- •Министерство общего и профессионального образования российской федерации
- •Е. М. Калабанов в.И.Юдин
- •Учебное пособие Воронеж 2000
- •Введение
- •1. Рассеяния и поглощение электромагнитных волн отдельной частицей
- •Каноническое уравнение эллипсоида имеет вид
- •Значение параметров формулы Дебая
- •Значения комплексных показателей преломления
- •2. Однократное взаимодействие оптических и миллиметровых волн с ансамблем частиц
- •З.Ослабление электромагнитного излучения атмосферными образованиями
- •3.1. Затухание в воздухе
- •3.2. Затухание в дымках, облаках, туманах и пыли
- •3.3. Ослабляющие свойства дождей
- •Среднее по сезонам года значение Hi, определяется из соотношений [18]
- •Значения параметров м, m1 и b для различных метеостанций
- •3.4. Ослабляющие свойства снегопадов
- •Классификация снегопадов по водности
- •Коэффициенты ослабления в дожде и снеге на разных частотах
- •4. Методы оценки ослабления волн вдоль траектории распространения
- •4.1. Приземные трассы
- •4.2. Наклонные трассы
- •5. Энергетический расчет приземных и наклонных трасс связи
- •5.1. Ослабление оптического излучения на приземных трассах
- •Отношения коэффициентов ослабления в миллиметровом и оптическом диапазонах волн
- •5.2. Ослабление оптического излучения на наклонных трассах
- •5.3. Ослабление миллиметровых волн на приземных трассах
- •5.3.1. Расчеты затухания в воздухе
- •5.3.2 .Расчет затухания в туманах и пыли
- •Зависимости действительной ' и мнимой " частей диэлектрической проницаемости частиц от влажности q и температуры t, где 1 - ’; 2 - " ;
- •5.3.3. Расчет интерференционных замираний
- •5.3.4. Расчет оптимальной протяженности наземной трассы связи при наличии дождя
- •Оптимальные длины трасс связи для районов Подмосковья и Махинджаури
- •5.4. Ослабление миллиметровых волн на наклонных трассах
- •Станция Западно-Казахстанская:
- •3Ависимости ослабления в0 на вертикальных и наземных трассах от интенсивности дождей, где
- •- Вертикальная трасса; ------ - наземная трасса;
- •6. Рекомендации по уменьшению влияния атмосферы на энергетические характеристики канала
- •Список литературы
- •Оглавление
Министерство общего и профессионального образования российской федерации
Воронежский государственный технический университет
Е. М. Калабанов в.И.Юдин
РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКОГО И МИЛЛИМЕТРОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ
Учебное пособие Воронеж 2000
УДК 535.3.621.384.3
Распространение оптического и миллиметрового излучения в атмосфере: Учеб. пособие/Е. М. Калабанов, В. И. Юдин; Воронеж. гос. техн. ун-т. Воронеж, 1997. 57 с.
Изложены физические и математические основы анализа ослабления электромагнитных волн оптического и миллиметрового диапазонов при распространении их в атмосфере. Проанализировано ослабление излучения в чистом воздухе, а также в дымке, тумане, пыли, дожде, снегопаде, в облаках. Проведено сравнение ослабления в атмосферном канале связи излучений указанных диапазонов. Даны рекомендации по уменьшению влияния атмосферы на энергетические характеристики каналов передачи информации.
Предназначается для студентов радиотехнических специальностей, изучающих курсы «Электродинамика и распространение радиоволн», «Системы атмосферной оптической связи».
Ил. 29. Библиогр.: 26 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
Научный редактор д-р техн. наук А. П. Ярыгин
Рецензенты: Московский государственный технический
университет имени Н.Э.Баумана;
канд. техн. наук В. И. Николаев
© Калабанов Е.М., Юдин В.И, 1997
© Оформление. Воронежский государственный технический университет, 1997
Введение
Быстро и постоянно растущие потребности общества во все больших и больших объемах передачи информации привели к освоению участков спектра электромагнитных волн, относящихся к миллиметровому и оптическому излучениям. Вместо проводных и кабельных линий появились волноводные, в том числе световодные (волоконно-оптические), линии связи. Однако не всегда прокладка волновода рентабельна. Существует немало примеров, когда предпочтение отдается открытому (атмосферному) каналу: это линии связи на коротких расстояниях (от нескольких сотен метров до нескольких километров), соединяющие банки, вычислительные центры, административные и другие здания в крупных городах с высотными застройками, острова архипелагов, разделенные неширокими проливами, отдельные суда в открытом море и т.д.
С момента появления технических средств связи с использованием СВЧ аппаратуры и с помощью лазеров существует вопрос: какие волны (миллиметровые или оптические) предпочтительней, когда требуется передать информацию по открытому каналу? Ответ на поставленный вопрос неоднозначен, т.к. включает в себя целый ряд аспектов таких, как модуляционные возможности передатчиков, быстродействие и шумы приемников, характерные помехи в канале, влияние атмосферной среды, габариты и масса аппаратуры, ее технологичность, стоимость и другие. Среди перечисленных факторов наиболее трудно поддающимся учету является фактор влияния атмосферы на качество передачи информации по открытому каналу. Очевидно, что любые осадки (снег, дождь, туман, изморозь и др.), любые неоднородности в атмосфере (пыль, дым и т.п.) приводят к ослаблению электромагнитного излучения. Какое излучение в большей степени подвержено влиянию атмосферы: миллиметровое или оптическое? Выбор именно указанных двух спектральных поддиапазонов обусловлен их перспективностью для линий связи, которая объясняется следующим. Во-первых, частота волн и одного и другого поддиапазонов высока, что обеспечивает большую информационную емкость канала передачи информации. Во-вторых, малость длины волны миллиметрового и оптического поддиапазонов позволяет достигать высокой направленности приемно-передающих антенн при малых габаритах последних. Немаловажно также, что генераторы миллиметрового и оптического излучения (диоды Ганна и полупроводниковые лазеры) используют один и тот же базовый материал (арсенид галлия) и изготавливаются по сходным и хорошо отработанным технологиям.
Субъективно кажется, что переменчивые погодные условия в атмосфере в большей степени влияют на прохождение оптического излучения, нежели миллиметрового. Личный опыт напоминает каждому из нас о том, как быстро уменьшается дальность видимости в условиях дождя, снегопада, тумана. Однако субъективизм и интуиция не всегда приводят к правильным прогнозам, особенно в столь сложном вопросе, каким является оценка ослабления электромагнитных волн в атмосфере. Показать, чему в действительности равно ослабление излучения, является основной целью настоящего учебного пособия. Изложенные в пособии вопросы освещают значительный раздел курса "Электродинамика и распространение радиоволн", касающийся распространения в атмосфере Земли волн сверхвысоких частот и оптического диапазона. Представленный материал может быть использован в курсах "Системы оптической связи", "Основы теории радиотехнических систем", "Современные системы передачи информации". Приведенный в пособии большой объем расчетных сведений делает его полезным не только для студентов радиотехнической специальности старших курсов при выполнении ими курсовых и дипломных проектов, но и для радиоинженеров, занимающихся расчетами атмосферных каналов при проектировании систем передачи информации различного назначения.