Распространение мириаметровых и километровых радиоволн

Страницы работы

9 страниц (Word-файл)

Содержание работы

                                  13.1.

Особенности распространения мириаметровых и километровых радиоволн.    

13.2

Расчет напряженности поля.

 


13. Распространение мириаметровых и километровых радиоволн

Обсуждаются особенности распространения мириаметровых и километровых радиоволн, физические явления при их распространении и методика расчета напряженности поля.


 


13.1.  Особенности распространения  мириаметровых

 и километровых радиоволн

Исследуются физические особенности распространения мириаметровых и километровых радиоволн.

 


Радиоволны очень низких и низких частот (соответственно называемые мириаметровыми и километровыми волнами) занимают диапазон частот 3∙104 – 3∙105 Гц (НЧ) и 3∙103 – 3∙104 Гц (ОНЧ). Эти частоты соответствуют длинам волн от 105 до 103 м. Применительно к радиовещанию радиоволны этого диапазона традиционно называются также сверхдлинными (СДВ) и длинными волнами (ДВ). Для удобства в дальнейшем будем придерживаться последней терминологии.

В пределах всего диапазона модуль отношения плотности тока проводимости к плотности тока смещения в почве много больше единицы, благодаря чему поверхность Земли ведет себя как высокопроводящая среда. По этой причине длинные и сверхдлинные волны испытывают лишь незначительное проникновение в глубь Земли при распространении вдоль ее поверхности.

Благодаря большой длине эти волны хорошо огибают сферическую поверхность Земли, и их распространение описывается законами дифракции. Как следует из рис.13.1., препятствием для поверхностной волны является сегмент, ограниченный хордой АВ.

Подпись:  
Рис. 13.1.  Влияние сферичной земной поверхности на распространение радиоволн

Если отношение высоты сегмента к длине волны много меньше единицы, то кривизной Земли можно пренебречь, и расчет множителя ослабления вести по формуле Шулейкина – Ван дер Поля (13.1). В противном случае расчет прово-дится с учетом сферичности Земли.

Определим область применимости формулы Шулейкина – Ван дер Поля. Относительная высота сегмента  (рис. 13.1.) определяется из формулы:

,            (13.1)

где  θ – геоцентрический угол, который можно определить из формулы:

                     ,                                          (13.2)

где  а – радиус Земли, r – в км.

Подпись:  Рис. 13.2. К расчету области применимости формулы Шулейкина-Ван дер Поля

На рис. 13.2. приведены результаты расчета относительной высоты сегмента  h  для радиотрасс различной протяженности в диапазоне длин волн от 103 м до 105 м, откуда следует, что область применимости формулы Шулейкина – Ван дер Поля в зависимости от длины волны колеблется от 100 до 800 км.

.

Подпись:  

Рис. 13.3.  Поле ионосферной волны имеет существенное значение только на расстоянии в несколько сотен километров от передающей антенны


Начиная с расстояний 300 – 400 км, кроме поверхностной волны, присутствует волна, отраженная от ионосферы. Отсутствие ионосферной волны на более близком расстоянии от передатчика определяется диаграммой направленности передающей антенны в вертикальной плоскости, которая с достаточной точностью повторяет форму диаграммы направленности диполя Герца (рис.13.3.).

Для отражения от ионосферы длинных и сверхдлинных волн требу-ется электронная концентрация, не превышающая величины 103 эл/см3. Поэтому в дневное время эти волны способны отражаться от нижней границы слоя D, а в ночное время – от нижней границы слоя Е, не проникая в глубь слоя и не испытывая при этом значительного поглощения.

С увеличением расстояния доля ионосферной волны увеличивается, и на расстоянии около 700 – 1000 км поля поверхностной и пространственной волн становятся примерно равными. На расстоянии свыше 3000 км пространственная волна приобретает доминирующее значение.

Испытывая незначительное поглощение в почве и ионосфере, пространственная волна распространяется между двумя полупроводящими поверхностями как в сферическом диэлектрическом волноводе. Как и во всяком волноводе, для этих волн существует критическая длина волны. Она имеет тот же порядок, что и высота нижней границы отражающего слоя, т.е. около 100 км. Таким образом, волны с длиной свыше 100 км между поверхностью Земли и ионосферой распространяться не могут.

Сферическая форма волновода вызывает особенность распространения, известную как “эффект антипода”. Этот эффект заключается в возрастании напряженности поля в точке, расположенной на противоположном конце диаметра Земли, проведенного через передающую антенну. Первоначально рассмотрим случай (рис.13.4.), когда обе стенки волновода являются идеально проводящими.

Подпись:  

Рис. 13.4. К пояснению эффекта антипода

Предположим, что плотность потока энергии волны постоянна по всей высоте волновода. Учитывая, что в диапазоне длинных и сверхдлинных волн применяются антенны, не имеющие направленных свойств в горизонтальной плоскости, запишем выражение для вектора Пойнтинга в точке В:

Похожие материалы

Информация о работе