Распространение земных радиоволн, страница 10

Таким образом, действие всех зон Френеля примерно эквивалентно действию половины первой зоны. Отсюда, первая зона (с запасом) ограничивает область пространства, существенно участвующего в процессе распространения радиоволн. Нетрудно убедиться, что каждая из зон Френеля представляет собой эллипсоид вращения. Отсюда, область пространства, существенно участвующая в распространении, также имеет форму эллипсоида вращения с фокусами в точках А и В (рис. 10.18.).

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                Практический интерес к понятию области пространства, существенно участвующей в распространении радиоволн, сводится к определению площади на поверхности Земли, в пределах которой формируется зеркально отраженный луч. Для образования зеркально отраженного луча необходимо, чтобы эта поверхность в соответствии с критерием Релея была достаточно ровной. Не менее важен случай, когда на пути волны находится отдельное препятствие в виде горы, холма, высотного сооружения и т.д.

Как следует из рис. 10.19., для того, чтобы препятствие не оказало существенного влияния на процесс распространения, необходимо, чтобы просвет Н между вершиной препятствия  и линией прямой видимости АВ не был меньше радиуса первой зоны Френеля. Отсюда возникает необходимость определения геометрических размеров существенной области.

Обратимся к рис. 10.20. По определению:

,                        (10.48)

где  n – номер n-ой зоны.Отрезки АС¢ и С¢В найдем из треугольника АС¢С и СС¢В:

,     .                                          (10.49)

Подставляя (10.49) в (10.48), получим:

откуда радиус n-ой зоны равен:

                               ,                                                 (10.50)

а радиус первой зоны определяется из условия:

.                                                   (10.51)

Максимальное значение радиуса первой зоны Френеля находится при условии . Тогда, если положить , то:

                     .                                       

          (10.52)

Примеры расчета максимального радиуса первой зоны Френеля приведены в таблице 10.3. для различных длин волн и расстояния между пунктами А и В, равного 10 км.

Таблица 10.3.

l (м)	100	10	1	0,1	0,01	0,001
b1 макс	500	160	50	17	5	1,6

Распространение радиоволн в холмистой местности. Часто приходится встречаться со случаями, когда передающие и приемные антенны находятся в пределах прямой видимости, однако сама трасса проходит над холмистой местностью. Особенно часто подобные условия возникают при строительстве радиорелейных линий связи.

С точки зрения распространения радиоволн степень пересеченности местности определяется соотношением между длиной волны и высотой холмов. Поэтому в диапазоне длинных и средних волн слабопересеченная местность обладает свойствами гладкой поверхности. Наоборот, в диапазоне УКВ холмы высотой порядка десятка или десятков метров придают местности свойства пересеченной.

С первого взгляда может показаться, что распространение радиоволн над холмистой местностью происходит, в принципе, по тем же законам, что и над ровной местностью, с тем отличием, что в то время, как над ровной местностью формируется один отраженный луч, в холмистой местности могут возникнуть несколько лучей в тех точках, где угол падения равен углу отражения (рис. 10.2.).

В действительности это не так, потому что отраженный луч формируется не в геометрической точке, а в пределах площади, ограниченной первой зоной Френеля, и в подавляющем числе случаев размеры вершин холмов значительно меньше площади первой зоны Френеля.