Распространение радиоволн вблизи поверхности Земли. Изучение закономерностей распространения радиоволн вблизи поверхности Земли

этом ее электромагнитные параметры, форма, рельеф существенно влияют на уровень сигнала в точке приема.

Цель работы

Целью работы является изучение закономерностей распространения радиоволн вблизи поверхности Земли. В данной работе рассматривается плоская земная поверхность, что допустимо в пределах 20% зоны прямой видимости. В работе необходимо исследовать влияние геометрических параметров радиолиний и электромагнитных характеристик земной поверхности с помощью виртуальной лабораторной установки.

Краткие теоретические сведения

Электромагнитные свойства любой среды, в том числе и поверхности Земли, характеризуются относительной диэлектрической проницаемостью - e, удельной проводимостью - s и относительной магнитной проницаемостью - m. За редким исключением, все виды земной поверхности являются немагнитными материалами, для которых m 1. Экспериментально установлено, что электрические параметры почв определяются в основном их влагонасыщенностью. Она меняется в течение года, а в зимний период при отрицательных температурах вода превращается в лед.

Влияние земной поверхности проявляется в появлении отраженной электромагнитной волны. Направление движения падающей волны указывает ее вектор Пойнтинга - П_пад. При ее падении под углом скольжения – θ к земной поверхности образуется отраженная волна. Ее направление движения показывает вектор Пойтинга – П_отр, рисунок 3.1.

Отношение комплексных амплитуд напряженностей электрических полей отраженной и падающей волн называется коэффициентом отражения:

Коэффициент отражения зависит от вида поляризации падающей волны.

Зависимость модуля коэффициента отражения для горизонтально поляризованной волны является  - монотонной, а для вертикально поляризованной волны – немонотонной, она имеет минимум при некотором угле, называемом углом Брюстера.

Рисунок 3.1 – Отражение волны от поверхности Земли

Порядок проведения лабораторных исследований

Виртуальная лабораторная установка позволяет варьировать как геометрические, так и электрические параметры радиолиний и земной поверхности. Для проведения исследований:

1.  Запустить лабораторную установку – папка РРВ-АФУ - файл VI-111, ознакомиться с органами управления, рисунок 1.1;

Рисунок 1.1 – Окно программы

2. Выполнить исследования в соответствии с выбранным вариантом. Исходные параметры для каждого исследования представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1 – Исходные данные для исследования распространения радиоволн над поверхностью Земли

3. Исследовать отражение волны от поверхности Земли при различных видах поляризации волны:

-  установить длину волны – λ, удельную проводимость - s и относительную диэлектрическую проницаемость - e в соответствии с выбранным вариантом, таблица 3.1;

-  установить горизонтальную поляризацию. Замерить по точкам с помощью курсора на левом индикаторе страницы «Коэффициент отражения» зависимость коэффициента отражения от угла скольжения. Данные свести в таблицу 3.2;

Таблица 3.2 - Зависимость коэффициента отражения от угла скольжения (горизонтальная)

-  замерить по точкам с помощью курсора на правом индикаторе страницы «Коэффициент отражения» зависимость фазы коэффициента отражения от угла скольжения. Данные свести в таблицы 3.3;

Таблица 3.3 - Зависимость фазы коэффициента отражения от угла скольжения (горизонтальная)

-  установить вертикальную поляризацию. Замерить по точкам с помощью курсора на левом индикаторе страницы «Коэффициент отражения» зависимость модуля коэффициента отражения от угла скольжения. Данные свести в таблицу 3.4;

Таблица 3.4 - Зависимость коэффициента отражения от угла скольжения (вертикальная)

-  замерить по точкам с помощью курсора на правом индикаторе страницы «Коэффициент отражения» зависимость фазы коэффициента отражения от угла скольжения. Данные свести в таблицу 3.5;

-  построить графики зависимостей, прилагается файл Excel

Таблица 3.5 - Зависимость фазы коэффициента отражения от угла скольжения (вертикальная)

4. Исследовать распределение поля по расстоянию:

-  не изменяя длину волны – λ, удельную проводимость - s и относительную