Материал: 1221

30

основное внимание уделяется закономерностям распространения земной волны на пути от точки передачи до точки приема.

Определение поля излучателя, расположенного в атмосфере вблизи земной поверхности, с учетом реальных свойств Земли и атмосферы представляет собой чрезвычайно сложную задачу. Для облегчения ее решения вводят некоторые упрощения. Поверхность Земли считают электрически однородной, сферической и идеально гладкой. Электрические параметры атмосферы (воздуха) принимают такими же, как и параметры свободного пространства.

Поле земной волны можно считать результатом суперпозиции полей, созданных вторичными источниками, которые возбуждены первичным полем в воздухе и земле. Полупроводящие свойства Земли приводят к оттоку энергии волны из воздуха в почву. Сферическая земная поверхность является препятствием, которое земная волна огибает при распространении за линию горизонта. Процесс огибания – процесс дифракции радиоволн вдоль сферического препятствия приводит к дополнительным потерям по сравнению со случаем распространения радиоволн над плоской поверхностью.

Полное решение задачи дифракции радиоволн для сферической идеально гладкой Земли с однородными электрическими параметрами и однородной атмосферы получено В.А.Фоком в 1945 г.

Вданном разделе не приводятся вывод и запись формулы для расчета напряженности поля земной волны. Отметим только, что эта формула представляет собой бесконечный ряд по специальным функциям Эйри и расчеты по ней весьма громоздки. В ряде случаев встречающихся на практике, общую дифракционную формулу Фока можно упростить или вместо нее использовать другие, более простые методы расчета поля.

Для практических расчетов общее решение дифракционной задачи можно разделить на несколько частных. Критерием для применения частных решений служат высота подъема антенн над поверхностью Земли и длина радиолинии (расстояние от пункта передачи до пункта приема). Оба параметра определяют степень затенения земной поверхностью пространственных зон Френеля, а, следовательно, и закон затухания поля в процессе дифракции.

Взависимости от высот расположения антенн различают два класса задач. К первому классу относят задачи, в которых высота поднятия антенн h

>>. Это, так называемые, высоко поднятые антенны, что на практике характерно при работе в диапазоне УКВ и с некоторыми ограничениями в диапазоне КВ. Второй класс задач рассматривает процесс дифракции радиоволн

при низко расположенных антеннах, когда h << . Этот случай характерен для работы в диапазонах СВ и ДВ.

Вдоль пути распространения земной волны в зависимости от степени освещенности точки приема излучением передающей антенны выделяют три области (зоны): освещенную (I), полутени (II) и тени (III), как показано на рисунке 3.1. Термин «освещенная зона» имеет прямой смысл только при высоко

31

поднятых антеннах. При низко расположенных антеннах область, прилегающую к передающей антенне, называют зоной «приближения плоской Земли», поскольку в пределах этой зоны поверхность Земли можно приближенно считать плоской.

Рисунок 3.1 - Зоны освещенности

Наиболее просто рассчитывается напряженность поля в освещенной зоне при высоко поднятых антеннах, когда влияние Земли сводят к интерференции в точке приема прямой и отраженной волн. При низко расположенных антеннах на сравнительно небольших удалениях от излучателя некоторые упрощения расчетов достигаются благодаря тому, что поверхность Земли считают плоской.

Отметим, что при оценке условий распространения земной волны в случае h >> часто сравнивают длину радиолинии r с предельным расстоянием прямой видимости rПР (рисунок 3.2). Высоты поднятия антенн на передаче и приеме h1, h2 << aЗМ, где aЗМ = 6370 км – радиус Земли, поэтому величина rПР, отсчитываемая по дуге большого круга, приближенно равна прямой

При обычных высотах поднятия антенн (порядка нескольких десяткой метров) предельное расстояние прямой видимости составляет несколько десятков метров (как правило, не более 50…60 км).

Таким образом, в случае h >> деление пути распространения земной волны на зоны производят следующим образом: r < rПР – освещенная зона; r rПР – зона полутени; r > rПР – зона тени.