5.12. Расчет действующего значения напряженности поля. Понятие

множителя ослабления. Основное уравнение радиолинии

Рассмотрим передающую антенну (входящую в состав некоторой системы радиосвязи), которая характеризуется коэффициентом направленного действия и излучает мощность. Действующее значение напряженности поля, создаваемое этой антенной на расстоянииопределяется по следующей формуле:

, мВ/м, (5.35)

где – множитель (функция) ослабления, который показывает, во сколько раз напряженность поля, создаваемая данной антенной, расположенной в реальных условиях, больше напряженности поля, которую бы создавала эта антенна в свободном пространстве.

Из формулы (5.35) следует важный для практики факт. Напряженность поля, создаваемая реальной антенной, зависит от произведения мощности излучения на коэффициент направленного действия антенны. Этот факт широко используется при создании современных линий радиосвязи.

Например, комплект земной станции спутниковых систем связи СВЧ диапазона обычно содержит передатчик небольшой мощности (не более одного кВт) и зеркальную антенну больших электрических размеров (с большим коэффициентом направленного действия). Другой пример. Комплект линии коротковолновой связи содержит передатчик большой мощности (до нескольких десятков кВт) и антенну с небольшим значением коэффициента направленного действия. Выбор того или другого варианта построения системы радиосвязи определяется, в основном, экономическими факторами. При этом учитываются также вопросы экологии и электромагнитной совместимости (влияние одних линий связи на другие).

Формулу (5.35) легко получить, если учесть, что в дальней зоне векторы электромагнитного поля, создаваемые антенной, определяются соотношениями (4.24) и (4.25) и тот факт, что модуль вектора Пойнтинга равен:

П = РD/4r², Вт/м²,

где Р – мощность излучения источника.

Отметим, что в формулу (5.35) величина берется в кВт, а расстояние в км. При этом значение напряженности поля получается в мВ/м. Такой выбор размерностей удобен на практике.

Множитель ослабления ,входящий в (5.35), зависит от типа системы радиосвязи, диапазона частот, параметров Земли и атмосферы. Расчет множителя ослабления производится по формулам, приведенным либо в справочной литературе, либо в рекомендациях Международного Союза Электросвязи.

Например, величина множителя ослабления в случае, когда антенна расположена над плоской поверхностью (модель плоской Земли) в однородной изотропной среде, может быть рассчитана по следующей интерференционной формуле:

, (5.36)

где R и θ – модуль и аргумент комплексного коэффициента отражения, который определяется по формуле (5.11) или (5.13) (в зависимости от поляризации поля, излучаемого антенной); – высота передающей антенны;– высота приемной антенны.

Рассмотрим теперь систему радиосвязи, представленную на рис. 4.9. Мощность сигнала на входе приемника системы находится из, так называемого,основного уравнения радиолинии, которое имеет следующий вид:

, (5.37)

где Р₁ – мощность передатчика; G₁ и G₂  коэффициенты усиления передающей и приемной антенн, которые связаны с коэффициентами направленного действия антенн формулой (4.32); ₁ и ₂  коэффициенты полезного действия фидера передающей и приемной антенн;   рабочая длина волны; r  длина линии радиосвязи; F  множитель ослабления.

Из формулы (5.37) видно, что мощность на входе приемника определяется, произведением , коэффициентом усиления приемной антенны, отношением длины волны к длине линии радиосвязи и множителя ослабления. Эта формула широко используется при анализе существующих и разработке новых систем радиосвязи.

Разделим обе части равенства (3.57) на и возьмемот обеих частей полученного равенства. Тогдаосновное уравнение радиолинии примет следующий вид:

или

. (5.38)