Радиотехника - Давыдов С.Л.
Скачать (прямая ссылка):
РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ РАДИОВОЛН
Поверхностными называются радиоволны, распространяющиеся вдоль земной поверхности. Эти волны состоят из прямой волны, огибающей поверхность земли, и волны, отраженной от
Рис. 5.4. Влияние поверхности Земли на изменение направления распространения радиоволны. Стрелками показано направление движения волны. При движении волны от передатчика к приемнику фронт волны наклоняется и вертикальное электрическое поле становится наклонным
земной поверхности. Как известно, воздух не вызывает ослабления радиоволн во всем диапазоне применяемых частот, поэтому прямая волна должна бы распространяться без поглощения. Однако это верно лишь в том случае, если прямая волна проходит высоко над поверхностью земли, т. е. антенны передающей и приемной радиостанций находятся на высоте, равной нескольким длинам волн. Если же линия радиосвязи проходит вблизи от поверхности земли, то часть энергии прямой волны отклоняется в землю. Происходит это потому, что скорость распространения радиоволн в земле меньше, чем в воздухе, и при движении их вдоль ее поверхности нижний край волны отстает от верхнего .(рис. 5.4), фронт волны наклоняется и, помимо движения энергии вдоль поверхности земли, происходит ее распространение сверху вниз. Радиоволны, попавшие в землю, возбуждают в ней переменные электрические токи, которые часть своей энергии расходуют на нагрев почвы. Поэтому радиоволны, распространяющиеся вблизи от поверхности земли, сильно поглощаются почвой и по мере удаления от передатчика становятся все слабее.
Рис. 5.4 интересен еще и тем, что из него вытекает практи« чески важный вывод. Оказывается, что наклон фронта распространяющейся волны делает возможным прием радиоволн, излу-
84
чённых вертикальными антеннами, на антенны, расположенные вдоль поверхности земли (но в сторону корреспондента). На рис. 5.4 стрелкой показано направление силовых линий электрического поля; при распространении радиоволн вблизи от поверхности земли силовые линии наклонены под углом к горизонту и поэтому в горизонтальном проводе возникают электрические токи, но, конечно, меньшей величины, чем в вертикальном.
Величина потерь энергии в земле очень сильно зависит от частоты проходящих радиоволн и сопротивления почвы электрическому току. В почве с увеличением частоты радиоволн величина индуктируемой э. д. с. возрастает, а вместе с э. д. с. увеличиваются и токи в земле, которые создают электромагнитное поле обратного направления. В результате поле в земле сильно ослабляется, энергия проникает на небольшую глубину, токи протекают лишь в тонком поверхностном слое почвы. Величина тока, приходящаяся на 1 см3 почвы (плотность тока), с повышением частоты увеличивается. Увеличение плотности тока в земле, происходящее по мере роста частоты колебаний, сопровождается увеличением потерь энергии в земле, которое хорошо заметно на более коротких волнах. Если же частота радиоволн низкая, то возникающие в земле токи малы и потери энергии небольшие.
На рис. 5.5 приведен график, показывающий изменение напряженности поля с изменением расстояния от передатчика для волн различной длины. Так как сила поля зависит от величины излучаемой мощности, то график построен для вертикальной антенны высотой 10 ж при мощности в антенне 1 вт. Если мощность в антенне будет другая, то все величины напряженности поля нужно умножить на квадратный корень из мощности. Например, если мощность в антенне будет 16 вт, то напряженности, приведенные на рис. 5.5, нужно умножить на 1^16 = 4.
На графике горизонтальными линиями показаны уровни сигнала, необходимые для уверенной связи микрофоном днем и ночью. Точки пересечения каждой прямой с кривыми напряженности поля определяют дальность выбранного вида связи. Так, из графика следует, что дальность радиосвязи микрофоном днем на волне 300 м составляет примерно 120 км, а на, волне 200 м — примерно 80 км. Ночью из-за увеличения уровня помех требуется большая напряженность поля, и дальность связи уменьшается.
В связи с тем, что потеря мощности на нагрев земли растет с увеличением сопротивления почвы электрическому току, на затухание поверхностной волны большое влияние оказывает характер почвы. Еще изобретатель радио А. С. Попов заметил, что над поверхностью моря дальность радиосвязи увеличивается по сравнению с дальностью связи над сушей. А ведь сопротивление электрическому току соленой морской воды гораздо меньше, чем сопротивление даже влажной почвы, не говоря уже о сухой песчаной или гористой. Приведенные на рис. 5.5 величины напря-
85
женности поля относятся к случаю распространения радиоволн вдоль некоторой средней по влажности и среднепересеченной местности. Когда распространение радиоволн происходит вдоль каменистой или песчаной пустыни, напряженность поля примерно в три раза меньше. Наоборот, если радиоволны распро-
Расстояние ^8 нм
Рис. 5.5. Уменьшение силы поля радиостанции мощностью 1 вт при распространении над среднепересеченной местностью (антенна — штырь высотой 10 м). Пунктиром указаны уровни сигнала, необходимые для уверенной телефонной связи днем и ночью
