Тема 4. Влияние сферической поверхности Земли на распространение радиоволн. Инженерный метод приведённых высот.

Интерференционная формула (9) и квадратичная формула (14) позволяют учесть влияние плоской поверхности Земли на распространение радиоволн. Однако, более точно поверхность Земли моделирует гладкая сферическая поверхность радиуса .

Для учёта влияния сферической поверхности Земли на распространение радиоволн в радиотехнике, обычно, применяют инженерный метод приведённых высот, который утверждает, что выражение (13), полученное для расчёта множителя ослабления при отражении радиоволн от плоской Земли, можно использовать и для случая отражения радиоволн от сферической поверхности Земли, если заменить истинные высоты антенн в (14), так называемыми, “приведёнными” высотами, которые необходимо отсчитывать от воображаемой плоскости, касательной к сферической поверхности Земли в точке отражения радиоволн от сферической поверхности Земли (рис.2).

Рис.2.Приведённые высоты.

Выражения для “приведённых” высот имеют вид:

, (15)

, (16)

где - известная высота расположения передающей антенны над сферической поверхностью Земли; - известная высота расположения приёмной антенны над сферической поверхностью Земли; - известное расстояние между передающей и приёмной антеннами, расположенными в “освещённой” области над сферической поверхностью Земли, т.е. в той области, где соблюдается условие ; - расстояние прямой видимости.

Тема 5. Влияние тропосферы на распространение радиоволн. Тропосферная рефракция. Инженерный метод эквивалентного радиуса Земли.

Тропосфера является неоднородной вещественной средой, имеющей, в первом приближении, .

Относительная диэлектрическая проницаемость тропосферы у поверхности Земли имеет, в среднем, значение =1,00059, а у верхней границы тропосферы =1,00022. И такие, казалось бы незначительные, изменения приводят к появлению тропосферной рефракции, т.е. к плавному изменению направления распространения электромагнитной волны, что, зачастую, существенно влияет на процесс распространения радиоволн в тропосфере.

Рассмотрим механизм возникновения тропосферной рефракции. Для этого мысленно разделим всю толщу тропосферы по высоте на большое число сферических слоёв, концентричных сферической поверхности Земли. Относительную диэлектрическую проницаемость каждого сферического слоя тропосферы будем считать постоянной, а от слоя к слою относительная диэлектрическая проницаемость будет меняться скачками, причём будем считать, что , если это относительная диэлектрическая проницаемость в первом слое тропосферы, это относительная диэлектрическая проницаемость во втором слое тропосферы и т.д.(рис.3).

В каждом слое тропосферы, имеющем постоянное значение относительной диэлектрической проницаемости , радиоволна будет распространяться по прямолинейной траектории, а на границах раздела слоёв будет происходить преломление радиоволн, причём, т.к. радиоволна будет идти из среды с большим значением относительной диэлектрической проницаемости (из более плотной среды) в среду с меньшим значением относительной диэлектрической проницаемости (в менее плотную среду), то радиоволна будет отклоняться от перпендикуляра в каждой точке падения на границу раздела слоёв, т.е. радиоволна будет распространяться в неоднородной тропосфере по криволинейной траектории. Следовательно, в неоднородной тропосфере будет наблюдаться явление рефракции радиоволн.

O

Рис.3.Рефракция радиоволн.

Для учёта влияния тропосферной рефракции на распространение радиоволн в радиотехнике, обычно, применяют инженерный метод ”эквивалентного радиуса Земли”. Этот метод утверждает, что результат влияния неоднородной тропосферы на распространение радиоволн будет эвивалентен тому результату, который будет оказывать однородная тропосфера, но расположенная над сферической поверхностью Земли с “эквивалентным” радиусом км. Если в неоднородной тропосфере над Землёй с реальным радиусом км радиоволна распространялась по криволинейной траектории, то в однородной тропосфере над Землёй с эквивалентным радиусом км радиоволна будет распространяться по прямолинейной траектории (рис.4).

ТРАЕКТОРИЯ РАДИОВОЛНЫ

O O

Рис.4.Метод эквивалентного радиуса Земли.

Замена истинного радиуса Земли км на эквивалентный радиус Земли км позволяет использовать полученные ранее соотношения (14), (15) и (16) для учёта влияния тропосферной рефракции на распространение радиоволн. Для этого необходимо в выражениях (15) и (16) при определении расстояния использовать формулу:

, (17)

а в соотношении (14) вместо длины волны в вакууме необходимо использовать значение для длины электромагнитной волны в тропосфере, связанной с зависимостью:

, (18)

где - относительная диэлектрическая проницаемость тропосферы, которую, в первом приближении, можно принять равной значению у поверхности Земли.