ЭД / Новая папка (2) / PDF / ЛК 4_5_ТЭД_и_РРВ_ч_2

ЭД и РРВ (ЛК 4, ЛК 5)

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗЕМНЫХ ВОЛН НАД ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ЗЕМЛИ

∙Электродинамические параметры различных видов поверхности Земли;

∙распространение радиоволн при поднятых передающей и приемной антеннах;

∙зависимость множителя ослабления F от расстояния r;

∙отражение плоских радиоволн на границе воздух ― гладкая поверхность Земли;

∙распространение радиоволн при низко расположенных антеннах над поверхностью Земли;

∙определение множителя ослабления F для случая низко расположенных антенн над поверхностью Земли;

∙определение множителя ослабления F для случая низко расположенных антенн над неоднородной почвой.

ЭД и РРВ (ЛК 4, ЛК 5) Электродинамические параметры различных видов

поверхности Земли

Распространение земных радиоволн происходит непосредственно над полу- проводящей сферической поверхностью Земли. Поэтому при рассмотрении

этих вопросов необходимы знания о электрических параметрах различных видов поверхности Земли (т.е. её диэлектрической проницаемости и удельной электрической проводимости) и учет её неоднородностей.

При изучении особенностей распространения земных волн приходится в ка- кой-то мере идеализировать условия, в которых протекают процессы распро- странения. Например, не представляется возможным учитывать непрерывные изменения свойств почвы на пути распространения волны. При практических расчетах довольствуются тем, что принимают во внимание только резкие из- менения, например, береговую линию, границу между полем и большим лес- ным массивом.

Большая часть (71%) поверхности земного шара покрыта водой. С точки зре- ния электрических свойств следует отличать соленую воду океанов, морей и некоторых озер от пресной воды озер и рек.

ЭД и РРВ (ЛК 4, ЛК 5) Электродинамические параметры различных видов

поверхности Земли

Территорию суши условно разделяют на такие разновидности: влажная почва в виде полей, лугов и вспаханной земли; та же почва, покрытая кустарником и лесом; сухая почва в виде песков (пустыня); холмистая местность, покрытая растительностью, и скалистые, лишенные растительности горы.

ЭД и РРВ (ЛК 4, ЛК 5) Распространение радиоволн при поднятых передающей и приемной антеннах

Высоко поднятой антенна считается в случае, если высота ее подвеса h в не- сколько раз превышает рабочую длину волны λ (h >> λ ).

Изучение распространения земных радиоволн надо начать с наиболее просто- го случая, когда при небольших расстояниях между передающей и приемной антеннами кривизной поверхности Земли можно пренебречь. Будем считать поверхность Земли гладкой и однородной на протяжении всей трассы. Задача формулируется так: заданы геометрические параметры (расстояние между передающей и приемной антеннами, высоты подвеса передающей h1 и при-

емной h2 антенн) и электрические параметры (подводимая к передающей ан- тенне мощность P1 , коэффициенты усиления передающей и приемной ан- тенн G1 и G2 , длина волны λ, вид поляризации волны, относительная диэлек- трическая проницаемость почвы ε и ее удельная проводимость σ).

Требуется определить множитель ослабления F и напряженность поля по Eд на расстоянии r .

ЭД и РРВ (ЛК 4, ЛК 5) Распространение радиоволн при поднятых

передающей и приемной антеннах

Как впервые было показано в 1922 году академиком Б. А. Вве-

денским электрическое поле радиоволны в месте расположения приемной антенны можно рассмат-

ривать как результат интерференции прямого луча 1 и луча 2, отраженного в точке С от поверхности Земли.

При этом действующее значение напряженности поля определяется по следующему выражению:

Eд = 173rP1[кВт]G1 F , мВ/м.

[км]

Если необходимо определить мощность в точке нахождения приемной антен- ны, то пользуются выражением:

ЭД и РРВ (ЛК 4, ЛК 5) Распространение радиоволн при поднятых передающей и приемной антеннах

Земная волна, распространяясь вдоль границы раздела воздух- почва, возбуждает в воздухе и почве токи, которые являются источника- ми вторичного поля. В соответствии с принципом Гюйгенса-Кирхгофа по- ле земной волны можно считать результатом суперпозиции полей, наведен- ных воображаемыми вторичными источниками, которые возбуждают- ся первичным полем в воздухе и почве. В почве интенсивность вторичных ис- точников ослаблена по сравнению со свободным пространством, за счет теп- ловых потерь, которые появляются из-за конечных значений проводимости σ. Почва экранирует проникновение поля в глубокие области земли, что вы- ражается значением комплексного коэффициента отражения от земной по- верхности R. Таким образом, действующее значение напряженности поля

можно записать

ЭД и РРВ (ЛК 4, ЛК 5)

Зависимость множителя ослабления F от расстояния r

С учетом комплексного коэффициента отражения от земной поверхности R зависимость множителя ослабления F от расстояния r примет следующий вид:

Значения F в максимумах равны (1+ R ), а в минимумах ― (1− R ). Таким об-

разом, величину F можно назвать «множителем ослабления» лишь условно, так как в максимумах она больше единицы.

ЭД и РРВ (ЛК 4, ЛК 5)

Зависимость множителя ослабления F от расстояния r

При некотором расстоянии, обозначенном на рисунке через r1макс , аргумент

косинуса принимает значение θ + 4πh1h2 = 2π, соответствующее последнему

λr

максимуму множителя ослабления (или первому максимуму, если вести счет со стороны больших расстояний r). При дальнейшем возрастании r аргумент косинуса будет изменяться в пределах от 2π до π, а сам множитель ослабле- ния будет монотонно уменьшаться, стремясь в пределе к нулю. Область мо- нотонного убывания множителя ослабления на рисунке заштрихована.

ЭД и РРВ (ЛК 4, ЛК 5)

Отражение плоских радиоволн на границе воздух ― гладкая поверхность Земли

Электромагнитная волна, падая на гладкую границу раздела двух сред, час- тично отражается от этой границы и частично проходит в глубь второй среды. В зависимости от направления вектора E относительно поверхности Земли различают два вида поляризации — вертикальную и горизонтальную. При вертикальной поляризации вектор напряженности электрического поля E лежит в плоскости, перпендикулярной к плоскости раздела двух сред. При горизонтальной поляризации вектор напряженности электрического поля E параллелен плоскости раздела двух сред.