книги из ГПНТБ / Левитский, Г. Е. Распространение радиоволн
.pdfКИЕВСКОЕ ВЫСШЕЕ ЗЕНИТНОЕ РАКЕТНОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОРДЕНА ЛЕНИНА КРАСНОЗНАМЕННОЕ УЧИЛИЩЕ
кML С. М. КИРОВА
/Г. Е. ЛЕВИТСКИЙ
УДК 621.371
2-15
Л36
У {
РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
Йзданиё училища
1973
КИЕВСКОЕ ВЫСШЕЕ ЗЕНИТНОЕ РАКЕТНОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОРДЕНА ЛЕНИНА
КРАСНОЗНАМЕННОЕ УЧИЛИЩЕ ИМЕНИ С. М. КИРОВА
І'.ЕЛЕВИГОКЙЙ
г
РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
Издание училища
1973
ОГЛАВЛЕНИЕ |
Стр. |
Введение |
3 |
Глава 1 |
|
Некоторые общие вопросы теории распространения радиоволн |
Но |
Глава П |
|
Атмосфера и ее влияние на распространение радиоволн |
131 |
Г-853624. |
Подписано к печати |
6.3.73г. |
За:<. бр. |
|||
Тип. ЩЗЗРИУ. |
Уч.-изд.л. |
10,416. |
Печ.л. |
15. |
||
|
Формат бумаги |
60 |
х SO |
1/16. |
|
|
РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
Введение
I. Распространение радиоволн - отрасль радиотехники
Область науки или^точнее, отрасль радиотехники, в ко
торой изучаются законы распространения радиоволн в земной атмосфере * и методы расчета напряженности поля этих волн, называется васптюстранеиисм радиоволн.
Напомним, что под радиоволнами понимаются электромаг
нитные волны длиной от десятков : километров до единиц мил лиметров.
Чтобы уяснить хотя бы в общих чертах . содержание
распространения радиоволн |
как области науки, необходимо |
раскрыть содержание термина |
'законы распространения радио |
волн."
Как известно, любой закон выражает существенные связи между явлениями или сторонам^ одного и того же явления. Какие же связи отображают законы распространения радиоволн?.
Строго говоря, в распространении радиоволн не огра ничиваются областью темной атмосферы, рассматривается так- ' распространение радиоволн как в .земле, так и в космичес
ком пространстве.Одна.кѳ основной материал этой отрасли науки все же относится к радиоволнам в' земной атмосфере.
з
6 распространении радиоволн рассматривается явление
распространения радиоволн в земной атмосфере. Полной и ис черпывавшей характеристикой радиоволн как частного случая электромагнитных волн является распределение напряженнос тей электрического -Б и магяитного-Н полей. Оно полно и исчерпывание в том смысл, что полноотьв удовлетворяет потребности практики. Поскольку Ё и Н-векторвые величины, обвчно изменявшиеся во времени по гармоническому закону, то сами они могут быть охарактеризованы амплитудами; на чальными фазами и ориентацией в пространстве. Следо вательно, радиоволны количественно характеризуются распределением амплитуд и начальных фаз ( совокупностью лучей) напряженностей поля, а также их поляризацией.
Из курса электродинамики известно, что распределе
ние напряженностей любого электромагнитного поля связано со свойствами источника поля (распределением сторонних токов*
■ полей), электрическими свойствами тел и сред (распреде лением их адектричеаких параметров), находящихся в вѳм, и частотой колебаний (длиной волны) напряиенностей .этого .
поля..
В условиях распространения радиоволн в земной ат
мосфере источникам! радиоволн являются передающие антенны,« телами н средами,находящимися в нх поле-земля, газы атмос
феры, |
а также |
частицы гндрометеорбв ( |
до для, |
снега, тума |
на, града). |
|
|
|
|
|
Следовательно,характеристики, радиоволн |
( распреде |
||
ление |
амплитуд, |
ориентация лучей и их |
поляризация) связаны |
|
с:
- формой г земной поверхности ( как .границы раздела сред.
4
находящихся в поле);
-электрическими парметрами земли;
-электрическими параметрами газов атмосферы;
-электрическими параметрами передающих антенн;
-плотностью частиц гидрометеоров и их электрическим* параметрами*
Резюмируя изложенное.можно утверждать, что законы распространения радиоволн отображают связи.сущест
вующие между величинами, характеризующими радиоволны, и величинами^характеризующими электрические свойства земли, земной атмосферы и передающих антенн..
Так как нас интересуют радиоволны, а взаимосвязанные
с ними явления мы рассматриваем в силу необходимости, то, естественно, явления, взаимосвязанные с распространением радиоволн, и стороны этих явлений будем именовать факторами, влияющими на распространение радиоволн.
Если следовать такой терминологии, то законы распрос транения радиоволн можно определить как законы, отобра жающие связи между величинами характеризующими радиовол ны (распределение амплитуд напряженностей поля, ориен тация. лучей и поляризация.), и факторами,влияющими на них ( форма земной поверхности, электрические параметры земли и атмосферы, параметры передающих антенн),
Заксіш. распространения радиоволн познаются различными методами: как математическим анализом идеализированных моделей распространения радиоволн, так и негіосредствен-
'иым измерением величин, характеризующих радиоволны в реальных условиях,с последующим обобщением их результа-
5 ,
TOB,
В соответствии |
Q этим законы распространения выражаются |
||
в различных формах; |
в виде математических соотношений |
||
( формул),графиков,', таблиц. |
|
|
|
Итак, мы уяснили,между какими величинами отображают |
|||
связи законы распространения радиоволн. |
Однако этого |
явно |
|
недостаточно для того, чтобы составить хотя бы общее пред |
|||
ставление о содержании распространения радиоволн как |
об |
||
ласти науки. Необходимо еще выяснить, каков характер |
связей, |
||
отображаемых законами распространения. |
Зайіемся этим вопросом. |
||
Поскольку процесс распространения радиоволн зависит от электрических двойств земли и атмосферы, то естественно' рассмотрение интересующего нас вопроса начать с краткого их описания.
2. Электрические свойства земли и атмосферы
Электрические свойства земли Заметим, что практически нас интересует лишь сравни
тельно узкий (толщиной порядка метров ) слой земли, при лежащий к ее поверхности. В дальнейшем речь будет идти шенно ,о нем.
Форма земной поверхности, являющейся границей раздела сред, оказывает влияние на ра9пространение радиоволн и в этом смысле может быть отнесена к электрическим характе ристикам.
Как известно, земная поверхность, строго говоря, представляет собой поверхность слоѵной формы. Оцнэко в
б
распространении радиоволн часто Земную поверхность полагают плоской ( "плоская земля") или сферической (Сферическая эемля"). Такое приближение во многих случаях приводит к удовлетворительный результатам. Лишь в специальных случаях поверхность земли рассматривается как слабо возмущенная плоская или сферическая поверхность, а еще реке-как совокуп ность плоских и сферических участков.
Поверхностный слой земли: электрически неоднородная
изотропная срзда с электрическими параметрами, лежащими в
Пределах: относительная диалектрическая проницаемость
&'= fyi~20 і проводимость |
|
-h -0 |
относитель |
ная магнитная проницаемость |
} і' ~ { |
. |
Рассматривая |
распространение радиоволн, землю чаще всего полаР&ьг элек трически однородной средой с некоторыми эффективными элек
трическими параметрами или кусочнО-однородной, состоящей
I
из конечного числа участков, в Пределах которых среда електрически: однородна, Опыт Подтверждает возможность такой идеализации.
Электрические свойства атмосферы
I
В отношении электрических свойств атиооферу делят на
трк области: тропосферу, стратосферу, и |
ионосферу |
(ри с,I,) |
||
Тропосфера-это слой атмосферы, прилежащий к земли, |
||||
высотой |
10-12 км. , Стратосфера - слой, |
лежащий над ТройИ-- |
||
сферой, |
выоота верхней границы которогонад поверхностью |
|||
земли равна 60-70 |
км. Над стратосферой расположена ионо |
|||
сфера, |
высота ее |
верхней границы порядка 1000 км, |
, |
|
7
Рис. /.
3-Ъемм, Т- mpo/wctpcpa,С Т- стратосфера, И -ионосфера, НИ несѵРнароднаста аомос/рері/,
Н Т- неадиароднос/na трогюсферы.
I
Тропосферазапоянена сиесью газов Сазот, кислород, углекислый газ, пары воды я др, ). В электрическом отно
шении эта смесь газов представляет электрически неоднород ное среду со слабо выраженной нёоднородностьп и ничтожно
малой проводимостью. |
|
|
Электрические параметры : |
~10)? (Т—0} |
• |
Важно отметить, что наиболее быстрое изменение параметров |
|
наблюдается в „вертикальном направлении, |
|
В ходе изучения распространения радиоволн |
і |
I тропосферу чаще всего считают свободным пространством. |
|
Это позволяет упростить исследования и в ряде случа-ев |
|
получить результаты, которые с достаточным приближением |
|
отображают реальное положение. Рассматривая специально влияние тропосферы на распространение радиоволн первую обычно полагают средой с радиально симметричным распреде
лением параметров, а в отдельных случаях - средой со '
случайными значениями параметров.
Электрические свойства стратосферу весьма близки к
свойствам свободного' пространства и поэтому в распростра нении радиоволн стратосферу всегда считают свободным пространством.
Ионосфера заполнена ионизированными газами. Источни
ками их ионизации, в первую очередь, являются ультрафиоле товое и корпускулярное излучения солнца.
Ионосфера электрически неоднородная среда с параметрами^^
6^ 0+ Ю ?0лгм • Характерной особенностью ионо
сфера является сильная зависимость ее электрических пара метров от частоты, времени суток и года. При чем с ростом частоты колебаний электрические параметры ионосферы приб
лижаются к электрическим параметрам свободного простран ства и уже по отношению к ультракоротким волнам ионосферу ножнр приближенно рассматривать как такое пространство.
1 Отмеченные свойства ионосферы связаны с наличием в ней свободных электронов и ионов и изменением их концентраций во времени и по высоте.
В распространении радиоволн ионосферу чаще всего рассматривают как сферически слоистую среду, а в отдельных случаях как область, 'заполненную плавающими ионизирован ными облаками.
3.Факторы, влияющие на распространение
радиоволн'1
Перейдем непосредственно к освещению вопроса