Амплитуда поля за препятствием.

Влияние препятствия (экрана) на распространение радиоволн зависит от его расположения относительно области, существенной для распространения радиоволн.

Анализ рисунка 8 показывает, что поле в точке А существенно не изменится, зато в точке А1 оно существенно ослабляется препятствием.

В данном случае влияние экрана на распределение поля за препятствием носит название дифракции, т.е. возмущение поля за препятствием – это дифракция.

Амплитуда поля за экраном зависит от того, какие зоны Френеля оказываются закрыты экраном. При закрытии периферийных зон Френеля амплитуда поля осциллирует, то есть то уменьшается, если открыто четное число зон Френеля, то увеличивается, если открыто нечетное число зон Френеля.

Амплитуда поля осцилляции (Рис.9 и Рис.10) увеличивается по мере приближения экрана к ближним зонам Френеля.

При перекрытии ближних зон Френеля и подходе к первой зоне Френеля (область 2 на Рис.9 и Рис.10) амплитуда поля за экраном максимальная.

То есть влияние полностью открытой первой зоны Френеля практически не компенсируется полями перекрытых остальных зон.

По мере перекрытия и первой зоны Френеля (области 3 и 4 Рис.9 и Рис.10) амплитуда поля монотонно убывает, поскольку вклад этой зоны в дифракцию является определяющим.

В непосредственной близости от антенны энергия квазистационарного поля подчинена закону Био-Савара-Лапласа, т.е. почти не передается. В непосредственной близости от передатчика у нас волновод или коаксиальный кабель. А если его перекрыть, то перегорит, наверное 

Рис. 9

Рис. 10

1.4. Принцип отражательной трактовки. Участок поверхности,

существенный при отражении РВ.

Непосредственно влияет на распространение радиоволн и земная поверхность.

На Рис.1 – однолучевая модель распространения радиоволн.

Здесь возможно тропосферное распространение – путь А-В и А-С-В, т.е. прямой луч и луч, переотраженный от земной поверхности.

Третий путь – путь через ионосферу, который мы учитывать не будем.

Скажем, что имеем плоскую однолучевую модель, потому что от простого к сложному идти проще.

С точки зрения прямой А-В область, существенная для отображения радиоволн определяется первой зоной Френеля, которая в пространстве представляет собой эллипсоид.

Следовательно, должна быть область, существенная для отражения радиоволн от земной поверхности. Этот вопрос довольно важен, поскольку в точке В будет сложная интерференционная картина, которую мы будем вынуждены учитывать.

Для того чтобы выяснить область, существенную для отражения радиоволн, воспользуемся методом отражательной трактовки, который базируется на методе зеркальных изображений.

Рассмотрим метод зеркальных изображений для случаев, представленных на Рис.2, Рис.3 и Рис.4.

Сущность метода зеркальных изображений заключается в том, что поле отраженной волны заменяется полем воображаемого облучателя, зеркально расположенного относительно точки излучения.

Рассмотрим Рис.2.Стоит вертикальный вибратор с линейной вертикальной поляризации. В данном случае мы заменяем поле, отраженное от земной поверхности полем воображаемого излучателя А’, зеркально расположенного относительно реального с тем же направлением тока. Здесь используются следующие допущения:

- Считаем, что волна плоская (хотя на самом деле она сферическая)

- Считаем, что плоскость отражения идеально плоская и проводящая

- Считаем, что на плоскости нет шероховатостей

С другой стороны, возмущающее действие идеально-проводящей поверхности на поле излучателя радиоволн можно интерпретировать иначе: можно считать, что от этой плоскости происходит отражение падающей волны с коэффициентом отражения Rв=+1 в случае вертикального вибратора, аRг=-1 в случае горизонтального вибратора.

В воображаемом источнике А’ на Рис.3 ток в источнике направлен в обратную сторону, потому как это зеркальное отображение.

Модель рисунка 1 мы можем изобразить в виде Рис.5.

Таким образом, мы можем записать, используя Рис.5, что:

Мы должны учитывать и поляризацию.

Если малый угол – это зеркальное отражение.

Если большой угол – это диффузное или полу диффузное отражение.

А раз так, то для Э.М. волны этот факт тоже будет выполняться.

Следовательно, нужно выяснить условие зеркальности отражение.

Этот вопрос интересен, потому что интенсивность зеркального отражения будет больше, чем диффузного.

Модель распространения радиоволн представлена на Рис.6:

Имеется некий столбик AC высотой h. Падающая волна у основания r2, у вершины r1. С правой части рисунка r’1 и r’2.

При отражении будет учитываться разность хода волн – опускаем перпендикуляр из точки А на r2 и обозначаем эту точку В. Соответственно, углы тетта.

Определим условие зеркальности отражения:

При этом фаза изменится:

Далее рассмотрим два прямоугольных прямоугольника:

Таким образом, мы определили максимальную высоту неровности, при которой можно считать отражение зеркальным.

Это является условием зеркальности отражения. В науке его называют критерием зеркальности отражения Релея.

Пример:

Основное внимание на угол, потому что не всегда мы можем варьировать частотой.

Используя метод отражательной трактовки, на Рис.7 изображено:

Здесь линия А-В (прямой луч) не нанесена, чтобы не загромождать.

Поскольку область, существенная для распространения радиоволн в пространстве это эллипсоид вращения, то изображаем воображаемый излучатель А’ и рисуем 2 эллипса.

На нижнем графике спроектировали точки пересечения и в итоге получаем зоны Френеля уже на плоскости отражения.

Мы видим эллипс с параметрами x0, a1, b1 и x01.

x0 – это отношение высоты h(высоты подвеса антенны) к тангенсу тетта. То есть фактически x0 – это расстояние от облучателя до точки геометрического пересечения.

x01 – расстояние от облучателя или от проекции облучателя до середины эллипса.

а1 – это большая полуось эллипса.

b1 – это малая полуось эллипса.

Точка B расположено относительно подстилающей поверзности на высоте h.

Если высота подвеса антены h будет равна высоте точке наблюдения H, то x01 = x0.

Если мы изобразим окружность, где в центре разместим наше радиотехническое устройство, то в данном случае мы имеем 2 области: R1 и R2. (Рис. 8).

Анализируя Рис.8 можно увидеть, что область, существенная для отображения радиоволн также определяется зонами Френеля, 1 зона которой представляет из себя эллипс, а остальные зоны – области эллиптических колец.