8.4. Вплив сферичності землі на розповсюдження радіохвиль

Опуклість сферичності земної поверхні є перешкодою для прямолінійного розповсюдження радіохвиль (рис. 8.10).

Рис. 8.10

Огинання радіохвилями земної поверхні називається явищем земної дифракції. Послаблення поля внаслідок дифракції залежить від співвідношення висоти сегмента та довжини хвилі , а також висот антен над землею. При послаблення незначне порівняно з вільним простором.

Якщо антени підняті на висоти (рис. 8.11), то простір над поверхнею Землі розподіляється на три області: освітлену, якщо дальність між антенами ; напівтіні, якщо ; тіні, якщо , де – дальність прямої видимості.

Максимальна відстань між передавальною та приймальною антенами, за якої пряма торкається поверхні Землі, називається дальністю прямого бачення.

Рис. 8.10

, так як і

де – радіус Землі;

– висоти точок випромінювання та спостереження над поверхнею Землі.

Тоді

Оскільки і , то

.

Так як

.

З отриманих результатів випливає, що для збільшення дальності прямої видимості треба піднімати джерело випромінювання або точку спостереження (передавальну або приймальну антени).

Коли дальність до точки спостереження « » більша за (точка спостереження знаходиться в області тіні), то для розрахунку величини поля треба враховувати явище дифракції радіохвиль. В освітленій області необхідно враховувати інтерференцію прямої і відбитої від Землі хвилі.

8.5. Інтерференційна характеристика системи двох випромінювачів

Для зосередження енергії, яка випромінюється в будь якому напрямку, застосовують антени направленої (спрямованої) дії.

Фізичною основою спрямованості випромінювання радіохвиль є інтерференція, тобто складання радіохвиль у деякій точці простору з урахуванням фазових співвідношень.

Розглянемо принцип побудови направлених антен на прикладі системи з двох елементарних вібраторів (рис. 8.12).

Рис. 8.12

Нехай елементарні вібратори «1» і «2» розташовані на відстанях так, щоб їх екваторіальні площини збігалися і в них протікають струми однакової амплітуди і частоти з початковими фазами і , тобто

,

Необхідно визначити амплітуду результуючого поля у довільній точці «М» екваторіальної площини дальньої зони.

Для дальньої зони

, .

Тому

, .

Оскільки амплітуда поля , то

.

Тоді [4]

, ,

а

.

З рис. 8.12 виходить, що , , .

Тоді

, .

Отже результуюча амплітуда поля буде дорівнювати

де .

Відомо, що , тоді

,

враховуючи це співвідношення можна отримати

Відомо, що

.

Результуюча амплітуда поля в дійсній формі буде становити

і приймає значення

.

Це залежить від різниці фаз струмів, які протікають по вібраторах , від відношення та напрямку на точку «М» .

Зробимо деякі перетворення

.

Позначимо

– нормована характеристика спрямованості елементарного вібратора в площині «Н» (екваторіальна площина);

– інтерференційний множник системи.

Тоді можна записати

або

,

де – нормована характеристика спрямованості системи випромінювачів.

ЗАУВАЖЕННЯ.

Коли підрахунок кута йде від напрямку, перпендикулярного до лінії з’єднання вібраторів (рис. 8.13), то

Рис. 8.13

Таким чином, для отримання характеристик спрямованості системи двох однакових випромінювачів достатньо перемножити характеристику одного випромінювача у відповідній площині на інтерференційний множник системи .

Розглянемо побудову діаграми спрямованості на прикладі двох елементарних вібраторів, розташованих на відстані , по яких проходять струми з різницею фаз в площині «Е» (в меридіальній площині) згідно з рис. 8.14

Рис. 8.14

;

.

Визначимо максимуми інтерференційного множника системи.

;

якщо , ;

якщо – це неможливо.

Визначимо мінімум інтерференційного множника системи

;

якщо , ;

якщо – це неможливо.

Таким чином максимуми інтерференційного множника будуть під кутами та , а мінімуми під кутами та .

Максимуми нормованої характеристики спрямованості елементарного вібратора в площині «Е» будуть під кутами та , а мінімуми – під кутами та . Тоді Діаграми спрямованості (ДС) будуть мати наступний вигляд (рис. 8.15).

Рис. 8.15

Результати ДС системи можуть суттєво відрізнятися від ДС одного вібратора.