10. fejezet előadás 20, 21 befolyásolják a troposzférában

10. fejezet hatása a troposzférában a rádióhullámok terjedésének

Előadás 20 dielektromos állandója a troposzférában. A fénytörés rádióhullámok a troposzférában.

A troposzféra - egy alsó réteg a légkör a magassága 10 ÷ 15km. A felső határt a magassága határozza meg, amellyel a hőmérséklet megszűnik csökken. A különböző földrajzi térségekben ez a felső határ különbözik sarkvidékek

5 ÷ 7 km a trópusokon, ahol a troposzférában felmelegíti a Föld több

17km. A troposzféra szorosan vizsgálták (meteorológiai állomások, időjárási ballonok), mert vannak olyan jelenségek, amelyek meghatározzák az időjárás, hiszen kapcsolódik a légi közlekedés, a rakétatechnika.

Fizikai paraméterei a légkör:

A kompozíció a légköri gázt. A molekulák és atomok kémiai elemek megfelel egy bizonyos elektromos és mágneses szerkezete függ az elektromos és mágneses paramétereit a légkörbe. Összetétel troposzféra - 4/5 1/4 nitrogén és oxigén, a készítmény állandó. Ez annak köszönhető, hogy a mozgása légtömegek által az intézkedés a szél, a mozgás a felmelegített levegőt a föld felszíne fel, lehűlni.

Hőmérséklet olyan intézkedés az átlagos kinetikus energia a részecskék a gáz mozgás és ennek hatása a villamos paraméterek. Hőmérséklet a magasságban egyenletesebben troposzférában melegítjük a felszínről (felfelé). Megszűnése redukció hőmérséklete, és ez szolgál egy felső határa a troposzférában.

Nyomás. Annak ellenére, hogy a kis magasság a troposzférában koncentrálódik 4/5 teljes légtömeg. A magassága a légnyomás csökken. A sűrűsége a troposzférában, valamint a csökkent magasság.

Ellentétben a Föld felszínét paramétereket, amelyek lényegében nem változnak az idő múlásával, a dielektromos állandót és a vezetőképesség a troposzférában kitéve térbeli és időbeli ingadozások (rezgések). Változó paraméterek rendszeres (napi, szezonális, földrajzi). Szabálytalan paraméterek változása miatt előforduló mozgása légtömegek. Ha figyelembe vesszük, rádió terjedés a troposzférában (a levegőben) standard bevezeti az elképzelés, hogy a troposzférában az átlagolt paramétereket.

A troposzférában mint minden médium, azzal jellemezve, hogy dielektromos állandó ε. permeabilitás μ és vezetőképesség σ. A permeabilitás a teljes atmoszféra egy kellően nagy pontossággal elfogadott értéke állandó, és egyenlő a mágneses vákuum permeabilitása, vagyis a relatív értéke μ = 1. Veszteségek a troposzférában jelentős csak a centiméter és rövidebb hullámhosszú, majd megszámoltuk, és a vezetőképesség σ komplex dielektromos állandó.

Fizikai paraméterei a troposzférában meghatározza dielektromos tulajdonságai:

ahol p és RPAR kifejezve millibar, T - a Kelvin fokban.

A föld felszínén egy kicsit több, mint az e egységek a standard troposzférában ε = 1,000625. A troposzférában készült dolgozni törésmutatójú

, a felületen n = 1,000325. Amikor számítások használata kényelmetlen értékeinek n így bevitt törésmutatója N = (n -1) * 10 6. Egy ilyen kicsi a különbség a n egységek egy jelentős csökkenés a fénytörési index magasság (ábra. 10.1).

Ábra. 10.1 Változások a fénytörési index magasság:

1 - idealizált grafikon egy sztenderd troposzférában;

2 - igazi bemutató grafikon mérési eredményt.

A normál atmoszféra függően lineáris része N ​​(H) egy gradiens törésmutató

1 / km. Kedvezőtlen abból a szempontból rádióhullámok terjedési tartományok (hegyek), amikor a rádió fokozott megbízhatóság szükséges igénybe kísérleti mérés függőleges profilja a törésmutató.

A fénytörés rádióhullámok a troposzférában. A egyenértékű sugara a föld.

Változások a fénytörési index magassága jelentősen befolyásolja a rádióhullámok terjedésének, különösen VHF. Önmagukban, az értékek a törésmutató némileg eltér az egység, de mivel a nagy terjedési távolságok, a kis változások vezetnek a görbület a pályája a rádióhullámok terjedésének. A troposzféra elektromosan inhomogén közegben a hullám terjedési irányát. Fénytörés zavartalan görbülete pályája hullámterjedés inhomogén közegben.

A troposzféra feloszthatjuk troposzférában rétegek mindegyikén belül n törésmutató minősül változatlan (ábra. 10.2). Tekintettel arra, hogy a magasság növekedésével a törésmutató csökken, és diszkrét közelítés

gerenda a törvény szerint a fénytörés (a visszavert hullám lehet elhanyagolni első közelítésben, mivel az ugrás AN rétegről réteg nagyon jelentéktelen) behajlik felé a föld felszínét.

Ábra. 10.2. A fénytörés rádióhullámok a troposzférában

Ha a rétegek vastagsága csökken, a szaggatott vonallal jelölt útvonal a hullám megy be a görbét, amely a pálya hullám inhomogén médiában. A görbületi sugár a pálya (miután az egyszerű, de nehézkes számítások) van

(10.2)

görbületi sugara

Attól függ, hogy a változási sebessége törésmutatójú magassággal. Olyan értékek pályájának pozitív görbület, azaz a felfelé domború, úgynevezett pozitív fénytörés. Abban a különleges esetben egy függőleges hullámterjedés troposzférikus refrakció elérhető. A szokásos troposzféra 1 / km görbületi sugara az út = 25000km, és nem változik a magassággal. A gyengén inhomogén troposzférában útját rádióhullámok tapasztal egy kis görbület. Ahhoz, hogy megbecsüljük a terjedési feltételeinek összehasonlítása jelentős görbületi sugara a pálya egy sugara a föld.

Attól függően, hogy a gradiens változása törésmutató figyelhető 4 féle fénytörés.

Az átlagos statisztikai változás a törésmutató a standard troposzférában

. Refrakció pozitív (ábra. 10.3).

Ábra. 10.3. Normál fénytörés rádióhullámok a troposzférában

Vannak azonos (ábra. 10.4), a grádiens elúcióhoz fénytörési index változása, ami a tény, hogy a görbületi sugár a terjedési utat és sugara a Föld. A jelenség ritka.

Ábra. 10.4. Kritikus fénytörés rádióhullámok a troposzférában

Bizonyos időjárási körülmények megváltozása, a törésmutatógradiens oly mértékű, hogy

. Ebben az esetben lehetőség van arra, szaporítási egy elegendően nagy távolságban miatt többszörös visszaverődés a Föld felszínét (ábra. 10,5).

Ábra. 10.5. superrefraction rádióhullámok

Figyeljük meg a hatás troposzférikus hullámvezető. Ilyen rádiófrekvenciás ragadja deciméter és centiméter hullámok, néha méteres hullám. Ez egy véletlen jelenség, és általában abban nyilvánult meg, a zaj a hosszú útvonalakon, azonos működési frekvencián.

Néha az állam a légkör változását okozza az irányt sugáreltérítési, ha

. Ebben az esetben, a tartomány a közvetlen láthatóság élesen csökken, illetve, és csökkenti az átviteli tartományban munka központok (ábra. 10.6). A jelenség ritka.

Ábra. 10.6. Negatív fénytörés rádióhullámok a troposzférában

Abban az esetben, terjedési standard troposzférában figyelembe troposzférikus refrakció hatást lehet elérni, hogy a fogalom egyenértékű sugara a Föld. On ris.10.7 kisugárzott hullám halad egy görbe mentén, és egy befogadó pont található a parttól AB a felszínről. Tegyük fel, hogy a hullám terjed egy egyenes vonal. Ahhoz, hogy tartottak egy időben ugyanabban a magasságban AB a föld felett, meg kell változtatni a méretét, a glóbusz t. E. csak érvényes tartomány a világ, és helyébe egy egyenértékű sugara AE. majd íveit trajektória hullámterjedés csökken egy egyenes pályára. Az érték AE meghatározása a feltétellel, hogy raznost értékei között a Föld görbülete és a tényleges röppálya megegyezik az értékek közötti különbség a görbület a föld felületét a képzeletbeli sugarának egyenértékű AE és lapított trajektória (

):

, aminek segítségével megállapítható (10.3)

A normál troposzférikus refrakció helyett számértékek, a = 6370km,

= 25000km, meg AE = 8500km.

Ábra. 10.7 A fiók troposzférikus refrakció rádióhullámok

A normál atmoszféra távolságban látómezejében definiált

Hatása alatt a fénytörés körű közvetlen láthatóság növeli na15%. Felhasználási kiszámításához egyenértékű sugara a Föld nyújt az átlagolt térerősség és jó eredményeket biztosít még eltérése a törvény variációs fénytörési index a magasságot a vonalat.

Előadás 21Zatuhanie rádióhullámokat troposfere.Dalnee forgalomban a troposzférában

Csillapítás a rádióhullámok a troposzférában

Terjedési deciméter, centiméter és a milliméter sávok mellett a veszteségek a szabad térben mezőgyengítéses miatt előfordul, hogy a rezonancia felszívódását rádióhullámok gázok troposzférában. Amikor a véletlen a mező gyakorisága az egyik diszkrét frekvenciákat intramolekuláris átmenetek előfordul külső területen energiaelnyelő, miáltal a molekula válik nagyobb energiájú állapotba. Az összes komponens a légköri gázt található a rádiós abszorpciós spektrumok csak oxigén és vízgőz. Számított gyakoriságától függően a csillapítás együtthatók ábrán látható. 10.8b.

Ábra. 10.8. Csillapítás a rádióhullámok a troposzférában

a) felszívódását az eső és a köd; b) a felszívódását oxigén és vízgőz.

Intenzív felszívódás hullámhosszon:

oxigénben λ = 0,5 cm-es (f = 60GHz) és λ = 0,25 cm-es (f = 120GGts);

a vízgőz λ = 1,35 cm-es (f = 22GGts) és λ = 0164 cm (F = 183GGts).

Közötti rezonancia csúcsok a csillapítási tényezőjének a „átláthatóság ablak”.

A második legkevésbé jelentős oka, hogy gyengítik a hullám mező légköri vízfelvétel képződmények (csapadék). Víz cseppképzést magas dielektromos állandója ε = 80. nagy vezetőképességű σ

4 S / m. Elektromágneses mező egy átvitt hullám a rájuk indukált áram, fenntartása (flow), amelyet felhasznált energia - ez hőveszteséget. Nagy veszteségeket a csepp vizet (eső, köd ris.10.8a), kisebb veszteségeket a szilárd részecskék (hó, jég, por), mivel a vezetőképesség kisebb. A vékonyító hatást csapadék kezd feletti frekvenciákon 5 GHz és különösen, lényegében hullámhosszon λ <3см. Миллиметровые волны полностью поглощаются в дожде умеренной интенсивности. Поглощение радиоволн в тропосфере ограничивает дальность связи в сантиметровом, дециметровом и особенно в миллиметровом диапазонах.

A további terjedésének a troposzférában

Far rádióhullámok terjedésének a troposzférában (túl rálátás) is lehetséges a két esetben. Az első jelenség volt megfigyelhető az előző szakaszban, a kialakulását troposzferikus hullámvezető. A jelenség figyelhető meg a hullámok a centiméter és deciméter tartományokat. Magasság troposzférikus rádiófrekvenciás

Ez tipikusan tíz méter. A kritikus hullámhossz troposzférikus hullámvezető . Ezt a hatást kell figyelembe venni radar és kommunikációs állomások, valamint EMV rendszereket.

A második alapvető módja a szervezet és a hosszú távú kommunikációs kapcsolatos szabálytalanságok a troposzféra a rádióhullám-szórás tárgyak (ris.10.9). A heterogenitás a troposzféra - egy régióban a tér, amely jogosult az időjárás befolyásolja a dielektromos állandója az átlagostól eltérő. Ez önmagában általában kicsi a különbség

.

A távolsági troposzférikus terjedés csak kommunikációs rendszereket (rádiós és televíziós műsorszórás rendszerek, ez a mechanizmus nem alkalmas). A troposzférikus rádiórelés vonalak vételi pontok találhatók a mély árnyékban terület, az intervallumok között a szomszédos állomások is különböző pontjain 150 ... 1000 km. Alkalmazza az ilyen vonalakat a távoli északi és hegyvidéki területeken.

Hatása alatt az esemény mező polarizált dielektromos inhomogenitás keletkezik másodlagos (szétszórt) mezőt. A nagymértékben irányított antennák (antennanyereség kell nagyságrendű dB.) Koncentrátumok az incidens területen, és felismerni gyenge szórt területen. antennaparaméterekre nyomódnak a föld felszínén, mint a legmagasabb intenzitása szórási szabálytalanságok megfigyelhető az alsó régióiban a troposzférában (10.9 ábra). A stabil használata két vevőantenna egymástól a távolság körülbelül (70 ... 100) λ. Ez megköveteli teljesítmény bocsátanak ki annak érdekében,

kW. Troposzférikus linkre frekvencián működik, a 0,3-5 GHz. Az alsó frekvencia határozza meg a méretei inhomogenitások felső függ fokú csillapítás a rádióhullámok az alsó troposzférában. Felvételi a troposzférikus vonalak kíséretében erőteljes fading ingadozások következtében a mérete és száma a szórási inhomogenitás.

Ábra. 10.9. Szóródása rádióhullámok által inhomogenitása a troposzféra

Ennek eredményeként jelentős gyengülés a szórás inhomogenitások dolgozni troposzférikus vonalak lehetséges nagyenergiájú teljesítményű gépek az adás és vétel. A számítás módja távoli troposzférában rádiós kapcsolatokat a szórási rádióhullámok által a troposzférában szabálytalanságok látható (2).