12.3.4. Поглинання радіохвиль у тропосфері

Для визначення впливу тропосфери на умови поширення радіохвиль аналізували її неоднорідності, які призводили до рефракції, а у випадку локальних неоднорідностей – до розсіювання.

Відомо, що хвилі, довжина яких  >10 см, не зазнають ослаблення в тропосфері. А хвилі довжиною  <10 см під час поширення в тропосфері підлягають поглинанню, яке за деяких умов стає настільки великим, що радіозв’язок є неможливим.

Рисунок 12.14 характеризує відносну прозорість тропосфери. Він ілюструє залежність коефіцієнта поглинання в кисні , повітрі та парах води від частоти.

Рисунок 12.14. До ефекту поглинання енергії радіохвиль молекулами у тропосфері

Поглинання радіохвиль в тропосфері може бути спричинено такими факторами:

– поглинання у крапельних утвореннях, абогідрометеорах( дощ, туман, сніг, град); є дві різні фізичні причини, що спричиняють поглинання радіохвиль в краплинах води: втрати енергії, що виникають у краплинах води, та існування струмів зміщення, які є джерелом розсіяного чи вторинного випромінювання; у діапазоні оптичних частот найбільшого поглинання електромагнітні хвилі зазнають в тумані, трохи меншого підчас снігопаду і ще меншого – коли дощить;

– молекулярне поглинання, за відсутності дощу, туману та інших крапельних утворень. В цих умовах енергія хвилі, що поширюється, витрачається на нагрівання, іонізацію та збудження атомів та молекул, фотохімічні процеси тощо. В момент поглинання атоми та молекули переходять із стану з меншою енергією в стан з більшою енергією. Серед газів, що входять у склад тропосфери, молекулярне поглинання особливо помітно у кисні та водяних парах;

– розсіювання на молекулах.

– поглинання у твердих частинках(пил, дим).

12.4. Спрощений інженерний метод розрахунку тропосферної радіолінії

Будь-яких розрахунокрадіолінії основано на визначенні втрат потужності електромагнітної хвилі. Метод розрахунку стосовно дальнього поширення тропосферних радіохвиль розроблено Б. А. Введенським та М. А. Колосовим.

В основу методу покладено експериментальні дані, які отримано на суходільних трасах довжиною до 800 км в діапазоні хвиль 0,2 ГГц – 10 ГГц. Метод дає змогу розрахувати середнє значення потужності на вході приймача залежно від відстані, довжини радіохвилі та метеорологічних умов, а також дозволяє врахувати завмирання сигналів. Коефіцієнт послаблення визначають у децибелах відношенням Р₂до потужності, яка є за умов вільного просторуР₂₀ :

. (12.26)

Коефіцієнт послаблення має такі компоненти:

, (12.27)

де:

– типове значення послаблення поля для заданої відстані та довжини хвилі за стандартних умов;

– поправка на метеорологічні умови;

– поправка на рельєф місцевості;

– поправка на втрати підсилення антен;

– додаткове послаблення внаслідок завмирань.

На рис. 12.15 наведено залежність функцій послаблення від відстані за стандартних умов для хвиль різної довжини. Стандартними умовами називають такі умови, коли радіохвилі поширюються над гладкою сферичною Землею за індексу заломлення над поверхнею має значення .

Напруженість поля зменшується із зростанням відстані швидше за малої довжини хвиль. Графіки надано для відстаней не більше 100 км, якщо напруженість поля хвилі, що розсіяна на неоднорідностях тропосфери, перевищує поле дифракції (із урахуванням нормальної рефракції).

Для інших метеорологічних умов вводять поправкуV_м, яку визначають як:

– для відстані r = 100 – 350 км:

(12.30)

– за відстані r= 350 – 850 км:

(12.31)

де – середнє значення коефіцієнта заломлення для даної траси за місяць.

а б

Рисунок 12.15. До інженерного метода розрахунку потужності на вході приймальної антени:

а – залежність функції послаблення від відстані; б – розподіл глибини медіанних завмирань сигналів відносно середнього значення функції послаблення (на осі абсцис наведено відсоток часу, за яким значення ∆В є меншим значень наведених на осі ординат)

До цих графіків та формул треба додати дані ∆Вм для конкретної місцевості та ∆D – для конкретної антени.

Таким чином визначено втрати потужності випромінення, що надає інформацію стосовно корегування даних радіолінії ,наприклад потужності випромінення, чутливості приймача тощо.