10. Некоторые особенности распространения радиоволн укв диапазона

Квадратичная формула Б. Введенского справедлива при (рисунок 2.10).

Из соотношения (2.37) получим

Рассмотрим организацию радиоканала в реальном УКВ диапазоне, характерном для железнодорожной радиосвяи, например, 150 – 156 МГц. Как видно из рисунка 2.10, при , .

Для f = 150 МГц, имеем

где c = 310⁸ м/с – скорость распространения энергии радиоволн в свободном пространстве.

Тогда

Допустим, h₁ = 20 м (стационарная передающая антенна может быть установлена на крыше здания или мачте), h₂ = 5 м (габарит приближения строений 2СП ограничивает вертикаль подвижного состава, на котором устанавливаются, в основном, приемные антенны, величиной 5.3 м).

Следовательно,

Реально радиосвязь необходимо осуществлять на значительно большие расстояния (), поэтому распространение радиоволн будет происходить в условиях, когда .

Таким образом, в реальных условиях при организации УКВ радиоканала, отраженный от земли луч вреден, поскольку он уменьшает напряженность поля в точке приема.

Обычно на пути распространения радиоволны встречаются различные препятствия: кустарники, деревья, лес, холмы, постройки, искусственные сооружения и т.п. Если протяженность радиоканала свыше 10 км следует учитывать также влияние сферичности Земли.

Поле отраженного луча зависит от неровностей поверхности Земли. При падении радиоволн на неровную поверхность имеет место рассеянное отражение (рисунок 2.11). Оно наблюдается в том случае, когда высота неровностей .

Понятие «неровная поверхность» различно для волн разных диапазонов: для диапазона КВ неровностями являются дома, большие деревья, холмы; для УКВ диапазона, например, сантиметровых радиоволн – значительную неровность могут представлять даже небольшие бугры и трава.

Напряженность поля отраженного луча в случае рассеянного отражения меньше, чем при отражении от гладкой поверхности. В ряде случаев характер местности исключает вероятность появления отраженного луча. Следовательно, в этих случаях, напряженность поля в точке приема будет больше рассчитанной по (2.39) величины.

По характеру расположения прямого радиолуча и неровностей местности различают два вида радиотрасс: открытая (рисунок 2.12, а) и закрытая (рисунок 2.12,б).

На открытой трассе в точку приема могут приходить прямой и отраженный (или несколько отраженных) от неровностей Земли Лучи. Причем, напряженность поля отраженных лучей имеет различные фазы.

На закрытой трассе профиль местности такой, что неровность закрывает линию прямой видимости. За препятствием образуется зона тени, но за счет дифракции некоторая напряженность поля все-таки создается.

Приближенно напряженность дифракционного поля за препятствием можно определить по формуле, предложенной А. Щукиным

где E_O – напряженность поля в свободном пространстве, F – множитель ослабления, графическая зависимость которого показана на рисунке 2.13.

Параметр U зависит от высоты просвета трассы Z (рисунок 2.13, б), определяемой, как расстояние между линией прямой видимости и вершиной препятствия ( для закрытых трасс Z имеет отрицательное значение); а также, длины волны ; расстояний от передающей антенны до препятствия r₁ и от препятствия до приемной антенны r₂.

В реальных условиях на пути распространения радиоволн встречаются препятствия, различные по размерам, не имеющие строгой геометрической формы. Поэтому точный расчет напряженности поля в точке приема с учетом препятствий практически затруднен. Поэтому, точное представление о напряженности поля в точке приема можно получить только путем измерений.

Путем экстраполяции экспериментальных значений была получена формула для определения среднего значения напряженности поля E при пересеченной местности

где E_P – напряженность поля, расчитанная для ровной поверхности Земли, мВ/м, f – частота радиосигнала, МГц.