8.7. Поверхня істотна для відбиття

Оскільки фізичною основою дзеркального зображення відбиття радіохвиль від Землі, що вводяться для розгляду просторової зони Френеля (еліпсоїди обертання) для дзеркального зображення випромінювача (рис. 8.24).

Рис. 8.24

Слід від перерізу земної поверхні еліпсоїдом обертання дзеркально зображеного випромінювача – це ділянка земної поверхні, істотна для відбиття.

ЇЇ розміри становлять [5]

; ;

де – відстань від основи антени до центру ділянки;

– велика піввісь еліпса;

– мала піввісь еліпса;

– висота антени.

Із цього витікає, що розміри ділянки земної поверхні, істотної для відбиття та її відстань до антени залежать від висоти антени

Це треба враховувати при виборі позиції РЛС, або будь-якого випромінювача при наявності земної поверхні.

8.8. Рефракція радіохвиль у тропосфері.

ВИДИ РЕФРАКЦІЇ

Розробка радіотехнічних систем завжди проводиться з врахуванням властивостей середовища, в якому розповсюджуються радіохвилі конкретного діапазону.

Атмосфера Землі за своїм впливом на РРХ розподіляється на три шари:

тропосферу;

стратосферу;

іоносферу.

Тропосферою називають нижню частину атмосфери, яка розташована від Землі до висоти 10…12 км.

Специфіка розповсюдження радіохвиль у тропосфері залежить від її стану, який визначається такими фізичними характеристиками, як температура, вологість і тиск.

Ці характеристики називаються метрологічними параметрами, або скорочено – метеоелементами.

Для порівняння стану тропосфери вводиться поняття нормальної тропосфери.

Для неї

; ; .

де – температура;

– тиск водяної пари;

– тиск повітря;

висота.

Біля поверхні Землі вологість – , температура – ( ), тиск водяної пари – 100 кПа ( )

8.8.1. Рефракція у тропосфері

Під рефракцією розуміють явище скривлення траєкторії радіохвиль.

Явище рефракції, яке спостерігається в тропосфері, можна пояснити зміною діелектричної проникності (показника заломлення) в залежності від висоти.

При збільшенні висоти показник заломлення зменшується.

Коли уявити неоднорідну тропосферу у вигляді шарів, кожний з яких характеризується середнім значенням коефіцієнта заломлення, то при проходженні променя з нижнього прошарку в шар, що розташований поверх нього, відбувається відхилення променя до межі розподілу цих шарів тому, що це проходження відбувається із середовища, яке оптично більш щільне, в середовище, яке оптично меньш щільне (рис. 8.25).

Згідно з законом Свелліуса

,

так як

,

то

.

Тобто промінь ЕМХ, який проходить через тропосферу, відхиляється у бік Землі.

Відбувається рефракція радіохвиль. До речі, назва «тропосфера» походить від грецького «tropos» – оберт.

Прийнято характеризувати рефракцію радіусом кривизни « ». Траєкторія кола зображується частиною кола з радіусом « ».

Вираз для радіуса кривизни променя має вигляд

де – множник заломлення;

– висота;

– кут місця (підвищення) ( ).

З виразу для радіуса кривизни променя випливає:

1. Траєкторія променя (радіус кривизни ) залежить від швидкості зміни множника заломлення по шляху променя та від початкового кута підвищення.

2. Скривлення траєкторії тим більше, чим більша швидкість зміни показника заломлення в залежності від висоти.

3. При (вертикально спрямований промінь) рефракція відсутні ( ).

4. Рефракція відсутня і в однорідній за висотою тропосфері, так як в цьому випадку і

, а .

5. Найбільше скривлення траєкторії буде при (горизонтально-спрямований промінь).

6. Для нормальної тропосфери

При

Скривлення променя в нормальній тропосфері називається нормальною рефракцією.