7.1.5. Потери электромагнитной энергии на преодоление замираний

На сантиметровых (СМВ) и на миллиметровых (ММВ) волнах, в инфракрасном (ИК) и видимом диапазонах (ВД) в условиях чистой атмосферы замирания сигналов при связи и радиолокационном наблюдении обусловлены в основном атмосферной турбулентностью.

Изменчивость сигналов на трассе можно описать следующими характеристиками: амплитудой, средней частотой, спектром замираний и функцией распределения их амплитуд во времени. Амплитуда замираний описывается следующими соотношениями:

(7.9)

где E_макс и E_мин – максимальные и минимальные величины сигналов на входе приёмного устройства в дБ по отношению к его пороговой чувствительности; Е_10%, Е_90% – те же величины сигналов в дБ, вероятность приёма которых равна или больше 10% и 90% в течение заданного времени наблюдения. При оценке замираний можно также пользоваться понятием дисперсии флуктуаций:

(7.10)

где и– мгновенное и среднее значение напряжений сигнала на входе приёмного устройства. Амплитуда флуктуаций сигналов может быть определена по формулам, приведенным в [21]. Логарифм амплитуды замираний на трассах, расположенных на высоте нескольких десятков метров вдоль земной поверхности определяется по формулам

(7.11)

В этих формулах введены обозначения:

E₀ – средняя амплитуда сигнала,

E – мгновенное значение амплитуды сигнала,

–параметр, связанный со структурной функцией показателя преломления,

l₀ – наименьший размер неоднородности,

d – длина трассы,

L₀ – максимальный размер изотропной неоднородности,

–средний квадрат флуктуации показателя преломления с внешним размером L₀ .

При распространении радиоволн в направлении, близком к

вертикальному, параметр убывает экспоненциально с высотой над земной поверхностью:

(7.12)

Согласно [21] можно написать

, (7.13)

где =0,53,h₀=2 км, - значение на высоте h₀ .

Тогда для волн 3 и 8,6 мм при их вертикальном распространении максимальные величины замираний составят и.

При функционировании РТС и РОС в атмосфере, энергия ЭМ волн при распространении ослабляется экспоненциально по закону Бугера. Поэтому для определения реальной дальности различных РТС и РОС необходимы данные о коэффициенте суммарного поглощения и ослабления.

Полный коэффициент поглощения и ослабления может быть представлен в виде суммы

, (7.14)

где

–коэффициент поглощения в водяном паре,

–коэффициент поглощения в кислороде,

–коэффициент ослабления в дожде,

–коэффициент ослабления в тумане,

–коэффициент ослабления в облаках,

–коэффициент поглощения в мокром снеге,

–коэффициент поглощения в сухом снеге.

Все коэффициенты выражаются в дБ/км. Для видимого диапазона коэффициенты поглощения приведены в таблице 1 для величин α, и

Оптической толщей называется произведение коэффициента поглощения на высоту слоя однородной атмосферы, в котором энергия излучения ослабляется, как в неоднородной атмосфере.