Распространение волн в анизотропных средах. Аверина Л.И. - 30 стр.

UptoLike

Составители: 

30
5.2 Диапазонные особенности распространения радиоволн
Помимо радиопередачи волн с помощью ионосферы (ионосферные вол-
ны ) используется также передача с помощью земной волны . Это если направ-
ленность действия антенны такова, что излучение происходит, главным
образом, под малыми углами к горизонту. При этом характер возбуждаемого
волнового процесса существенно определяется свойствами почвы или морской
поверхности . В результате поглощения, вызываемого действием материальной
среды , поле волны убывает с расстоянием гораздо быстрее, чем в свободном
пространстве.
Для электромагнитных полей , соответствующих диапазонам сверхдлин-
ных (10-100 км ) и длинных (1-10 км ) волн, различные виды почв, а тем более
все водные среды выступают как проводники. К тому же для них земная по-
верхность оказывается наиболее гладкой. Ввиду указанных свойств земной по-
верхности магнитное поле вблизи неё почти тангенциально , а электрическое
имеет лишь небольшую тангенциальную компоненту; волновое сопротивление
среды мало , и поглощение при отражении также сравнительно невелико . По-
этому так называемая земная волна слабо затухает и может использоваться для
связи на расстояниях даже порядка 3000 км . Впрочем , с расстояний более 500
км земная волна существенно слабее ионосферной. Распространение ионосфер -
ных волн происходит также при довольно слабом поглощении, так как проник-
новение поля в ионосферу невелико : днём отражение происходит от границы
области D и ночью от границы области Е .
Исторически длинные и сверхдлинные волны впервые использовались
для трансатлантической связи (частоты 15-50 КГц). Вообще, радиолинии на
этих волнах характеризуются высоким уровнем атмосферных (грозовых) по-
мех . Антенные сооружения имеют громадные размеры и весьма дороги ; на-
правленность излучения невелика, так как антенны близки по своим свойствам
к элементарным излучателям ; полоса частот узка. В то же время связь устойчи -
ва по отношению к ионосферным возмущениям ; зона действия передатчика
плавно охватывает огромные пространства. Дополнительным преимуществом
является глубокое проникновение поля в слои воды (связь с подводными лод-
ками и т.п.). Эти волны применяются, главным образом, в радионавигации и
радиовещании.
По мере увеличения частоты условия распространения радиоволн изме-
няются настолько , что для диапазона средних волн (100 м 1 км ) характерными
являются уже иные особенности . Из-за большего поглощения в почве радиоли -
нии, использующие земную волну, могут иметь в данном случае протяжённость
лишь порядка 1000 км . Что касается ионосферной волны , то она способна отра-
зиться лишь при электронной концентрации, свойственной слою Е. Поэтому
днём, когда существует более низкий слой D, волна проходит через него и
практически полностью поглощается. Ночью же поглощение соответственно
гораздо меньше, и радиолиния может работать на ионосферной волне; её про -
тяжённость при этом весьма значительно возрастает. Средние волны использу -
                                             30

     5.2 Д и апазо н н ы е о со бе н н о сти р аспр о стр ан е н и я р ади о во лн

       П о мимо радио п ередачи во лн с п о мо щ ью ио но сферы (ио но сферны е во л-
ны ) исп о льзуется такж е п ередача с п о мо щ ью земно й во лны . Э то если нап рав-
ленно сть действия антенны тако ва, что излучение п ро исхо дит, г                   лавны м
о бразо м, п о д малы ми уг    лами к г  о ризо нту. П ри это м характер во збуж даемо г     о
во лно во го п ро ц есса сущ ественно о п ределяется сво йствами п о чвы или мо рско й
п о верхно сти. В результате п о г   ло щ ения, вы зы ваемо г о действием материально й
среды , п о ле во лны убы ваетс рассто янием г        о раздо бы стрее, чем в сво бо дно м
п ро странстве.
       Д ля электро маг    нитны х п о лей, со о тветствую щ их диап азо нам сверхдлин-
ны х (10-100 км) и длинны х (1-10 км) во лн, различны е виды п о чв, а тем бо лее
все во дны е среды вы ступ аю ткак п ро во дники. К томуж е для них земная п о -
верхно сть о казы вается наибо лее г     ладко й. В видууказанны х сво йств земно й п о -
верхно сти маг    нитно е п о ле вблизи неё п о чти танг   енц иально , а электрическо е –
имеетлиш ь небо льш ую танг       енц иальную ко мп о ненту; во лно во е со п ро тивление
среды мало , и п о г   ло щ ение п ри о траж ении такж е сравнительно невелико . П о -
этомутак назы ваемая земная во лна слабо затухаети мо ж етисп о льзо ваться для
связи на рассто яниях даж е п о рядка 3000 км. В п ро чем, с рассто яний бо лее 500
км земная во лнасущ ественно слабее ио но сферно й. Расп ро странение ио но сфер-
ны х во лн п ро исхо диттакж е п ри до во льно слабо м п о г    ло щ ении, так как п ро ник-
но вение п о ля в ио но сферуневелико : днё м о траж ение п ро исхо дито тг          раниц ы
о бласти D и но чью – о тг    раниц ы о бласти Е.
       И сто рически длинны е и сверхдлинны е во лны вп ервы е исп о льзо вались
для трансатлантическо й связи (частоты 15-50 К Г ц ). В о о бщ е, радио линии на
этих во лнах характеризую тся вы со ким уро внем атмо сферны х (г             ро зо вы х) п о -
мех. Антенны е со о руж ения имею тг         ро мадны е размеры и весьма до ро г       и; на-
п равленно сть излучения невелика, так как антенны близки п о сво им сво йствам
к элементарны м излучателям; п о ло сачасто тузка. В то ж е время связьусто йчи-
ва п о о тно ш ению к ио но сферны м во змущ ениям; зо на действия п ередатчика
п лавно о хваты ваето г    ро мны е п ро странства. Д о п о лнительны м п реимущ ество м
является г  лубо ко е п ро никно вение п о ля в сло и во ды (связь с п о дво дны ми ло д-
ками и т.п .). Э ти во лны п рименяю тся, г       лавны м о бразо м, в радио навиг    ац ии и
радио вещ ании.
       П о мере увеличения частоты усло вия расп ро странения радио во лн изме-
няю тся настолько , что для диап азо насредних во лн (100 м – 1 км) характерны ми
являю тся уж е ины е о со бенно сти. И з-забо льш ег     о пог ло щ ения в п о чве радио ли-
нии, исп о льзую щ ие земную во лну, мо г      утиметьвданно м случае п ро тяж ё нно сть
лиш ьп о рядка1000 км. Ч то касается ио но сферно й во лны , то о насп о со бнао тра-
зиться лиш ь п ри электро нно й ко нц ентрац ии, сво йственно й сло ю Е. П о это му
днё м, ко г да сущ ествуетбо лее низкий сло й D, во лна п ро хо дитчерез нег              о и
п рактически п о лно стью п о г   ло щ ается. Н о чью ж е п о г  ло щ ение со о тветственно
го раздо меньш е, и радио линия мо ж етрабо тать на ио но сферно й во лне; её п ро -
тяж ё нно сть п ри это м весьма значительно во зрастает. С редние во лны исп о льзу-