Распространение земных радиоволн, страница 12

         ,                        (10.57)

.                                (10.58)

Здесь  , где b₁ – радиус первой зоны Френеля в месте расположения препятствия.

На рис. 10.24. показана зависимость множителя ослабления F от параметра V.

Дифракцию у края препятствия испытывают не только прямые волны, излучаемые передающей антенной, но и волны, отраженные от Земли (рис. 10.25.).

Используя метод зеркальных изображений, определим поле в пункте В, которое является результатом интерференции четырех волн АМВ, А¢МВ, АМВ¢ и А¢МВ¢, каждая из которых претерпела дифракцию на вершине препятствия.

В общем случае наличие на пути волны экранизирующего препятствия приводит к дополнительному ослаблению поля в пункт приема. Степень ослабления определяется относительной высотой препятствия. Однако возможен случай, когда поле в пункте приема может значительно возрасти по сравнению с полем, рассчитанным по формулам, описывающим дифракцию волны вокруг гладкой сферической Земли. Этому явлению можно дать простое физическое объяснение. Для определенных значений длины волны расстояния между пунктами связи и относительной высоты экранизирующего препятствия может получиться так, что все четыре волны придут в пункт В в фазе. Имея примерно равные амплитуды, эти волны дадут учетверение поля по сравнению с полем одной волны. И самое главное, дифрагирующие на вершине препятствия волны испытывают потери только в результате дифракции, а потери в Земле – только в месте отражения волн, в то время как волна, распространяющаяся вокруг гладкой сферической поверхности Земли, испытывает поглощение на всем пути от А до В. Описываемый эффект может привести к резкому возрастанию поля в точке приема. В этом случае говорят, что произошло усиление сигнала за счет препятствия. Известны случаи, когда на трассе,  протяженностью 240 км, при высоте препятствия 1690 м “усиление” составило 80 дБ. Подобное явление иногда возникает на трассах радиорелейных линий связи, а так же на УКВ в условиях города, где экранизирующим препятствием являются высотные строения.

В настоящее время еще не разработано достаточно надежных аналитических методов расчета напряженности поля волны в условиях городских застроек. В связи с бурным развитием в последние десятилетия систем мобильной связи на УКВ (сотовая сеть, радиотелефон и т.д.) проблема расчета полей базовых станций стала особенно актуальной.

Учитывая сложный характер рельефа местности в черте больших городов, расчет напряженности поля, создаваемого базовой станцией, можно вести только лишь с помощью вероятностно-статистических методов с использованием эмпирических моделей. Наиболее известными моделями механизма распространения радиоволн в условиях пересеченной местности (включая городские застройки) являются модели У. Окамуры и В. Ли. В той и другой модели при расчете мощности на входе приемника вводятся опытным путем определенные коэффициенты, учитывающие характер местности.

                                Вопросы для самопроверки

1.  В чем заключается сущность метода зеркальных изображений?

2.  Какой смысл имеет понятие численного расстояния?

3.  Какова постановка задачи о распространении земной волны?

4.  Как выглядит структура поля земной волны в пункте приема?

5.  Что называют высокоподнятыми антеннами?

6.  Объяснить общий подход к решению задачи о расчете поля в случае поднятых антенн?

7.  Что называется расстоянием прямой видимости?

8.  Как учитывается кривизна Земли при расчете поля в случае поднятых антенн?

9.  Что называется зонами Френеля? 10.  Что из себя представляет область пространства, существенно участвующая в распространении? 11.  Что называется критерием Релея? 12.  Объяснить, в чем заключается физическая сущность явления «усиления» за счет препятствия?