Распространение радиоволн в земных условиях Область пространства, существенно влияющая на распространение радиоволн.

Земная поверхность оказывает существенное влияние на распространении ЭМВ и даже при прямой видимости между антеннами. Это влияние наблюдается особенно при наличии препятствий.

.

Согласно принципу Гюйгенса каждую точку фронта волны следует рассматривать как источник новой сферической волны. Теоретически поле в точке М следует определять как сумму полей, созданных источниками, расположенными на всем фронте. Доказано, что на поле в точке М оказывает существенное влияние не весь фронт, а только его часть. Источники, расположенные на поверхности фронта, излучают волны в одной и той же фазе. Однако отдельные участки фронта находятся от точки М на разных расстояниях и волны от этих источников на этом пути r приобретают различные сдвиги фаз (2r.

Метод Френеля

Для суммирования полей фронт радиоволны разбивают на зоны таким образом, чтобы расстояния от соседних зон до точки приема М отличались на При этом сдвиг фаз между полями, созданными соседними зонами в точке М составляет 180 градусов. Эти зоны называют зонами Френеля. Зоны нумеруются так, как показано на рис. 2.2.

В точке М суммарное поле:

Е=Е1-Е2+E3-E4+… + (-1)ⁿ En , где n – номер зоны. Амплитуда поля Е, создаваемого каждой зоной, уменьшается по мере увеличения ее номера n, т.к. наибольшее излучение происходит по нормали к поверхности. Кроме того зоны с большим номером находятся на больших расстояниях от точки приема. При n=< 8 ошибка в определении Е не превышает 16% . При расчетах берутся только 8 зон Френеля. Область пространства, охватываемую первыми восемью зонами Френеля, называют областью, существенной для распространения радиоволн. Расчеты показывают, что Е ≈Е1/2

Суммарное поле в точке приема приближенно равно полю, создаваемому половиной первой зоны Френеля. Если ЭМВ распространяется через отверстие, равное половине первой зоны Френеля, то поле в точке приема такое же, как и при распространении радиоволны в пространстве свободном от препятствий. Если препятствие перекрывает прямой луч между передающей и приемной антеннами, то поле в точке приема создается оставшимися свободными от препятствий зонами Френеля. За счет этого волна огибает препятствие (дифракция). Чем больше длина волны, тем больше радиус зон Френеля, тем меньше их количество перекрывается препятствием. Поэтому поле дифракции возрастает с увеличением длины волны.

На правом рисунке показана область пространства, существенная для отражения ЭМВ. Аналогично рассматривают, если представить себе отверстие, через которое проходит ЭМВ. Имеется плоскость, закрывающая прохождение ЭМВ. По мере увеличения диаметра отверстия, поле в точке М будет возрастать и при диаметре отверстия, равном первой зоне Френеля, поле будет наибольшим. Но при диаметре, равном  поля, создаваемые в точке М будет отличаться на , т. е находиться в противофазе и напряженность поля будет наименьшей. Максимальные и минимальные значения напряженности поля в точке М будут при выполнении условия СОnМ – СОМ = n , где n – целое число, причем при n нечетных будут максимумы, при n четных – минимумы.

На плоскости зоны Френеля получаются в виде эллипсов, в фокусах которого находятся точки С и М. Так как в реальных условиях расстояние между точками передачи и приема всегда намного больше длины волны , то эллипсоиды значительно вытянуты. Минимальная область получается при разности хода, равном , а существенная при разности хода, равном (8-12)  /2/