Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЭД / Новая папка (2) / PDF / ЛК 9_ТЭД_и_РРВ_ч_2

.pdf
Скачиваний:
39
Добавлен:
10.02.2016
Размер:
278.42 Кб
Скачать

ЭД и РРВ (ЛК 9)

ВЛИЯНИЕ ФЛУКТУАЦИОННЫХ ПРОЦЕСCОВ В ТРОПОСФЕРЕ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗЕМНЫХ ВОЛН

многолучевость как результат флуктуационных процессов

втропосфере;

замирания сигналов при тропосферном распространении радиоволн;

виды замираний радиосигнала в реальных условиях распространения;

сезонные изменения уровня сигнала при тропосферном распространении;

поглощение радиоволн в тропосфере.

ЭД и РРВ (ЛК 9)

Многолучевость как результат флуктуационных процессов в тропосфере

Вертикальный индекс преломления подвер- жен непрерывным изменениям (флуктуаци- ям) из-за неоднородностей тропосферы, что

влечет за собой изменение напряженности поля в месте приема. Это приводит к мед-

ленным колебаниям уровня поля в месте приема, связанным с вариациями метеоро- логических условий. Встречающиеся на пу- ти электромагнитных лучей локальные не- однородности тропосферы влияют на ско-

рость распространения, а следовательно, и на результирующую разность фаз интерферирующих лучей. Флуктуации фаз приводят к флуктуациям ре- зультирующего поля, т. е. к появлению замираний.

ЭД и РРВ (ЛК 9)

Многолучевость как результат флуктуационных процессов в тропосфере

Неоднородности могут быть самой различной формы, размеров и ори- ентировки. Достаточно про- тяженные неоднородности по- рождают правильные (псевдо- зеркальные) отражения радиоволн (М, N и Р), а мелкие неоднородности Q вызывают рассеяние радиоволн. Множество быстро перемещаю-

щихся и меняющих свою форму слоистых неоднородностей вызыва-

ют многолучевость, и как следст-

вие, интерференцию радиоволн в точке В, а следовательно, и замирания, пе- риодичность которых изменяется непрерывно.

ЭД и РРВ (ЛК 9)

Многолучевость как результат флуктуационных процессов в тропосфере

Различают дискретную и непрерывную многолучевость. В первом случае в пункт приема попадает ограниченное число лучей, например два. Обычно длины путей, проходимые отдельными лучами, различны.

При непрерывной многолучевости в пункт приема попадает бесконечное множество лучей.

ЭД и РРВ (ЛК 9)

Замирания сигналов при тропосферном распространении радиоволн

Характерной особенностью дальнего распространения УКВ за счет рассеяния в тропосфере является подверженность принимаемых сигналов замираниям, т. е. непрерывным и беспорядочным колебаниям напряженности поля в месте приема. Другими словами, замирания ― это непрерывные быстрые колеба- ния уровня принимаемого сигнала, с длительностью порядка минут, секунд и даже долей секунд, которые представляют собой искажения.

Случайные изменения среднего уровня обусловлены при тропосферном рас- пространении метеорологическими причинами такими, как изменение ин- тенсивности флуктуации, изменение условий турбулентного перемешивания, прохождение фронтов, изменение температурного режима тропосферы и т. д.

Наличие замираний вынуждает вводить специальные определения для харак-

теристики среднего уровня принимаемого сигнала и степени отклонения мгновенных значений уровня от указанного среднего значения. Наиболее распространенным является выражение среднего уровня в медианных значе- ниях напряженности поля.

ЭД и РРВ (ЛК 9)

Замирания сигналов при тропосферном распространении радиоволн

Предположим, что сигнал принимается в течение времени Т, причем измене- ния напряженности поля во времени представляются сплошной линией.

Для нахождения медианного E

0,1

значения напряженности по- ля Eмед необходимо провести

прямую, параллельную оси абсцисс, на таком уровне,

чтобы сумма промежутков времени, в течение которых

фактическое значение поля превышает указанный уровень, была равна сумме промежутков, в течение которых фактические значения меньше этого уровня.

ЭД и РРВ (ЛК 9)

Замирания сигналов при тропосферном распространении радиоволн

Важными характеристиками замираний являются средняя частота (иначе, среднее число замираний в минуту или в секунду) и глубина замираний. Час-

тоту замираний обычно определяют по числу пересечений медианного уровня, разделенному на 2. Глубину замираний можно оценить только весьма условно. Прежде всего, нельзя под глубиной замираний понимать отношение максимального к минимальному значению напряженности поля за время Т, так как отдельные пики могут достигнуть весьма больших значений. С другой стороны, глубокие минимумы маскируются шумовым фоном. Поэтому обыч- но под глубиной замираний понимают разность ( E0,1 E0,9 ), выраженную в

дБ. Согласно такому определению, по графику, следует установить уровень, превышаемый, скажем, в течение 10% времени и выраженный в дБ по отно- шению к 1 мкв/м ( E0,1 ), и уровень, превышаемый в течение 90% времени, в

тех же единицах ( E0,9 ). Разность этих величин в дБ и будет характеризовать глубину замираний.

ЭД и РРВ (ЛК 9) Виды замираний радиосигнала

вреальных условиях распространения

1)Рефракционные замирания из-за экранирующего влияния препятствий;

2)рефракционные замирания интерференционного типа;

3)интерференционные замирания из-за отражений от слоистых неодно- родностей тропосферы;

4)замирания из-за экранирующего влияния слоистых неоднородностей тропосферы;

5)замирания из-за поглощения в газах;

6)замирания из-за ослабления радиосигналов гидрометеорами;

7)замирания из-за деполяризации радиоволн. Деполяризация радиоволн в

тропосфере проявляется в возникновении ортогональной составляющей поля и наблюдается в интенсивных осадках на частотах выше 10 ГГц. Основными

причинами деполяризации радиоволн в осадках являются наклонное падение частиц и отличие их формы от сферической. Деполяризация носит случайный характер из-за изменения ветрового режима и интенсивности осадков.

ЭД и РРВ (ЛК 9) Сезонные изменения уровня сигнала при

тропосферном распространении

Влияние времени года на условия распространения за счет рассеяния в тропосфере проявляется в том, что на трассах, расположенных в северном полушарии, уровень сигнала в летние месяцы выше, чем в зимние. В сред-

них широтах сезонные изменения уровня сигнала достигают значений порядка 10 — 12 дБ.

На верхнем графике плавная кривая показывает изменение среднего уровня напряженности за трехлетний промежуток времени на частоте 104,5 МГц на трассе протяженностью 282 км. На нижнем графике показано изменение среднего значения индекса преломления N у поверхности Земли на середине трассы за тот же срок.

ЭД и РРВ (ЛК 9) Поглощение радиоволн в тропосфере

При распространении радиоволн в тропосфере ослабление напряженности поля испытывают только радиоволны дециметрового и более коротковолновых диапазонов. Ослабление напряженности поля радиоволн связано с час-

тичным преобразованием электромагнитной энергии в другие виды энергии и с рассеянием. Основной причиной поглощения радиоволн в тропосфере явля- ется наличие капель воды, присутствующих здесь в виде тумана или дождя.

Поле проходящей радиоволны наводит в каждой капле ток поляризации, ко- торый, во-первых, вызывает тепловые потери в воде капли и, во-вторых, яв- ляется источником вторичного излучения, что приводит к рассеянию энергии радиоволны. Затухание возрастает с уменьшением длины волны и увеличени- ем размера капель и интенсивности осадков.

Миллиметровые волны испытывают также добавочное поглощение в молеку- лах водяного пара и кислорода. Это поглощение связано с тем, что молекулы H2O обладают постоянными электрическими моментами, а молекулы O2 , — магнитными моментами.

Соседние файлы в папке PDF