ЛЕКЦИЯ 3. Свободное пространство - среда, в которой отсутствуют молекулы, атомы, свободные заряды

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ДМ И СМ РАДИОВОЛН НА

РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ТРОПОСФЕРНЫХ И СПУТНИКОВЫХ

ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ

РРВ В СВОБОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Свободное пространство - среда, в которой отсутствуют молекулы, атомы, свободные заряды. Диэлектрическая и магнитная проницаемость среды

Ф/м Г/м

Волновое сопротивление

Ом.

Пусть имеется ненаправленная антенна с мощностью излучения волна имеет сфе­рический фронт. Плотность потока мощности на расстоянии r от излучающей антенны

Модуль вектора Пойтинга характеризует плотность потока мощности

При большом удалении от антенны фронт волны можно считать плоским. Для плоской волны

, A/м

Тогда

G_пд - коэффициент усиления относительно изотропного излучателя- диа­грамма направленности;

Напряженность электрического поля

В направлении максимального излучения

.

Мощность сигнала на входе приемной антенны

S_A - эффективная (действующая площадь антенны).

Эффективная площадь антенны

Мощность сигнала на входе приемника

Величина

называется ослаблением радиоволн в свободном пространстве при ненаправленных антен­нах, а обратная величина

называется основными потерями при передаче в свободном пространстве.

Отношение

называется ослаблением при передаче энергии в свободном пространстве, а обратное

отношение

потерями передачи в свободном пространстве.

Если требуется оценить мощность сигнала на входе приемника в дБ относительно 1 Вт (дБ•Вт) пользуются выражением

СУЩЕСТВЕННАЯ ОБЛАСТЬ ПРОСТРАНСТВА ВЛИЯЮЩАЯ НА РРВ

Существует область доминантная или пространства, которая играет наибольшую роль в процессе распространения. Воспользуемся понятием о зонах Френеля, которое основывается на принципе Гюйгенса. Разобьем поверхность фронта на кольцевые зоны с центрами в точке С. Размеры зон выберем так, чтобы суммарная длина пути от точки А до границы каждой из последующих зон и далее до точки В была больше аналогичного пути на .

В силу такого построения зон вторичные волны, приходящие в точку В от второй зоны оказываются в противофазе с приходящими от первой зоны. При сложении элементарных волн действия всех зон, кроме действия поверхности, близкой к половине первой зоны, вза­имно уничтожаются.

Геометрическое сложение колебаний волн вторичных источников основных зон Френе­ля показано на рисунке.

Векторное сложение полей от вторичных источников находящихся в 1-й зоне, 2-й и т.д. Френеля.

Видно, что E1>E2 и направлен в противоположную сторону. Для получения результи­рующего вектора от первой и второй зон Френеля необходимо сделать геометрическое сло­жение векторов Е.

Результирующее поле в точке наблюдения создается волнами вторичных излучателей, расположенных в пределах первых зон Френеля

Будем считать фронт волны плоским, а угол ВСС_r — прямым

,

Разложим в ряд и ограничимся первым членом

Учитывая

Решение этого уравнения дает

При этом максимальное значение имеет место при

Это наибольшее значение радиуса первой зоны Френеля.

В пространстве границы зон Френеля будут описывать поверхность эллипсоидов с фо­кусами в точках А и В.

Вычисления показывают, что в области, включающей примерно 10 пространственных зон Френеля, сосредоточено примерно 90% энергии распространения волн. Очевидно, эту область и следует считать существенной для РРВ.

Наибольший поперечный размер этой области (для n=10 и = 0,5), т.е. в центре между точками А и В равен .

ОСЛАБЛЕНИЕ ПОЛЯ СВОБОДНОГО ПРОСТРАНСТВА В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

В реальных условиях РРВ отличаются из-за влияния атмосферы.

Для учета влияния вводится понятие множителя ослабления поля свободного простран­ства V.

Определяется как отношение комплексных амплитуд напряженностей поля в реальных условиях распространения и в условиях свободного пространства.

где V и - модуль множителя ослабления и его фаза.

Модуль V характеризует дополнительное ослабление радиоволн по сравнению со сво­бодным пространством и определяется отношением напряженности поля (эффективным зна­чения).

Величина фу характеризует дополнительны фазовый сдвиг по отношению к сдвигу в свободном пространстве.

Множитель ослабления зависит от многих факторов: от рельефа и электрических харак­теристик земной поверхности, от длины волны и поляризации, характера неоднородностей атмосферы и метеорологических условий на трассе. Т.е. множитель ослабления является случайной величиной.

С учетом ослабления мощность сигнала на входе приемника

или в дБ

Ослабление при передаче в реальных условиях

Основные потери при передаче

.

Дата добавления: 2014-01-13