3.1 Область пространства существенная при распространении радиоволн, принцип Гюйгенса, зоны Френеля.

Для выделения из всего окружающего пространства той области, которая существенна для распространения радиоволн от передающей к приемной антенне на пролете РРЛ, необходимо воспользоваться принципом Гюйгенса — Френеля. В соответствии с этим принципом электромагнитная энергия переносится из точки А к точке В с помощью фронта волны, представляющего собой бесконечную плоскость, проведенную перпендикулярно линии, соединяющей центры передающей и приемной антенн. Этот фронт волны движется со скоростью света. Каждая точка этого фронта волны представляет собой элементарный вторичный источник излучения. Таким образом, в каждый момент времени в точке приема сигнал образуется геометрическим суммированием бесконечно большого числа сигналов, приходящих от отдельных вторичных источников, находящихся на фронте волны.

Если просуммировать поля от всех вторичных источников фронта волны, то можно обнаружить следующую закономерность: по мере удаления в обе стороны от центра фронта волны (точки О на рис. 3.1) наступает такой момент, когда поля от вторичных источников окажутся в противофазе (сдвиг фазы на 180º) с полем в центре фронта волны. Это будет соответствовать разности хода АDВ—АВ= .

Эта область называется первой зоной Френеля. Перемещая фронт волны по длине пролета (линии АВ), можно отметить другие граничные точки первой зоны Френеля. Эта зона представляет собой эллипсоид вращения с фокусами в центрах передающей и приемной антенн (точки А и В).

Рисунок 3.1– Эллипсы, соответствующие зонам Френеля па плоскости

При дальнейшем увеличении расстояния от точки О напряженность поля в точке приема (точка В) будет уменьшаться вследствие того, что поля от вторичных источников будут складываться в этом случае в противофазе с полями первой зоны Френеля. При разности хода лучей АМВ—АМ= . суммарная напряженность поля в точке В вновь изменит фазу. Это обозначает границу второй зоны Френеля, которая представляет собой также эллипсоид вращения, конфокальный с эллипсоидом первой зоны Френеля. Если продолжить суммирование полей от вторичных источников, все более удаляясь от центра О, то картина будет периодически повторяться. Таким образом, все пространство, окружающее точки передачи и приема, разделено зонами Френеля.

Из всего выше сказанного можно сделать следующие выводы:

1. Любое частичное экранирование пространства неровностями рельефа местности ослабляет излучение, исходящее из некоторых зон Френеля, что влияет на мощность сигнала на входе приемника.

2. Основная доля энергии передается внутри первой зоны Френеля. Если просвет на пролете таков, что неровности рельефа местности не попадают в пределы первой зоны Френеля, то мощность сигнала на входе приемника максимальна (если не учитывать других факторов, влияющих на распространение радиоволн).

3.2 Замирания, их причины и разновидности. Рефракция, ее причины и разновидности.

Неоднородность нижних слоев атмосферы (тропосферы) приводит к тому, что ее диэлектрическая проницаемость меняется с высотой. Это изменение, характеризуемое параметром g (вертикальный градиент диэлектрической проницаемости воздуха), приводит к искривлению траекторий радиоволн на пролете РРЛ. Это явление называется рефракцией. Различают положительную (g<0) и отрицательную тельную (g>0) рефракцию (рис.3.2). В случае отсутствия рефракции g=0.

Рисунок 3.2 – Виды рефракции радиоволн в атмосфере

К замираниям сигнала приводит отрицательная рефракция. Механизм возникновения такого рода замираний следующий: постоянное изменение микроклимата тропосферы приводит к тому, что диэлектрическая проницаемость (и соответственно g) начинает меняться во времени по случайному закону, что в свою очередь приводит к постоянному случайному изменению степени рефракции траекторий радиоволн. При этом могут возникнуть такие обстоятельства, когда степень рефракции окажется значительной настолько, что неровности рельефа местности существенно заэкранируют минимальную зону Френеля (рис. 3.3), что приведет к резкому уменьшению мощности сигнала на входе приемника. Это и будет моментом глубоких замираний сигнала.

Рисунок 3.3 – К пояснению механизма возникновения замираний сигнала, вызванных субрефракцией радиоволн

Прием радиоволн всегда сопровождается измерением во времени уровня принимаемого сигнала, причем это изменение носит случайный характер. Такое явление называют замираниями сигнала. Очевидно, что при наличии замираний можно говорить только о вероятности появления того или иного уровня сигнала. Различают быстрые и медленные замирания сигнала.

Основной причиной быстрых замираний сигнала является многолучевое распространение радиоволн. Чаще всего причиной замираний служит приход в точку приема двух лучей. Поскольку два луча проходят различные пути, фазы их неодинаковы. Помимо быстрых замираний, наблюдаются медленные замирания. Медленные замирания связаны с медленными изменениями условиями распространения радиоволн, например изменение времени суток.