3. Лекция 21

   1. Радиолинии с низкоподнятыми антеннами при плоской земле

Строгое решение задачи по определению поля волны, распространяющейся от вертикального излучателя над плоской электрически однородной поверхностью с параметрами ,, требуя решения уравнений Максвелла в двух (воздух и земля) средах и удовлетворения их граничным условиям, приводит к сложным, малопригодным для практики интегральным выражениям. Обычно расчет подобных радиолиний осуществляется по методу Шулейкина−Ван-дер-Поля, определяющему напряженность поля в дальней зоне излучателя (при) через множитель ослабления, зависящий от безразмерного параметра, именуемого численным расстоянием:

Численное расстояние зависит от параметров почвы, длины волны, расстояния, вида поляризации волны и определяется следующими выражениями:

для вертикально поляризованной волны

для горизонтально поляризованной волны

Для найденного численного расстояния множитель ослабления определяется по специальным графикам Берроуза, построенным в виде семейства для различных значений параметра, либо может быть ориентировочно вычислен по формуле

которая при (но для) принимает вид

.

2. Радиолинии с низкоподнятыми антеннами при сферической земле

На трассах протяженностью необходим учет сферичности земной поверхности и дифракционного характера распространения радиоволн. Законченное решение задачи определения напряженности дифракционного поля при распространении радиоволн вокруг сферической Земли с параметрами поверхностного слоя,при произвольной высоте антенн для различных видов поляризации было выполнено В. А. Фоком, который получил выражение для множителя ослабления в виде достаточно быстросходящегося ряда. Приведем здесь его упрощенный вид, справедливый для антенн, находящихся на Земле (относительная высота антенны равна нулю)

.

Здесь − корни уравнения,−комплексная функция Эйри;− для вертикально поляризованной волны;− для горизонтально поляризованной волны.

На основе дифракционных соотношений для наиболее характерных видов земной поверхности рассчитаны и построены графики зависимости от расстояния напряженности поля , создаваемой передатчиком с эквивалентной мощностьюкВт на различных частотах, указанных на соответствующей кривой. Графики рекомендованы МККР для расчета линий, радиосвязи земными волнами и носят соответствующее название.

Для любой подводимой к антенне с коэффициентом усиления мощностинапряженность поля на расстоянииопределяется

(мкВ/м),

или

,

где — величина напряженности поля (в мкВ/м или дБ) относительно 1 мкВ/м на расстоянииот передатчика, полученная по графикам МККР, т.е. длякВт.

При определении по графикам МККР предельной дальности связи по известной величине . также необходим пересчет ее к эквивалентной мощностикВт:

после чего максимальная дальность связи определяется абсциссой точки пересечения прямой, соответствующей , с графиком зависимости напряженности поля от расстояния для заданной частоты.

3. Радиолинии над неоднородной земной поверхностью

В случае трасс, проходящих над неоднородной земной поверхностью с резко различными электрическими параметрами, рассмотренные методы определения напряженности поля в пункте приема непригодны, а усреднение электрических параметров по трассе недопустимо, так как приводит к значительным ошибкам. Строгое решение задачи определения поля в этом случае является достаточно сложным и приводит к малопригодным для инженерной практики выражениям. Обычно для расчета множителя ослабления на подобных радиолиниях используют приближенные методы, дающие достаточно хорошее совпадение с результатами строгой теории и экспериментом.

Для трассы, состоящей из двух разнородных участков протяженностью ис параметрами соответственно,ии(рисунок Рисунок 8 ) определяются множители ослабленияив предположении однородности трассы, т. е., полагая для всей трассы параметры,при определениии,при определении, а также множители ослабления собственно участков трассыи. Тогда множитель ослабления для всей неоднородной трассы имеет вид:

где через с различными индексами обозначены множители ослабления для следующих участков трассы в предположении о параметрах почвы:

— всей трассыпри,;

— всей трассыпри,;

— участка трассыпри,;

— участка трассыпри,;

— участка трассыпри,;

— участка трассыпри,.

8. −Трасса из двух разнородных участков

При больших численных расстояниях для обоих участковивыражение множителя ослабления приобретает вид

Исходное выражение множителя направленности может быть обобщено на любое число разнородных участков на трассе, однако громоздкость расчетов при этом возрастает. Для трехэлементной трассы при больших численных расстояниях каждого из участков

.

Входящие в формулы частные значения множителей ослабления вычисляются для однородных участков с электрическими параметрами, соответствующими их индексу.

При использовании графиков МККР для почв с соответствующими индексам параметрами ,вместо множителя ослабления определяется величина напряженности поля на удаленииот передатчика с учетом сферичности земной поверхности. Для двухэлементной трассы:

,

или в децибелах