11. Поширення поверхневих радіохвиль у навколоземному просторі

11.1. Фактори та явища, що впливають на поширення наземних радіохвиль

11.2. Поширення наземних радіохвиль над пласкою поверхнею Землі

11.2.1. Поширення радіохвиль за умов високопіднятих антен (метрові, дециметрові, сантиметрові хвилі)

11.2.2. Поширення радіохвиль за умови низького розташування антени (гекто-, кіло-, міріаметрові хвилі)

11.2.3. Поширення радіохвиль над неоднорідною поверхнею

11.3. Поширення наземних радіохвиль із врахуванням сферичності Землі

11.3.1. Врахування сферичності Землі у межах прямої видимості

11.3.2. Поширення радіохвиль над однорідною гладкою поверхнею Землі з урахуванням дифракції

11.4 Поширення наземних радіохвиль над нерівною місцевістю

11.5 Висновки

11.6 Контрольні питання та завдання

В процесі роботи з матеріалом цього розділу та після його завершення, ви маєте

знати:

– сутність процесу поширення наземних радіохвиль над пласкою поверхнею Землі;

– фактори та явища, що впливають на поширення наземних радіохвиль;

– особливості поширення радіохвиль за умови високопіднятих антен, формулу Введенського;

– особливості поширення радіохвиль за умови низького розташування антени, формулу Шулейкіна –Ван-дер-Поля;

– особливості поширення радіохвиль над неоднорідною поверхнею, формули Фрейнберга;

– особливості поширення радіохвиль у межах прямої видимості;

– особливості поширення радіохвиль з урахуванням сферичності Землі;

– сутність дифракції під час поширення радіохвиль над однорідною гладкою поверхнею Землі;

– основні моделі для визначення втрат у процесі поширення наземних радіохвиль;

– призначення кривих Берроуза;

– визначення критерію нерівності поверхні Землі (критерій Релея);

– принцип побудови моделі поширення радіохвиль над нерівною місцевістю з врахуванням зон Френеля;

вміти:

– визначити фактори і явища, що впливають на поширення наземних радіохвиль;

– обчислювати напруженість електричного поля в точці приймання за інтерференційними формулами та формулою Введенського;

– визначати множник послаблення для формули Шулейкіна –Ван-дер-Поля, та обчислити напруженість електричного поля в точці приймання за формулою Шулейкіна-Ван-дер-Поля;

– обчислювати множник послаблення для змішаних трас за формулою Фрейнберга;

– обчислювати приведені висоти антен;

– надавати параметри траси через безрозмірні одиниці;

– описати просте поширення радіохвиль над неоднорідною поверхнею;

– застосовувати принцип побудови моделі поширення радіохвиль над нерівною місцевістю з врахуванням зон Френеля.

– розрахувати відстань прямої видимості;

– застосовувати криві Берроуза.

11.1. Фактори та явища, що впливають на поширення наземних радіохвиль

Радіохвилі, що поширюються безпосередньо над поверхнею Землі та частково огинають її поверхню (через явище дифракції), називають наземними (поверхневими).

Землю трактуємо як напівпровідну (діелектрик із втратами), пласку неоднорідну поверхню (мокру, суху, скелясту, з пагорбами, лісами, містами, тощо). Нагадаємо поняття граничної частоти , яку визначає співвідношення . Залежно від значення частоти радіохвилі, середовище можна трактувати як провідне або діелектричне:

ω → середовище наближене до провідного,

ω → середовище наближене до діелектричного.

Поверхня Земної кулі на 71% – це водна поверхня. Електричні властивості води залежать від наявності у ній солі: зі збільшенням кількості солі збільшується питома електрична провідність. Слід зауважити, що під час шторму море треба моделювати як нерівну поверхню.

Для розв’язання задач щодо поширення радіохвиль необхідно знати i вміти користуватися параметром, що має назву «тангенс кута втрат», який визначають iз співвідношень:

Наприклад, ґрунт вважають діелектричним середовищем, якщо , якщо– провідним середовищем.

У таблиці 11.1 наведено електродинамічні параметри різних видів земної поверхні, які впливають на значення , тобто на процес поширення радіохвиль.

Таблиця 11.1. Електродинамічні параметри різних видів земної поверхні

Види земної поверхні		, См/м
Морська вода	80	1...6
Прісна вода	75...80	...
Волога земля	10...30	...
Суха земля	3...6	...
Мерзла земля	3...6	...
Сніг ()	1
Лід ()	4...5	...

Принциповим фактором поширення наземних хвиль є необхідність врахування сферичності Землі. На рис. 11.1 наведено розташування в точках А та В антен, відповідно, висотами та , відстань називають відстанню прямої видимості, яку визначають із геометричної побудови, як:

, (11.1)

, км (11.1а)

де – висоти антен у метрах.

Рисунок 11.1. Врахування впливу сферичності Землі на поширення радіохвиль де – орієнтовний радіус Землі, з урахуванням= 6370 км