Антенны и распространение радиоволн. Часть II. Распространение радиоволн. Дружин Г.И. - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

КамчатГТУ | Петропавловск-Камчатский

Составители: 

Рубрика: 

31
Радиоволны СДВ диапазона, источником которых являются
молнии, распространяются в так называемом волноводе Земля –
ионосфера (рис. 17). Нижней границей такого волновода является
земная поверхность, а верхней – слой
D (днем) и слой Е ионо-
сферы (ночью).
Рис. 17. Распространение сигнала в волноводе Земля – ионосфера
В определенных условиях эти волны могут проникнуть и в
ионосферу, где они распространяются вдоль силовых магнитных
линий Земли (рис. 18). При распространении в продольном маг-
нитном поле коэффициент преломления для необыкновенной
составляющей определяется выражением:
)(
пр
2
0
2
1
1n
ωωω
ω
−
−=
, (4.1)
групповая скорость для СДВ, прошедших через ионосферу, по
формуле:
0
пр
гр
c2v
ω
ωω
≈
. (4.2)
Поскольку среда, в которой распространяются эти радиовол-
ны, является анизотропной, то для нее соотношение
c
2
= v
гр
v
ф
не
выполняется, и фазовая скорость определяется по более сложным
формулам. Зависимость групповой скорости от частоты сигнала
и частот
ω
0
и
ω
пр
приводит к тому, что импульсный сигнал от
грозового источника, воспринятый ухом вблизи разряда как щел-
32
чок, в точке приема (после его распространения вдоль силовой
линии магнитного поля Земли ) будет услышан с приемника
прямого усиления как свист. Такой сигнал получил название сви-
стящего атмосферика, или вистлера.
Рис. 18. Возможные пути распространения сигнала
в диапазоне очень низких частот
Напряженность поля в точке приема СДВ можно определить
по формуле:
,
)(
)(
д
F
r
DP173
E
км
кВт
= мВ/м. (4.3)
С учетом множителя ослабления F при отсутствии поглоще-
ния в волноводе Земля – ионосфера это выражение примет вид:
,
)(
)(
)(
д
θ
sin
2
h
а(
DP245
E
км
км
кВт
+
=
мВ/м, (4.4)
где h – высота волновода; а – радиус Земли;
θ
– центральный угол
между двумя лучами, проведенными из центра Земли до точек пе-
редачи и приема (см. рис. 19). Из формулы (4.4) следует, что на-
пряженность поля с ростом расстояния между приемной и пере-
дающей точками сначала падает, затем растет, достигая в антиподе
Земли максимального значения. Этот эффект антипода объясняет-
    Радиоволны СДВ диапазона, источником которых являются                     чок, в точке приема (после его распространения вдоль силовой
молнии, распространяются в так называемом волноводе Земля –                   линии магнитного поля Земли ) будет услышан с приемника
ионосфера (рис. 17). Нижней границей такого волновода является                прямого усиления как свист. Такой сигнал получил название сви-
земная поверхность, а верхней – слой D (днем) и слой Е ионо-                  стящего атмосферика, или вистлера.
сферы (ночью).




     Рис. 17. Распространение сигнала в волноводе Земля – ионосфера                      Рис. 18. Возможные пути распространения сигнала
                                                                                                   в диапазоне очень низких частот
    В определенных условиях эти волны могут проникнуть и в
ионосферу, где они распространяются вдоль силовых магнитных                       Напряженность поля в точке приема СДВ можно определить
линий Земли (рис. 18). При распространении в продольном маг-                  по формуле:
нитном поле коэффициент преломления для необыкновенной
составляющей определяется выражением:                                                                    173 P( кВт ) D
                                                                                                  Eд =                             F , мВ/м.         (4.3)
                                                                                                               r( км )
                                      ω   2

                      n12 = 1 −           0
                                                ,                     (4.1)
                                  ω (ω − ω пр )                                   С учетом множителя ослабления F при отсутствии поглоще-
                                                                              ния в волноводе Земля – ионосфера это выражение примет вид:
групповая скорость для СДВ, прошедших через ионосферу, по
формуле:                                                                                                   245 P( кВт ) D
                                                                                                 Eд =                                      , мВ/м,   (4.4)
                                  ωω пр                                                                                  h( км )
                      vгр ≈ 2c                .                       (4.2)                              ( а( км ) +               sin θ
                                   ω0                                                                                      2

    Поскольку среда, в которой распространяются эти радиовол-                 где h – высота волновода; а – радиус Земли; θ – центральный угол
ны, является анизотропной, то для нее соотношение c2 = vгрvф не               между двумя лучами, проведенными из центра Земли до точек пе-
выполняется, и фазовая скорость определяется по более сложным                 редачи и приема (см. рис. 19). Из формулы (4.4) следует, что на-
формулам. Зависимость групповой скорости от частоты сигнала                   пряженность поля с ростом расстояния между приемной и пере-
и частот ω0 и ωпр приводит к тому, что импульсный сигнал от                   дающей точками сначала падает, затем растет, достигая в антиподе
грозового источника, воспринятый ухом вблизи разряда как щел-                 Земли максимального значения. Этот эффект антипода объясняет-

                                     31                                                                            32

Страницы