ЭД / Новая папка (2) / PDF / ЛК 3 ТЭД_и_РРВ_ч_2

ЭД и РРВ (ЛК 3)

ОБЛАСТЬ ПРОСТРАНСТВА, СУЩЕСТВЕННАЯ ДЛЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН.

ЗОНЫ ФРЕНЕЛЯ

∙Область пространства, существенная для распространения радиоволн;

∙принцип Гюйгенса;

∙зоны Френеля;

∙радиус зон Френеля;

∙экспериментальное подтверждение существования зон Френеля;

∙учет зон Френеля при проектировании радиолиний.

ЭД и РРВ (ЛК 3)

Область пространства, существенная для распространения радиоволн

В большинстве практических задач распространения радиоволн расстояние между антеннами велико по сравнению с длиной волны. В этом случае для анализа распространения радиоволн широко используется метод геометриче- ской оптики. В свободном пространстве согласно геометрической оптике электромагнитное поле распространяется по прямой, соединяющей точки пе- редачи и приема.

Для выяснения границ применимости метода геометрической оптики и каче-

ственного анализа условий распространения радиоволн над земной поверхностью оказывается полезным понятие области, существенной для распространения радиоволн.

Областью пространства, существенной для распространения радиоволн,

назовем область, в которой распространяется основная часть мощности от пе- редающей к приемной антенне.

ЭД и РРВ (ЛК 3) Принцип Гюйгенса

Пусть в точке А свободного пространства расположена передающая, а в точ- ке В ― приемная антенна.

страняющейся волны, созданной каким-то первичным источником А, сама яв- ляется источником новой сферической волны. Полное поле в точке приема В может быть определено либо непосредственно как поле первичных источни- ков, либо путем суммирования элементарных полей, создаваемых вторичны- ми источниками, распределенными по замкнутой поверхности, охватываю- щей первичные источники. В теории такой вторичный источник называется

элементарным источником Гюйгенса.

ЭД и РРВ (ЛК 3) Зоны Френеля

Рассмотрим построение области пространства, существенной для распро-

странения радиоволн, предложенное Френелем. Пусть в т. А помещён из- лучатель, а в т. В ― приёмная антенна.

Источник создаёт сферическую волну, т. е. волну, поверхностью равных фаз которой является сфера с центром в т. A. Построим конические поверхности с вершиной в т. В и осью АВ такие, чтобы образующие конусов отличались между собой на величину n(λ2) (n = 1, 2,…).

ЭД и РРВ (ЛК 3) Зоны Френеля

Пересечение конусов с фронтом волны образует на сферической поверхности семейство коаксиальных окружностей. Участки поверхности сферы, заклю- чённые между смежными окружностями, называются зонами Френеля. Первая, или главная, зона Френеля ― часть сферы, ограниченная окружностью N1, зоны высших порядков представляют собой кольцевые области. При этом следует понимать, что образующие конусов отличаются между собой на ве- личину n(λ2), т.е. фазы радиоволн, излучаемых виртуальными источниками

смежных зон, отличаются в среднем на π.

ЭД и РРВ (ЛК 3) Зоны Френеля

Из рисунка видно, что в поперечном сечении пространства между точками А и В зоны Френеля представляют собой семейство окружностей, а в продоль-

Зоны Френеля могут быть построены на поверхности произвольной формы, например, на плоской поверхности S.

ЭД и РРВ (ЛК 3)

Экспериментальное подтверждение существования зон Френеля

Экспериментально существование зон Френеля подтверждается, напри-

ЭД и РРВ (ЛК 3)

Учет зон Френеля при проектировании радиолиний

Радиоволна в процессе распространения

впространстве занимает объем в виде эллипсоида вращения с максимальным радиусом в середине пролета, который называют зоной Френеля. Естественные (земля, холмы, деревья) и искусственные (здания, столбы) преграды, попадающие

вэто пространство ослабляют сигнал.

Обычно блокирование 20% 1-й зоны Френеля вносит незначительное затуха- ние в канал. Блокирование свыше 40% 1-

й зоны Френеля вносит значительное затухание сигнала, этот факт указывает на то, что для сохранения работо- способности радиолинии следует избегать попадания препятствий в 1-ю зону Френеля.

ЭД и РРВ (ЛК 3)

Учет зон Френеля при проектировании радиолиний

Таким образом, при проектировании радиолиний рассматривают до 6 ― 8 зон Френеля, что позволяет обеспечить чистоту первой зоны Френеля с учетом изменения пространства между передающей и приемной антенной в длитель- ный период времени. Высоту подвеса антенн следует определять с учетом ве- личины радиуса 6 ― 8 зоны Френеля (высота подвеса антенн h > R6−8 ).