Распространение волн в анизотропных средах. Аверина Л.И. - 31 стр.

UptoLike

Составители: 

31
ются , главным образом, в радиовещании. Типичная дальность
радиолиний соответствует применению земной волны .
Для коротких волн (10-100 м) характерно поведение почвы как несовер-
шенного диэлектрика и глубокое проникновение в ионосферу. Первое приводит
к сильному поглощению земной волны , которая оказывается пригодной для ус-
тановления радиосвязи лишь на десятки километров. Основной практический
интерес представляют ионосферные волны , причём типичные электронные
концентрации, соответствующие повороту луча к Земле , лежат в области F ; об-
ласти D и Е в основном обусловливают поглощение волны . На коротких волнах
впервые в практике радиосвязи были реализованы остронаправленные антенны ,
позволяющие экономно расходовать энергию передатчика при двусторонней
связи. Наличие таких антенн и относительная малость поглощения при рефрак -
ции в ионосфере и отражении от Земли делают короткие волны весьма подхо-
дящими для дальней радиосвязи.
Все ультракороткие волны (1 мм 1 м) (за исключением некоторых слу-
чаев) объединяет то качество , что рефракция в ионосфере не возвращает их к
Земле. Поэтому обычные радиолинии диапазона УКВ действуют в пределах
прямой видимости ; для увеличения дальности радиосвязи антенны поднимают
над земной поверхностью . Чем короче волна, тем менее относительно гладкой
оказывается земная поверхность . Диапазон УКВ ввиду прозрачности для этих
волн ионосферы используется в системах космической связи .
5.3 Гиротропия ионосферы
Вследствие влияния магнитного поля Земли плазма ионосферы представ-
ляет собой гиротропную среду, диэлектрическая проницаемость которой явля -
ется тензором. Величина
0
H в среднем имеет значение около 40 А/м, так что
частота гиромагнитного резонанса электронов оказывается около 1,4 МГц. Ги-
роскопические частоты ионов весьма низки (например , для ионов кислорода 54
Гц), поэтому пренебрежение влиянием ионов для большинства случаев распро -
странения радиоволн вполне допустимо. Учёт гиротропии ведёт к существенно
более сложной картине процессов распространения радиоволн в ионосфере.
Пусть радиоволна приходит к ионосфере, распространяясь перпендику-
лярно к
0
H . Тогда при произвольной
поляризации она порождает в гиро -
тропной плазме две волны : обыкновен-
ную и необыкновенную .
Рефрагирующий луч «расщепляется»
совершенно так же, как при двойном
преломлении (рис.8).
Подчеркнём, что условия поворота
обыкновенного и необыкновенного лу-
чей различны . Формула (5.3) принимает
вид
                                            31
ю тся,       главны м       о бразо м,       в радио вещ ании. Т ип ичная дально сть
радио линий со о тветствуетп рименению земно й во лны .
        Д ля ко ро тких во лн (10-100 м) характерно п о ведение п о чвы как несо вер-
ш енно г  о диэлектрикаи г   лубо ко е п ро никно вение вио но сферу. П ерво е п риво дит
к сильно муп о г   ло щ ению земно й во лны , ко торая о казы вается п риг  о дно й для ус-
тано вления радио связи лиш ь на десятки кило метро в. О сно вно й п рактический
интерес п редставляю т ио но сферны е во лны , п ричё м тип ичны е электро нны е
ко нц ентрац ии, со о тветствую щ ие п о во ро тулучак Земле, леж атв о бласти F; о б-
ласти D и Е во сно вно м о бусло вливаю тп о г    ло щ ение во лны . Н ако ро тких во лнах
вп ервы е вп рактике радио связи бы ли реализо ваны о стро нап равленны е антенны ,
п о зво ляю щ ие эко но мно расхо до вать энерг    ию п ередатчика п ри двусто ро нней
связи. Н аличие таких антенн и о тно сительная мало сть п о г     ло щ ения п ри рефрак-
ц ии в ио но сфере и о траж ении о тЗемли делаю тко ро ткие во лны весьма п о дхо -
дящ ими для дальней радио связи.
        В се ультрако ро ткие во лны (1 мм – 1 м) (за исклю чением неко то ры х слу-
чаев) о бъединяетто качество , что рефракц ия в ио но сфере не во звращ аетих к
Земле. П о это му о бы чны е радио линии диап азо на У К В действую тв п ределах
п рямо й видимо сти; для увеличения дально сти радио связи антенны п о днимаю т
над земно й п о верхно стью . Ч ем ко ро че во лна, тем менее о тно сительно г      ладко й
о казы вается земная п о верхно сть. Д иап азо н У К В ввидуп ро зрачно сти для этих
во лн ио но сферы исп о льзуется в системах ко смическо й связи.

                           5.3 Ги р о тр о пи я и о н о сф е р ы

         В следствие влияния маг     нитно г
                                           о п о ля Земли п лазма ио но сферы п редстав-
ляетсо бо й г    иро тро п ную среду, диэлектрическая п ро ниц аемо сть ко торо й явля-
ется тензо ро м. В еличина H 0 в среднем имеетзначение о ко ло 40 А/м, так что
частота г    иро маг нитно г о резо нанса электро но в о казы вается о ко ло 1,4 М Г ц . Г и-
ро ско п ические часто ты ио но в весьманизки (нап ример, для ио но в кисло ро да54
Г ц ), п о это муп ренебреж ение влиянием ио но в для бо льш инства случаев расп ро -
странения радио во лн вп о лне до п устимо . У чё тг    иро тро п ии ведё тк сущ ественно
бо лее сло ж но й картине п ро ц ессо врасп ро странения радио во лн вио но сфере.
         П усть радио во лна п рихо дитк ио но сфере, расп ро страняясь п ерп ендику-
                                             лярно к H 0 . Т о г  да – п ри п ро изво льно й
                                             п о ляризац ии – о на п о ро ж дает в г    иро -
                                             тро п но й п лазме две во лны : о бы кно вен-
                                             ную             и          нео бы кно венную .
                                             Рефраг   ирую щ ий луч «расщ еп ляется»
                                             со верш енно так ж е, как п ри дво йно м
                                             п рело млении (рис.8).
                                             П о дчеркнё м, что усло вия п о во ро та
                                             о бы кно венно г о и нео бы кно венно г  о лу-
                                             чей различны . Ф о рмула (5.3) п ринимает
                                             вид