37.Механизмы распространения радиоволн.

Радиоволнами называют электромагнитные волны (ЭМВ), лежащие в диапазоне от 10³ до 10¹² Гц.

В системах связи и вещания широко используется свободное рас­пространение радиоволн. При этом линией передачи является естествен­ная среда, заполняющая пространство, в котором распространяются ра­диоволны от передающей антенны к приемной. На наземных линиях типа Земля-Земля такая среда включает атмосферу и поверхностные толщи Земли. На космических линиях типа Земля - космический аппарат путь распространения проходит через атмосферу Земли и космическое пространство.

Общую задачу о распространении радиоволн в реальной атмосфере вдоль реальной земной поверхности обычно разделяют на несколько от­дельныхзадач, каждая из которых исследует свой механизм распростра­нения, обусловленный частными свойствами тракта распространения.

Рис. 1.1. Механизмы распространения радиоволн (а- земной волной,

б- ионосферной волной, в- тропосферной волной, г- прямой волной)

К первому регулярному механизму относится РРВ вдоль границы раздела воздух - земная поверхность (рис. 1.1. а). Этот механизм подчиня­ется законам дифракции (дифракция - процесс огибания препятствия при длине волны λ больше размеров препятствия). Радиоволны, распространяющиеся в непосредственной близости от поверхности Земли и частично огибающие выпуклость земного шара вследствие явления дифракции, получили название земных или поверхностных волн.

Интенсивная плавная электрическая неоднородность верхних ионизированных слоев атмосферы является причиной второго регулярного ме­ханизма РРВ с частотой до 30...40 МГц путем последовательного много­кратного отражения от ионизированных слоев атмосферы и поверхности Земли (рис.1.1.б). Радиоволны, распространяющиеся на большие расстояния  и огибающие земной шар в результате однократного или многократного отражения от ионосферы (λ ≥ 10 м), а так же волны, рассеивающиеся на неоднородностях ионосферы, получили название ионосферных или пространственных волн.

За счет слабых электрических неоднородностей локального характе­ра в тропосфере происходит рассеивание радиоволн (рис.1.1.в). Механизм рассеивания используют для передачи информации на частотах выше 300 МГц на наземных радиолиниях. Радиоволны распространяющиеся на зна­чительные расстояния до 1000 км за счет рассеивания в тропосфере и направляющего  действия тропосферы получили название тропосферных волн.

Связь  между земным пунктом и космической станцией может осуществляться только за счет так называемой прямой волны, которая распространяется через всю толщу атмосферы и космическое пространство (рис.1.1.г). Радиоволны, распространяющиеся в однородной или слабо неоднородной среде по прямолинейным или близким к ним траекториям, получили название свободно распространяющихся или прямых волн.

         Изучение частных механизмов распространения позволяет при проектировании линий связи выбирать основные параметры систем с учетом свойств тракта распространения

38.Напряжённость поля в точке приёма при распространении в свободном пространстве. Множитель ослабления. В условиях свободного пространства

В свободном пространстве (_ro = l; _ro = l; _о = 0) амплитуда напряженности электрического поля в точке наблюдения (точке приема) равна:

. , (15.1)

где — мощность, подводимая к передающей антенне; G₁ — коэффициент усиления передающей антенны относительно изотропного излучателя; r — расстояние от точки передачи до точки приема.

Произведение = P_1экв называют эквивалентной мощностью излучения, которую надо подвести к ненаправленной антенне, чтобы получить в точке приема такую же напряженность поля, как от направленной антенны с коэффициентом усиления G₁, к которой подведена мощность . Из (15.1) следует, что даже в свободном пространстве, среде без потерь, напряженность поля в точке приема убывает обратно пропорционально первой степени расстояния, что обусловлено уменьшением плотности мощности (среднего за период колебаний значения вектора Пойнтинга) при удалении от источника. Во многих случаях, например при расчете радиолиний в диапазонах коротких (KB), средних (СВ) и длинных (ДВ) волн, пользуются не амплитудным, а действующим значением напряженности поля, которое в условиях свободного пространства:

. (15.2)

При расчете и проектировании радиолиний, особенно в диапазонах сантиметровых и дециметровых волн, необходимо знать мощность сигнала на входе приемника

На любой радиолинии мощность на входе приемника Р₂ связана с плотностью потока мощности в месте приема П₂ соотношением:

Р₂ = Л₂S_д₂, (15.3)

При проектировании систем удобно иметь сведения о потерях при передаче электромагнитной энергии. Потерями передачи L называют отношение мощности , подводимой к передающей антенне, к мощности на входе приемной антенны:

, (15.10)

где Р₁ — мощность на выходе передатчика; Р₂ — мощность на входе приемника.

В случае реальных сред, отличных по своим свойствам от свободного пространства, вводят так называемый множитель ослабления:

, (15.16)

где V — модуль множителя ослабления, который оценивает дополнительное ослабление амплитуды напряженности поля по сравнению с ее ослаблением в условиях свободного пространства; _V — фаза множителя ослабления, которая оценивает дополнительное изменение фазы волны. Из (15.16) следует, что

. (5.17)