Распространение радиоволн в тропосфере, страница 5

        Опытным путем с помощью метеорологических наблюдений установлено,  что размеры неоднородностей таковы, что на них происходит диффузное рассеяннее дециметровых, сантиметровых и более коротких волн, включая оптический диапазон. Используя эффект рассеяния радиоволн на неоднородностях тропосферы, можно организовать регулярную радиосвязь на УКВ на расстояниях, значительно превышающих расстояние прямой видимости. Эти радиолинии получили название тропосферных или линий дальнего тропосферного распространения (ДТР).

Энергетический расчет тропосферной радиолинии. Механизм дальнего тропосферного распространения иллюстрируется рис. 11.7, на котором схематически показана тропосферная линия связи.

В точке А на высоте h₁ над по-верхностью Земли расположена пере-дающая антенна с коэффициентом на-правленного действия  D₁, а в точке В на высоте h₂ над поверхностью Земли – при-емная антенна с коэффициентом направленного действия D₂. Протяженность радиолинии составляет  r. Прямые АМ и BN представляют собой касательные к поверхности Земли, проведенные из точек расположения антенн. Все точки, расположенные над касательными плоскостями АМ и BN, обладают тем свойством, что они одновременно видны из пунктов расположения передающей и приемной антенн. Совокупность этих точек в пределах тропосферы образуют объем, называемый объемом рассеяния. Все неоднородности тропосферы, расположенные в пределах объема рассеяния и облучаемые передающей антенной, становятся источниками вторичного (рассеянного) излучения, которое воздействует на приемную антенну. Совершенно очевидно, что структура сигнала в пункте приема носит многолучевой характер. Из-за флуктуаций параметров неоднородностей в объеме рассеяния амплитуды и фазы вторичных лучей, приходящих в пункт приема, имеют случайный характер. Поэтому результирующий сигнал, воздействующий на приемную антенну, имеет интерференционный характер, т. е. амплитуда и фаза сигнала флуктуируют, вызывая явление, называемое замиранием.

      Определим мощность на входе приемника, создаваемую вторичным излучением из объема рассеяния. Выберем произвольную точку в объеме рассеяния Q. Прямые  AQ и QB образуют угол  q, называемый углом рассеяния. Для простоты будем считать, что все точки объема рассеяния находятся в пределах максимума диаграмм направленности антенн. Плотность потока в точке Q равна:

         ,  .                                 (11.14)

       Мощность вторичного излучения единицы объема рассеяния с центром в точке Q равна:

,  Вт,                               (11.15)

где  s (q) – эффективная удельная площадь единицы объема рассеяния. Физический смысл этой величины заключается в том, что единичный объем, являющийся источником вторичного излучения, заменяется некоторой эквивалентной поверхностью, излучающей такую же мощность как и исходный объем в направлении точки В.

      Плотность потока в месте расположения приемной антенны равна:

,   Вт.                              (11.16)

      Мощность, извлекаемая приемной антенной из окружающего пространства, равна:

,                          (11.17)

где  S_2эфф – эффективная площадь приемной антенны, которая определяется из формулы:

                               ,                                    (11.18)

         Для определения мощности, создаваемой всем объемом рассеяния, необходимо проинтегрировать выражение( 11.17) по объему  V:

                              ,                          (11.19)

без заметной погрешности можно положить . Тогда:

                     ,          Вт.                           (11.20)

       Формула (11.20) может быть записана в иной форме:

                         ,                                           (11.21)

где   F – множитель ослабления.

       Отсюда множитель ослабления F равен :

                                           .                                          (11.22)