Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Строение атмосферы Земли (АЗ)

В АЗ различ. три слоя, влияющих на распростр. р/волн: тропосферу (ТС), стратосферу (СС) и ионосферу (ИС). Четких границ между слоями нет, и они и зависят от времени/географии.

ТС - приземной слой атмосферы до высоты 10-15 км. ТС – однородная смесь газов и водяных паров, особенности - постоянство N₂ и O₂ и равномерное падение темпер.: ≈1˚ С на 200 м вверх. Верх. граница - по прекращ. уменьш. температуры.

Траектория распространения земных р/волн в ТС искривляется из-за дифракции (преломления в зависимости от частоты колебаний и состояния ТС). Распространение ТС р/волн обуславл. рассеиванием/отражением их от неоднородностей ТС, Они представляют собой области в которых диэлектрическая проницаемость отличается от окружающей тропосферы.

Капли воды в виде дождя и тумана в ТС приводят к затуханию р/волн вследствие их поглощения или рассеивания.

Выше тропосферы до высоты 60 км располагается СС. Она отличается значит. меньшей плотностью воздуха и законом изменения температуры по высоте. На распростр. р/волн СС влияет аналогично ТС, но в меньшей степени из-за малой ρ.

ИС - ионизированную область атмосферы от 50-60 км до 15-20 тыс. км. На распростр. р/волн существенно влияет лишь часть ионосферы, верхней границей которой считается 1000-1500 км. Особенность ИС - наличие в ней свободных электронов и ионов возникающих в результате ионизации молекул и атомов верхних слоев атмосферы. Основным источником ионизации является солнце излучающее широкий спектр ЭМ.

На высоте >300 км атмосфера полностью ионизирована. Ионизированная газовая оболочка Земли простирается до высоты 20 тыс. км.

13. Факторы, влияющие на распространение р/волн.
Диэлектрич. проницаем. и проводим. земной поверхности

Средой распростр. р/волн м.б. как естественная трасса (земн. поверхность, атмосфера или космич. простр-во), так и искусств. Естеств. среда не поддается управлению, пути распростр. р/волн по ним имеют вид: (рис.13-1).

Р/волны распростр. в непосредственной близости Земли – земные (1). Наиб. заметное влияние на распростр. р/волн в атмосфере оказывают тропосфера (ТС) и ионосфера (ИС).

Распространение ТС р/волн (2) идет за счет рассеяния и отражения от неоднородностей ТС, аналогично распростр. и ИС р/волны (3). Радиоволны (4),(5) используются для р/линий Земля-космос, космос-космос и не имеют особого названия.

Земная поверхность сущ. влияет на распростр. земных р/волн. Ее влияние хар-тся диэлектрической проницаемостью ε и проводимостью γ. Для земной поверхности однородной по глубине характерно постоянство ε и γ во всем диапазоне р/волн длиннее метровых. Наиб. значение ε и γ имеют жидкие среды, а сухая почва, лед, снег, имеют относит. малые значения ε и γ. Колич. потери энергии хар-тся коэф. поглощения α≈6πγ/√ε.

Если ЭМ волна падает на гладкую поверхность Земли, то она частично отражается от границы раздела сред и частично переходит в глубь второй среды. При отражении волн может меняться ее поляризация, а преломленная часть волны поглощается средой. Отражение р/волн от ровной плоской поверхности подчиняется закону геометр. оптики. Если поверхность земли не ровная, то они отражаются в различных направлениях, в том числе и в обратном.

14. Факторы, влияющие на распространение радиоволн. Рефракция и ее виды. Диспергирующие среды. Замирания*

Рефракция (Р.) возникает при распределении р/волн в ТС, когда наблюд. искривления траектории волны, степень искривления и направления волны зависят от состояния ТС. Явление Р. объясняется изменением диэлектрич. проницаемости e и показателя преломления ТС с высотой.

Различают положительную ТС рефракцию (ПР) (угол преломления увеличивается с высотой, dn/dh<0) и отрицательную (ОР) (dn/dh>0). При ПР есть три случая: 1) нормальная (НР); 2) критическая (КР); 3) сверхрефракция (СР).

При НР траектория р/волн искривляется в сторону земной поверхности, что приводит к увеличению дальности р/линии. При некоторых условиях искривление такое, что р/волна распространяется ║ земле на постоянной высоте – критическая Р. При резком убывании коэф. преломления с высотой происх. полное внутр. отражение р/волны от тропосферы, и она возвращается на землю - явление сверхрефракции.

(см. оборот) Тропосферный волновод возникает когда область СР занимает значит. расстояние над земной поверхностью и волна (УКВ диапазон) распространяется путем последовательного чередования: рефракции в тропосфере и отражения от земли.

Влияние ионосферы на распространение радиоволн обуславливается двумя основными факторами - наличием неоднородностей (области, электронная плотность в которых отличается от среднего значения на данной высоте) и относительно высокой концентрацией электронов. Наличие в ионосфере электронов и ионов определяет величину диэлектрической проницаемости (ДП), от которой зависит затухание ионосферных волн. ДП ионизированного газа всегда <1 и зависит от частоты радиоволны ε≈1-81*Nэ/f², где f- рабочая частота, Nэ – электронная плотность.

При некотором значении Nэ ДП=0, частота f₀ при которой ε=0 - собственная частота ионизированного газа. В этом случае формула имеет вид: e=(f₀/f)².

При f<f₀ ДП<0, т.е. р/волны в ионизированной среде не распространяются. Т.к ДП ионизированного газа зависит от частоты колебаний, то среды, в которых скорость распространения радиоволн зависит от частоты называются диспергирующими.

Параметры ТС и ИС флуктуируют во времени, что приводит к случайным изменениям амплитуды и фазы радиосигнала и вызывает их искажение, это явление - замирания.

15. Распростр. р/волн; ближн. и дальн. замирание поля*

Поверхностные волны ДВ-диапазона стабильно распространяются на большие расстояния (2,5-3 тыс. км) мало завися от времени суток/года. Они мало затухают вдоль гористых и водных поверхностей. Однако, на них сильно влияют атм. и промышл. помехи, поэтому этот диапазон р/волн используется ограниченно и только для р\вещания.

Поверхностные волны СВ-диапазона распростр. на расст. до 10³ км, ночью – дальше за счет ионосферных волн (ИВ). Длина пути ИВ меняется по случ. закону при изменении эл. плотности ионосферы, поэтому меняется разность фаз волн, приходящих в точку приема (т.В). Если разность фаз земной и ИВ =0, то сигнал максимален, это ближнее замирание поля.

(оборот) Дальнее замирание возникаетв случае прихода в некоторую точку т.С ионосферных волн путем одного (кривая 3) и двух (кривая 3) отражений. Замирание тем глубже и чаще, чем короче длина волны. Ср. длит. замираний в диапазоне СВ 1-10 сек.

СВ имеют l=100-1000 м и могут распространяться как земными, так и ионосферными волнами. Земные р/волны СВ-диапазона испытывают значительные поглощения в полупроводящей поверхности Земли, что ограничивает их распространение расстоянием 500-700 км. Ионосферные р/волны СВ-диапазона могут распространяться на гораздо большие расстояния ночью.

Для борьбы с замираниями на передающей стороне р/линии применяют спец. антенны, у которых максимум излучения прижат к земной поверхности. В этом случае зона ближних замираний удаляется от передатчика, а дальнее замирание вообще не возникает. В р/приёмных устройствах для борьбы с замираниями применяется автоматическая регулировка усиления, которая обеспечивает поддержание постоянного уровня сигнала на выходе несмотря на значит. колебания напряжения на входе.

(рис.15-2)

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 Следующая ⇒