|
| 50
100
500
1000
5000
h, м
0,03
0,78
3,1
78
310
7800
3,1х104
3,75х105
Рельеф земной поверхности также влияет на Р. р. Это влияние зависит от соотношения между высотой неровностей поверхности /г, горизонтальной протяжённостью l, Л и углом падения 9 волны на поверхность (рис. 7). Если выполняются условия:
[21342-10.jpg]
то неровности считаются малыми и пологими. В этом случае они мало влияют на Р. р. При увеличении б условия (2) могут нарушаться. При этом энергия волны рассеивается, и напряжённость поля в направлении отражённого луча уменьшается (возникают диффузные отражения).
[21342-9.jpg]
Высокие холмы, горы и т. п., кроме того, сильно "возмущают" поле, образуя затенённые области. Дифракция радиоволн на горных хребтах иногда приводит к усилению волны из-за интерференции прямых и отражённых от поверхности Земли волн (рис. 8).
[21342-11.jpg]
Рис. 8. Усиление радиоволн при дифракции на непологих неровностях.
Распространение радиоволн в тропосфере. Рефракция радиоволн. Земные радиоволны распространяются вдоль поверхности Земли в тропосфере. Проводимость тропосферы а для частот, соответствующих радиоволнам (за исключением миллиметровых волн), практически равна 0; диэлектрич. проницаемость Е и, следовательно, показатель преломления п являются функциями давления и темп-ры воздуха, а также давления водяного пара. У поверхности Земли n~ 1,0003. Изменение Е и п с высотой зависит от метеорологических условий. Обычно Е и п уменьшаются, а фазовая скорость v растёт с высотой. Это приводит к искривлению радиолучей (рефракция радиоволн, рис. 9). Если в тропосфере под углом к горизонту распространяется волна, фронт к-рой совпадает с прямой ав (рис. 9), то вследствие того, что в верхних слоях тропосферы волна распространяется с большей скоростью, чем в нижних, верхняя часть фронта волны обгоняет нижнюю и фронт волны поворачивается (луч искривляется). Т. к. п с высотой убывает, то радиолучи отклоняются к Земле. Это явление, наз. нормальной тропосферной рефракцией, способствует Р. р. за пределы прямой видимости, т. к. за счёт рефракции волны могут огибать выпуклость Земли. Однако практически этот эффект может играть роль только для УКВ, поскольку для более длинных волн преобладает огибание в результате дифракции. Метеорологич. условия могут ослаблять или усиливать рефракцию по сравнению с нормальной.
[21342-12.jpg]
Рис. 9. Искривление радиолучей в тропосфере в результате её неоднородности.
Тропосферный волновод. При нек-рых условиях (напр., при движении нагретого воздуха с суши над поверхностью моря) темп-pa воздуха с высотой не уменьшается, а увеличивается (инверсии температуры). При этом преломление в тропосфере может стать столь сильным, что вышедшая под небольшим углом к горизонту волна на нек-рой высоте изменит направление на обратное и вернётся к Земле. В пространстве, ограниченном снизу Землёй, а сверху как бы отражающим слоем тропосферы, волна может распространяться на очень большие расстояния (волноводное распространение радиовол н). Так же как в металлических радиоволноводах, в тропосферных волноводах могут распространяться волны, длина к-рых меньше критической (Лкр~0,085 d3/2, d-высота волновода в м, Лкр в см). Толщина слоев инверсии в тропосфере обычно не превышает ~50-100 м, поэтому волноводным способом могут распространяться только дециметровые, сантиметровые и более короткие волны.
Рассеяние на флуктуация х Е. Помимо регулярных изменений Е с высотой, в тропосфере существуют нерегулярные неоднородности (флуктуации) Е, возникающие в результате беспорядочного движения воздуха. На них происходит рассеяние радиоволн УКВ диапазона. Т. о., область пространства, ограниченная диаграммами направленности приёмной и передающей антенн и содержащая большое число неоднородностей е, является рассеивающим объёмом. Рассеяние приводит к флуктуациям амплитуды и фазы радиоволны, а также к распространению УКВ на расстояния, значительно превышающие прямую видимость (рис. 10). При этом поле в точке приёма В образуется в результате интерференции рассеянных волн. Вследствие интерференции большого числа рассеянных волн возникают беспорядочные изменения амплитуды и фазы сигнала. Однако среднее значение амплитуды сигнала значительно превышает амплитуду, к-рая могла бы быть обусловлена нормальной тропосферной рефракцией. Поглощение радиоволн. Тропосфера прозрачна для всех радиоволн вплоть до сантиметровых. Более короткие волны испытывают заметное ослабление в капельных образованиях (дождь, град, снег, туман), в парах воды и газах атмосферы. Ослабление обусловлено процессами поглощения и рассеяния. Каждая капля воды обладает значит. проводимостью и волна возбуждает в ней высокочастотные токи. Плотность токов пропорциональна частоте, поэтому значит. токи, а следовательно, и теплов |
