть плоская радиоволна
падает на неровную земную поверхность,
причем наибольшая высота неровности
равна h, как показано на рисунке 10.1.7.
Часть мощности падающей волны отразится
на нижнем уровне неровностей (aa1), а
другая часть — на верхнем (bb1). Плоскость,
перпендикулярная направлению
распространения падающей волны, является
фазовым фронтом. Определим фазовые
соотношения на плоскости (nn1),
перпендикулярной распространению
отраженной волны. Очевидно, что наибольшая
разность фаз окажется между волнами,
отраженными от верхнего (точка D) и
нижнего (точка B) уровней неровности.
Разность пути (∆r) хода лучей mn и m1n1
может быть определена из геометрических
построений (рис 10.1.7)
Где θ — угол падения.
Эта разность хода в свою очередь приводит
к сдвигу фаз между лучами, равному
Считают, что если
фазовые искажения на плоскости не
превышают π/2, то фазовый фронт волны
мало отличается от плоского и влиянием
неровностей на отражение волны можно
пренебречь. Тогда из (10.1.19) можем получить
максимальную высоту неровностей, при
которой отражение еще можно считать
зеркальным:
Соотношение (10.1.20) называется критерием Рэлея. Этот критерий показывает, что при известной высоте неровностей характер отражения ближе к зеркальному для полого падающих лучей и более длинных волн. Поэтому влияние неровностей земной поверхности особенно существенно сказывается на распространении дециметровых и более коротких волн. В этих диапазонах даже небольшие неровности Земли и взволнованное море вызывают рассеянное отражение радиоволн. Характер рассеянного отражения учитывается эффективным коэффициентом отражения в направлении зеркального отражения, который обычно определяют экспериментально.
39 Распространение радиоволн над неоднородной трассой
40 Состав и строение тропосферы и ионосферы
Ионосферой принято называть ионизированную область атмосферы, расположенную на высотах, превышающих 60 км.
Ионизация атомов и молекул воздуха происходит в основном под действием ультрафиолетового и корпускулярного излучений Солнца.
Самый нижний из ионосферных слоев — слой D — 60 и 90 км над поверхностью Земли. Ионизация воздуха в слое D выражена слабо. Второй слой ионосферы — слой E — 90 и 120 км над поверхностью Земли. Оказывают значительное влияние на распространение средних и коротких радиоволн, отражающихся от этой области ионосферы. Самым верхним слоем ионосферы является слой F, лежащий выше 130 — 140 км. В этом слое на высотах 150 — 200 км наблюдается максимальная степень ионизации воздуха в пределах всей земной атмосферы
Влияние на радиоволны: происходит задержка распространения и преломление траектории радиоволн в ионосфере, а для определенных длин волн даже отражение в ионосфере.