
- •5. Электромагнитное поле в земных и космических условиях
- •5.1 Параметры электромагнитного поля, излученного в свободное пространство
- •5.2. Область пространства, существенно влияющая на формирование поля в области приема
- •5.3. Распространение земной волны
- •5.4. Поле высоко поднятого излучателя в освещенной зоне в приближении плоской Земли
- •5.5. Поле низко расположенного излучателя в приближении плоской Земли
- •5.6. Поле в зоне полутени и тени
- •5.7. Классификация радиоволн
- •5.8. Электромагнитные свойства поверхности и атмосферы Земли
- •Электромагнитные свойства земной поверхности
- •Электромагнитные свойства земной атмосферы
- •Земное электричество и магнетизм
- •5.9. Влияние атмосферы на распространение электромагнитного поля
- •5.10. Особенности распространения радиоволн различных диапазонов Распространение сверхдлинных волн
- •Распространение длинных волн
- •Распространение средних волн
- •Распространение коротких волн
- •Распространение ультракоротких волн
- •Задачи и упражнения
5.5. Поле низко расположенного излучателя в приближении плоской Земли
Если излучатель и приемник расположены низко над Землей, то разделить прямую и отраженную волну нельзя, однако влияние Земли по-прежнему описывают с помощью множителя ослабления, который записывается с помощью формулы Шулейкина – Ван-Дер-Поля как функция численного расстояния :
.
(5.33)
Численное расстояние зависит от модуля комплексной диэлектрической проницаемости подстилающей поверхности и длины волны электромагнитного поля.
.
(5.34)
При
получении (5.33) предполагалось, что и
приемник и источник находятся
непосредственно на поверхности,h1=h2= 0. На рисунке
(5.9) приводится графическая зависимость
множителя ослабления от численного
расстояния при различных параметрах
подстилающей поверхности.Q=/(60э).
Кривая приQ= 0 соответствует
хорошо проводящей поверхности.
Приближение
Шулейкина – Ван-дер-Поля справедливо
при r< 71031/3. На больших
расстояниях и в области полутени работают
только формулы Фока.
5.6. Поле в зоне полутени и тени
Для определения напряженности поля на значительном расстоянии от источника, когда модель плоской Земли неприменима, необходимо решать задачу о дифракции волн на поверхности шара. Задача усложняется еще и тем, что необходимо учитывать реальные параметры подстилающей поверхности. Множитель ослабления V2в децибелах можно найти как сумму трех слагаемых
V2[дБ] = U1(x) + U2(y1) + U2(y2), (5.35)
где х – нормированное расстояние между источником и приемником, ау1иу2– нормированная высота источника и приемника электромагнитного излучения.
.
.
.
(5.36)
ЗависимостьU1иU2от своих аргументов приведена на
рис.5.10. Напряженность поля в зоне тени
убывает с расстоянием по закону близкому
к экспоненте, то есть гораздо быстрее,
чем при распространении над плоской
земной поверхностью. Она тем больше,
чем длиннее волна, так как с увеличением
длины волны уменьшается, во-первых,
влияние препятствия и, во-вторых,
поглощение волн Землей.
5.7. Классификация радиоволн
Электромагнитные волны используют для передачи информации и часто называют радиоволнами. Принято радиоволны разбивать на диапазоны. В таблице 5.1 приводится принятое разделение на диапазоны.
Таблица 5.1
Наименование диапазона волн |
Границы диапазона
|
Области применения
| |
Мириаметровые; сверхдлинные (СДВ); очень низкие частоты (ОНЧ). |
От 100 до 10км
|
От З до 30 кГц
|
Радионавигация, радиотелеграфная связь, передача метеосводок |
Километровые; длин-ные (ДВ); низкие частоты (НЧ)
|
От 10 до 1 км
|
От 30 до 300 кГц
|
Радиотелеграфная и радиотелефонная связь, радиовещание |
Гектометровые; средние частоты (СЧ); средние волны (СВ). |
От 1000 до 100м |
От 300 до 3000 кГц |
То же |
Декаметровые; короткие (КВ), высокие частоты ( ВЧ)
|
От 100 До 10м
|
От 3 до 30 МГц
|
Радиовешание; радиотелеграфная, радиотелефонная и радиолюбительская связи, космическая радиосвязь и др.
|
Дециметровые (ультракороткие, ультравысокие частоты) УВЧ |
От 100 до 10 см
|
От 300 до 3000 МГц
|
Телевидение, радиолокация, радиорелейная связь, космическая радиосвязь и др. |
Сантиметровые; сверхвысокие частоты (СВЧ) |
От 10 до 1 см |
ОтЗ до 30 ГГц |
Радиолокация, радиорелейная связь, астрорадионавигация и др. |
Миллиметровые (крайне высокие частоты) КВЧ |
От 10 до 1 мм |
От 30 до 300 ГГц |
Радиолокация и др.
|
Децимиллиметровые; гипервысокие частоты (ГВЧ) |
От 1 до 0.1 мм |
От 300 До 3000 ГГц |
То же |
Инфракрасные и световые |
< 0.1 мм |
> 3000 ГГц |
Устройства управления, связь на оптическом излучении, волоконно-оптическая связь |
Радиосвязь и радиотехника развиваются с неуклонной тенденцией освоения все более высокочастотных диапазонов. Это связано с двумя факторами.
1. Высокоэффективные антенны, имеющие узкую диаграмму направленности, должны иметь размеры, существенно превышающие длину волны и чем выше частота, тем легче сделать антенну.
2. Диапазон частот модуляции составляет не более 1% от несущей, и чем выше несущая частота, тем большее число независимых каналов может быть создано.