Свойства атмосферы и земной поверхности, влияющие на распространение радиоволн презентация

удобно оценивать величиной напряженности электрического поля E, которую имеют радиоволны в пункте приема. Напряженность поля обратно пропорциональна расстоянию r между излучателем и приемным устройством. В случае изотропного излучателя напряженность поля вычисляется из соотношения

метр (в/м);  - мощность излучения в ваттах; r - расстояние в метрах. На значительных расстояниях от излучателя поле получается слабым и его напряженность удобнее выражать в микровольтах на метр (мкв/м).
В качестве примера определим напряженность поля изотропного излучателя при мощности излучения 10 кВт на расстоянии 5000 км в свободном пространстве:

строго говоря, сопоставить ее с напряженностью поля помех в том же пункте приема. Практически можно указать, что радиослушатели ведут прием художественного вещания при напряженностях поля в сотни и тысячи микровольт на метр, тогда как для радиоприема в профессиональной связи иногда удовлетворительной оказывается напряженность поля в единицы и десятки микровольт на метр.
Но создать строго изотропное излучение радиоволн практически невозможно, да и не нужно. Реальные антенны имеют направленное излучение; оно характеризуется коэффициентом направленного действия D, который показывает, во сколько раз поток мощности в направлении максимального излучения больше, чем средний поток мощности. Для свободного пространства напряженность поля в направлении максимального излучения реальной антенны

благоприятен для связи по направлению максимального излучения.
Если излучатель находится над идеально проводящей плоскостью (в свободном "полупространстве"), то волны, падающие на эту плоскость, отражаются в верхнее полупространство и мощность распространяющихся волн удваивается. В этих идеальных условиях напряженность

этих условиях напряженность поля не зависит от длины волны! Однако нам уже известно, что сопротивление излучения при данной длине антенны уменьшается с удлинением волны. Следовательно, и мощность излучения зависит от длины волны.

распространения радиоволн. Во-первых, при наземной радиосвязи распространение радиоволн происходит в земной атмосфере, свойства которой могут существенно отличаться от свойств свободного пространства. Во-вторых, радиоволны распространяются над земной поверхностью, которая не является плоской и не обладает идеальной проводимостью. И атмосфера, и земная поверхность оказывают большое влияние на законы распространения радиоволн и создают сложную зависимость напряженности поля от длины волны в пунктах приема. Следовательно, даже при заданных величинах мощности излучения и коэффициента направленности антенны напряженность поля в каком-то пункте будет для волн разной длины существенно различной. Разделение радиоволн на диапазоны в значительной мере определяется особенностями их распространения. Более того, особенности распространения радиоволн разных диапазонов учитываются при выборе назначений или областей применения этих диапазонов.

применения их показаны в табл.7-1.

Атмосфера довольно капризна. Движение облаков, дожди и снегопады, грозы и штормы, изменения, происходящие в атмосфере при переходе от дня к ночи и от лета к зиме, и другие атмосферные явления влияют на распространение радиоволн. Изучение распространения радиоволн - важный раздел радиофизики.
Для радиофизика наибольший интерес представляют тропосфера, т. е. нижний слой атмосферы (высота верхней границы тропосферы 8-12 км), и ионосфера (расположена между высотами 80 и 800 км) -область, где атмосферные газы частично ионизованы действием солнечного излучения.

15), причем нижний слой Dсуществует только днем, пока светит Солнце. Меняется в зависимости от времени суток и степень ионизации (т. е. концентрация заряженных частиц - электронов и ионов) других слоев ионосферы. Поэтому и условия радиосвязи днем и ночью различны. Например, короткие волны делятся на "ночные" и "дневные". Ночью связь на большие расстояния в коротковолновом диапазоне легче установить на волнах от 50 до 100 м, а днем - от 10 до 50 м.
Состояние ионосферы зависит не только от времени суток, но и от времени года, географического положения, активности Солнца... В разных точках земного шара работают специальные станции, которые следят за ионосферой. По данным этих станций можно предсказать состояние ионосферы и составить прогноз распространения радиоволн на несколько месяцев вперед. Такие прогнозы издаются в нашей стране и в других странах и помогают выбрать наилучшие условия для радиосвязи.

являются для волн этого диапазона как бы двумя стенками волновода. По волноводу Земля - ионосфера длинные волны могут распространяться на расстояния в несколько тысяч километров.
Длинноволновые радиостанции работают на длинах волн, не превышающих 20—25 км. Однако в природе есть источник сверхдлинных волн — до 35—100 км и более. Этот источник — разряды молний. Возбуждаемые молниями радиосигналы называютсяатмосфериками. В любой точке земного шара можно в любую минуту зарегистрировать несколько таких сигналов. Изучение атмосфериков дает дополнительные сведения о свойствах ионосферы.
Средние волны днем сильно поглощаются нижним слоем Dионосферы и могут распространяться только вдоль земной поверхности, огибая земной шар за счет дифракции. После захода Солнца слой Dисчезает, а следующий слой Е ионосферы отражает средние волны, поэтому ночью к прямой волне, распространяющейся вдоль поверхности Земли, добавляются волны, отраженные от ионосферы. Благодаря отраженным волнам связь на средних волнах возможна ночью на более далекие расстояния. Однако из-за интерференции отраженных волн с прямой и друг с другом принимаемый сигнал временами ослабевает. Это явление называют федингом или замиранием сигнала.

коротковолновой радиостанции могут приниматься в удаленных точках Земли.

влиянию атмосферных помех. Но эти волны постепенно затухают по мере удаления от передающей радиостанции, поэтому для связи на большие расстояния (более 1000 км) нужны очень мощные радиостанции. А вот на коротких волнах даже сигнал маленькой радиолюбительской станции при благоприятных условиях можно принять в любой точке земного шара. Короткие волны могут многократно отражаться от ионосферы и поверхности Земли и огибать нашу планету (рис. 16). Но поскольку короткие волны отражаются в основном от верхнего слоя ионосферы F2, они наиболее чувствительны к всевозможным изменениям, происходящим в ионосфере. Показанная на рисунке 15 структура ионосферы нестабильна и под действием вспышек солнечного излучения может временно нарушаться. Это приводит к внезапным ухудшениям условий радиосвязи на коротких волнах. Бывает даже, что радиосвязь на коротких волнах днем полностью исчезает на время от нескольких минут до нескольких часов.
Ультракороткие волны — короче 5—7 м. — и СВЧ волны свободно проходят сквозь атмосферу. Именно на этих волнах осуществляется связь с космическими кораблями. В этом же диапазоне длин волн работает и радиоастрономия, изучающая радиоизлучение небесных тел (см. т. 2 ДЭ, ст. "Как работают астрономы"). Среди излучений небесных тел встречаются электромагнитные волны любых диапазонов - и длинные, и СВЧ, и субмиллиметровые, и световые, и ультрафиолетовые, и даже рентгеновские. Это обнаружено приборами, установленными на искусственных спутниках Земли. Атмосфера же не пропускает большую часть этих волн к Земле.
В атмосфере есть всего два "окна": в области видимого света и в области УКВ и СВЧ. Первым "окном" люди пользуются уже тысячи лет, глядя на звезды в телескопы, подзорные трубы или просто невооруженным глазом. А вот "радиоокно" было обнаружено лишь в XX в. благодаря применению в астрономии радиофизических методов.

атмосферном волноводе.

в зоне прямой видимости, поэтому телевизионные антенны стараются поднять как можно выше. Но иногда и эти волны могут приниматься далеко за линией горизонта. При некоторых значениях температуры и влажности они распространяются в приземном слое воздуха толщиной несколько сотен метров, не выходя за пределы этого слоя, как в волноводе (рис. 17). Этот слой называютатмосферный волновод.
Поглощение и рассеяние радиоволн каплями дождя, снежинками, облаками и другими неоднородностями атмосферы помогают метеорологам изучать атмосферу и предсказывать погоду.