Особенности распространения радиоволн. Основные определения и электрические параметры антенн, страница 11

Аналитическое выражение для множителя ослабления поля земной волны включает в себя параметры радиолиний: длину трассы r, длину волны излучения l, а также параметры почвы: относительную диэлектрическую проницаемость e и проводимость s.

Модули множителя ослабления |F| земной волны для двух поляризаций вертикальной и (для сопоставления) горизонтальной и ряда значений параметра Q = e/60ls приведены на рис. 2 в логарифмическом масштабе. Здесь по оси абсцисс отложен удвоенный модуль так называемого численного расстояния:

2x =  — для вертикальной поляризации

2x = — для горизонтальной поляризации.

Как видно из графика, при малых значениях 2х кривые приближаются к значению |F|=1, т. е. поле земной волны убывает примерно по закону обратной пропорциональности от расстояния.

Для 2x > 50 множитель ослабления принимает вид: |F| —1/2x. Это выражение было впервые получено академиком Шулейниным М.В. Тем самым для больших численных расстояний напряженность поля земной волны убывает значительно сильнее — обратно пропорционально квадрату расстояния.

Большое значение для рассматриваемой темы имеет тот факт, что для вертикальной поляризации при увеличении проводимости земли или длины волны излучения величина х уменьшается (при прочих равных условиях), а множитель ослабления, как следствие этого, растет. Это происходит потому, что уменьшается глубина (в долях l) проникновения высокочастотной энергии в землю и снижаются потери в ней. Что касается горизонтальной поляризации волны, то здесь величина х для тех же параметров земли и расстояний значительно больше, а множитель ослабления значительно меньше, чем в случае вертикальной поляризации. В пределе (при идеальной проводимости земли s = ¥) для антенн с вертикальной поляризацией напряженность поля удваивается  по  сравнению  с  напряженностью  поля  свободного  пространства.

Электрические параметры земли зависят от ее состава, влажности и температуры. Значения относительной диэлектрической проницаемости e и проводимости s основных видов почв (грунтов) и воды приведены в табл. 1. Ими можно воспользоваться для оценок численного расстояния 2х и значений множителя ослабления |F| по рис. 2, учитывая местные условия. Это тем более правомерно, что наиболее определяющими являются концевые участки трассы, на которых расположены антенны.

Рассмотренные закономерности свидетельствуют в пользу применения полей и соответственно антенн вертикальной поляризации для передачи сигналов земной волной.

Табл.1

МЕТОД ЗЕРКАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ОЦЕНОК ЛИНЕЙНЫХ АНТЕНН

Нередко антенны располагаются вблизи достаточно хорошо проводящих поверхностей. Наличие этих поверхностей приводит к изменению напряженности поля в точке приема по сравнению с напряженностью в той же точке при отсутствии проводящих поверхностей. Во многих случаях при расчете напряженности поля реальные поверхности можно заменить идеально проводящими. Проволочные антенны, как правило, являются некоторой совокупностью симметричных или несимметричных вибраторов (диполей или штыревых антенн). Поэтому целесообразно для выяснения основных закономерностей рассмотреть влияние идеально проводящей поверхности на поле расположенного вблизи неевибратора. Это влияние оценивают с помощью метода зеркального отображения. Суть метода заключается в замене проводящей поверхности, над которой расположен реальный вибратор (излучатель), фиктивным вибратором. Фиктивный вибратор представлят собой зеркальное отображение реального (рис. 3).