Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
256
Рис. 1. а — рефракция радиоволн в плоскослоистой среде с grad п < 0; б — зависимость квадрата амплитуды напряжённости электрического поля радиоволны от высоты к.
никать в область геом. тени. На границе области геом. тени образуется сложное распределение волновых полей. Дифракция радиоволн возникает при наличии на нх пути препятствий (непрозрачных нлн полупрозрачных тел) и особенно существенна в тех случаях, когда размеры препятствий сравнимы с X.
Если Р. р. происходит вблизи резкой границы (в масштабе X) между двумя средами с разл. электрич. свойствами (напр., атмосфера — поверхность Земли илн тропосфера — ниж. граница ионосферы для достаточно длинных волн), то прн падении радиоволн на резкую границу образуются отражённая и преломлённая (прошедшая) радиоволны. Если отражение происходит от границы проводящей среды (напр., от поверхностного слоя Землн), то глубина проникновения в него определяется толщиной скин-слоя.
В неоднородных средах возможно волноводное распространение радиоволн, прн и-ром происходит локализация потока энергии между определ. поверхностями, за счёт чего волновые поля между иими убывают с рас-стоинием медленнее, чем в однородной среде (атм. волновод). В средах с плавными неоднородностями локализация связана с рефракцией, а в случае резких границ — с отражением.
В среде, содержащей случайные локальные неоднородности, вторичные волны излучаются беспорядочно в разл. направлениях. Рассеянные волны частично уносят энергию исходной волны, что приводит к её ослаблению. При рассеянии на неоднородностях размером
I <? X (т. н. рассеяние Рэлея; CM. Рассеяние света) рассеянные волны распространяются почти изотропно. В случае рассеяния на крупномасштабных прозрачных неоднородностях рассеянные волны распространяются в направлениях, близких к исходной волне. При X ж I возникает сильное резонансное рассеяние.
Влияние поверхности Земли иа распростраиеине радиоволн определяется как электрич. параметрами е и о грунтов и водных пространств, образующих земную .кору, так и структурой поверхности Земли, т. е. её кривизной и неоднородностью. Р. р.— процесс, захватывающий большую область пространства, но наиб, существ, роль в Р. р. играет область, ограниченная поверхностью, имеющей форму эллипсоида вращения, в фокусах к-рого А и В на расстоянии г расположены передатчик и приёмник (радиотрасса, рнс. 2). Большая ось эллипсоида равна г + А,(я/4), малая ось определяется размерами первой Френеля зоны в. » VXr 12. Ширина трассы уменьшается с убыванием А.. Если высоты Z1 н Z2, на к-рых расположены антенны передатчика и приёмника над поверхностью Землн, велнки по сравнению с X., то эллипсоид не касается поверхности Земли и она не влияет на Р. р. (рис. 2, а). При понижении обеих или одной нэ конечных точек радиотрассы (или увеличении длины волны) поверхность Земли пересекает эллипсоид. В этом случае на Р. р. оказывают влияние электрич. параметры области поверхности Земли, ограниченной эллипсом сечения, вытянутым вдоль трассы. При сохранении условии Z1IX » 1 и ZiIk х» 1 в точке приёма возникает интерференция
Рнс. 2. Эллипсоидальная область пространства, существенная при распространении радиоволн (радиотрасса); А — излучатель; В — приёмник.
(земной волной), обусловлено проводимостью поверхности в этой области. Прн P.p. вдоль проводящей поверхности возникает поток энергии, направленный в проводящую среду и быстро затухающий по мере распространения в ней. Глубина проникновения радиоволны в земную кору определяется толщиной скин-слоя
d — L-J~с Х/о и, следовательно, увеличивается с увели-
2я 9
чеиием длины волны. Поэтому для подземной и подводной радиосвязи используются длинные и сверхдлннные радиоволны.
Выпуклость земной поверхности ограничивает расстояние, иа к-ром нз точки приёма В «виден» передатчик А (область «примой видимости», рис. 3). Однако
Рис. S. Дальность «прямой видимости» г ограничена выпуклостью земной поверхности; R0 — радиус Земли, Z1 и г, — высоты передающей А и приёмной В антенн соответственно.
радиоволны, огибая Землю в результате дифракции, могут проникать в область тени на большее расстояние ~ Y Kx <яо — радиус Землн). Практически в эту
область за счёт дифракции могут проникать только километровые и более длинные волны (рис. 4).
Рис. 4. График, иллюстрирующий связь дальности г распространения от величины W = 2 Olgl Е/Е, |. где E — напряжённость поля радиоволны в реальных условиях распространения с учётом огибания выпуклости земной поверхности (излучатель расположен на поверхности Земли); E, — напряжённость поля для разных частот без учёта дифракции.
400 IOOa 2000 г. «и
Фазовая скорость земных волн вблизи излучателя зависит от электрич. свойств. Однако на расстоянии в неск. X от излучателя уф ж с. Если радиоволны распространяются над электрнч. неоднородной поверхностью, напр, сначала над сушей, а затем над морем, то прн пе-
< ресечении береговой линии резко изменяются амплитуда
< и направление Р. р. (береговая рефракция, рнс. 5).
Ряс. 5. Изменение напряжённости электрического поля волны при пересечении береговой линии.
