Влияние сферичности отражающей поверхности

Практически все радиотрассы, использующие земные радиоволны, можно свести к двум основным группам:

1) передающая и (или) приемная антенны расположены над поверхностью на высоте порядка нескольких l, что выполняется обычно для l < 20-30 м;

2) обе антенны расположены в непосредственной близости от поверхности, как это имеет место для ДВ, СДВ и отчасти для СВ.

Пусть приемная и передающая антенны расположены в точках A и B и подняты на высоты соответственно h1 и h2 над гладкой сферической Землёй с радиусом RЗ» 6378 км (рис. 11.1). Ес­ли соотношение между h1, h2, RЗ таково, что первая зона Френеля не дости­гает земной поверхности, то возможно прямолинейное распространение радиоволн между точками A и B. Если зона перекрывается земной поверхностью, то сферич­ность Земли является препятствием, за которое радиоволна может распространяться только путем диф­ракции. Поле в этом случае оказывается сильно ослабленным.

Ориентировочной оценкой возможности прямолинейного распространения радиоволн является расстояние прямой видимости – расстояние между антеннами, при котором соединяющая их пря­мая линия касается земной поверхности. Найдём это расстояние. Из DACO имеем , так что . Так как h1 << RЗ, то 2RЗh1 >> h12, следовательно, , и дуга

, км.

Аналогичное соотношение можно получить и для дуги r02. Следовательно, расстояние прямой видимости r0 между двумя антеннами с высотами подъёма h1 и h2 над поверхностью сферической Земли

, км.

В зависимости от соотношения между протяженностью радиотрассы r и расстоянием прямой видимости r0 используются следующие модели:

1) r < 0,2r0, тогда земную поверхность можно в расчетах считать плоской. Моделью плоской Земли пользуются в метровом радиодиапазоне при r < 10 ¸ 20 км, на декаметровых волнах для трасс протяженностью до нескольких десятков км, на СВ и ДВ - до нескольких сотен км.

2) 0,2r0 < r < 0,8r0, в этом случае земная поверхность еще не перекры­вает первую зону Френеля, однако её выпуклость следует учитывать. Зону r < 0,8r0 называют зоной освещенности, поле в точке приёма здесь рассчитывается с помощью интерференционных формул.

3) r > 0,8r0, тогда расчеты следует вести с помощью дифракционных формул. Об­ласть 0,8r0 < r < 1,2r0 называется зоной полутени, область r > 1,2r0 - зоной тени.

При расстояниях r < r0 для сферической поверхности по сравнению с плоскостью уменьшается разность хода Dr между прямым и отраженным лучом, определяющая по­ложение интерференционных максимумов и минимумов в точке приема. Пусть С - точка геометрического отражения (рис. 11.2). Построим в этой точке плоскость, касатель­ную к земной поверхности. Высоты точек приема и передачи над этой плоскостью h'1 и h'2 называются приведенными высотами. Если для плоской Земли разность хода лучей (8.11), то с учётом сферичности , а поскольку h'i < hi, то и Drсф < Drпл. Уменьшает­ся и угол скольжения q (для плоскости , на сфере < qпл), соответственно должен возрасти модуль коэффициента отражения |R|. Однако этот рост ограничен уве­личением расходимости радиоволн, отраженных сферической поверхностью, что приво­дит к увеличению освещаемой площади по сравнению с отражением от плоскости (рис. 11.3). Если Sпл - плоскость сечения телесного угла пучка радиоволн, отраженных в пределах плоской существенной области отражения, а Sсф - то же для случая сферической поверхности, тогда изменение потока энергии , а изменение напряжённости по­ля . Величину называют коэффициентом расходимости, рассчитать который можно по следующей формуле:

.

Изменение напряженности поля волны при отражении от сферической поверхности можно рассчитать, используя следующие замены в интерференционных формулах для плоской Земли:

|Rсф| = D×|Rпл|, h¢1 = h1(1 - x2), h¢2 = h2(1 - x2), где .

Поиск по сайту: