§ 2.11. Calcularea intensității câmpului electric în zona de umbră (difracție)
La începutul dezvoltării radiotehniei, când nu sa știut despre existența ionosferei, s-au făcut încercări de a explica penetrarea undelor radio dincolo de linia de vedere doar prin difracție. Soluția problemei propagării valului pământului în apropierea unei sfere semiconductoare sa dovedit a fi foarte complicată. A fost necesară rezolvarea ecuației de undă într-un sistem de coordonate sferice. Soluția într-o formă potrivită pentru calcule a fost obținută de G. Watson în 1918 pentru o suprafață bine conductivă (60 # 947; # 955; >> # 949;). Îmbunătățirea acestei soluții a fost realizată de T. Eckersley, BA Vvedensky și B. van der Pol, care au obținut formule pentru determinarea rezistenței câmpului electric la distanțe mari de la emițător.
Odată cu dezvoltarea tehnicilor VHF, propagarea undelor ultra-scurte dincolo de linia de vedere a încercat, de asemenea, să explice prin difracție. Mai târziu sa constatat că valorile relativ ridicate ale intensității câmpului electric se datorează influenței troposferei asupra propagării VHF.
În 1945, omul de știință sovietic VA Fock a obținut o expresie generală pentru puterea câmpului electric la locul de recepție, potrivită pentru orice distanță de la emițător. Cu toate acestea, determinarea intensității câmpului prin formula lui Fock este legată de calcule complexe, deoarece această formulă este o serie care converge slab la distanțe mici față de emițător [6].
Pentru distanțe semnificative, în regiunea umbrei, atunci când proeminența Pământului protejează punctul de recepție, se poate lua în considerare numai primul termen al seriei și intensitatea câmpului calculată din formula
unde E0m este determinat de formula (1.8); F este factorul de atenuare.
Factorul de atenuare este produsul a trei funcții:
Aici U (x) este o funcție care depinde de distanța și parametrii electrici ai solului; V (y1), V (y2) sunt funcții care depind de creșterea antenei de transmisie și recepție. Parametrii x, y1. y2 sunt definite de următoarele expresii:
Pentru a determina funcțiile U și V de la parametrii calculați x, y1. y2 există grafice prezentate în Fig. 2,35 și 2,36.
Fig. 2.35. Graficul pentru determinarea funcției de atenuare U (x)
Fig. 2.36. Graficul pentru determinarea funcției de înălțime a antenelor V (y)
Calculul pentru aceste grafice se efectuează în principal pentru banda VHF, unde sunt folosite antene deasupra suprafeței Pământului. Calcularea intensității câmpului în benzile lungi, medii și chiar scurte, când antenele se află în apropierea Pământului, este simplificată, deoarece V (y1) = V (y2) = 1.
Pentru a determina intensitatea câmpului în zona de difracție cu antenele situate în apropierea Pământului, sunt grafice ale Comitetului Internațional Radio consultativ (CCIR), construit pe baza calculelor de difracție cu formulele (fig. 2.37).
Fig. 2.37. Graficele CCIR pentru determinarea intensității câmpului în zona de difracție
Graficele prezintă intensitatea câmpului distanței pentru diferite lungimi de undă și diferiți parametri electrici ai pământului (suprafață, la o putere transmițător de 1 kW. Pentru determinarea intensității câmpului electromagnetic pentru o anumită putere transmițător de intensitate a câmpului necesar, determinat din grafic, înmulțit cu valoarea
Din grafice se poate vedea că intensitatea câmpului din zona de difracție scade exponențial cu distanța, adică mult mai rapidă decât în cazul propagării voinței deasupra unei suprafețe terestre plate. Prin urmare, intensitatea câmpului din zona de difracție este puternic slăbită. Forța câmpului este cu atât mai mare este valul, deoarece cu o lungime de undă în creștere, în primul rând, influența obstacolului - sfericitatea Pământului și, în al doilea rând, absorbția de valuri pe suprafața semiconductoare a Pământului.
Încercați întrebări pentru capitolul 2
1. Care sunt valorile medii ale conductivității solului și a mării?
2. În ce rază de unde radio predomină densitatea curenților de deplasare de pe suprafața pământului peste densitatea curenților de conducere?
3. Derulați relația care conectează viteza de fază a propagării valurilor Un coeficient de fază # 946; într-un mediu semiconductor. Care este raportul pe care îl are acest raport pentru banda VHF?
4. Undele plane cu o frecvență de 500 și 5 MHz trec pe o distanță de sol de 10 m. De câte ori se vor schimba amplitudinile acelui și celorlalte valuri? Cum se vor schimba fazele undelor?
5. De câte ori se va schimba coeficientul de reflexie a undelor orizontale polarizate cu o lungime de 30 cm și 30 m atunci când acestea cad în mod normal (# 952; = 0) pe o suprafață uscată și pe un sol mlaștos?
6. Se determină variația amplitudinii și fazei a lungimii undei polarizate în plan vertical de 10 cm, cu reflexia din sol umed, la un unghi de 60 ° la 10 m de la suprafață, comparativ cu amplitudinea și faza undei incidente aproape de suprafață.
7. Care este fenomenul unei reflecții totale și în ce condiții poate avea loc acest lucru?
8. De câte ori și de câte ori este distanța liniei de vedere - pe Pământ sau pe Lună, la aceleași cote ale antenei h1 = 12 m, h2 = 1 m.
Raza Pamantului este de 6370 km, raza Lunii este de 1.738 km.
9. Care sunt condițiile pentru aplicabilitatea formulei de interferență. În ce banda de unde radio calculul forței câmpului conduce la această formulă?
10. Desenați modelele de directivitate ale vibratoarelor verticale și orizontale ridicate la înălțimea h1 = 2 # 955; pe sol uscat.
11. Cum se va schimba modelul de radiații în cazul indicat la întrebarea 10, cu dublarea lungimii de undă (înălțimea h1 este aceeași)?
12. Cum se va schimba modelul de radiații în cazul indicat în întrebarea 10, cu o creștere a conductivității electrice a solului?
13. Care parte a suprafeței pământului are un efect semnificativ asupra propagării undelor radio dacă antenele sunt ridicate cu mult peste suprafața pământului?
14. În ce condiții putem calcula intensitatea câmpului folosind formula Vvedensky?
15. Ce explică dependența patrată a intensității câmpului la distanță în condițiile de aplicabilitate a formulei Vvedenskii?
16. Este posibil să se considere că suprafața Pământului este netedă dacă înălțimea neregularităților este de 16 cm, lungimea valului incident este de 8 cm, unghiul de incidență este de 60 °?
17. Care sunt componentele câmpului vibratorului vertical situat în apropierea suprafeței semiconductoare a Pământului?
18. Care este relația dintre componentele orizontale ale câmpului electric al undelor care se propagă deasupra solului umed și deasupra mării, cu # 955; = 500 m, presupunând că componentele verticale sunt egale?
19. Cum se va schimba intensitatea câmpului produs de un vibrator vertical care se află în apropierea suprafeței pământului când lungimea de undă este schimbată de la 20 la 200 m? Suprafața Pământului este un sol umed.
20. În ce intervale de lungimi de undă sunt antene cum ar fi un vibrator cu împământare utilizat?
21. În ce interval de lungimi de undă sunt afectate în mod semnificativ erorile în determinarea coordonatelor radiatorului cauzate de refracția țărmului?
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: