Даны излучаемая мощность (или действующее значение силы тока в пучности вертикальной антенны), частота передатчика f и вид почвы, над которой распространяется волна. Пользуясь данными соответствующего варианта, необходимо: Вариант 34. m 3 n 4 P, кВт 15 f, кГц 1200 , А - Почва Влажн. h, м 15 rmax, км 220
Коэффициент направленности передающей антенны D = 1,5. Действующая высота антенны .
1. Рассчитать зависимость действующего значения напряженности поля от расстояния r без учета сферичности земной поверхности.
Вычисления выполняем для следующих значений дальности:
Действующего значения напряженности поля Ед без учета сферичности земной поверхности определяется выражением: [мВ/м], 1.4 стр 21 [1] где: P-излучаемая источником мощность, [кВт]; D- коэффициент направленности передающей антенны= 1,5; r -расстояние между приемником и передатчиком, [км]. Тогда действующие значения напряженностей для соответствующих дальностей равны:
2. Найти величину напряженности поля на расстоянии и с учетом сферичности земной поверхности. Значений дальности:
Частота передатчика равна 1,2 МГц. Волна распространяется над мокрой почвой. При излучаемой мощности 1 кВт по графику 2.8 [4] получается или мкВ/м, или мкВ/м.
При мощности в 15 кВт:
3. Построить график полученной зависимости. По оси абсцисс откладывается равномерная шкала расстояний (в километрах). На оси ординат наносятся логарифмическая шкала напряженности поля ( ) и сопряженная с ней равномерная шкала (децибел по отношению к 1 ). Прежде, чем строить график, надо составить таблицу пересчета в децибелы всех вычислительных значений напряженности поля. Осуществим пересчет вычисленных значений напряженности поля в децибелы относительно уровня 1 мкВ/м по формуле:
График зависимости напряженности поля Ед (мкВ/м) с логарифмической шкалой на оси ординат и сопряженной с ней равномерной шкалой Ед дБ (децибел по отношению 1 мкВ/м) показан на рис. 1 (кривая 1).
4. Рассчитать напряженность поля ионосферной волны на расстояниях 1,5 rmax и 2 rmax. Нанести полученные точки на тот же график и провести через них кривую линию. Указать, когда существует ионосферная волна. Рассчитаем напряженность поля ионосферной волны на расстояниях 1,5 rmax и 2 rmax. Полученные значения нанесем на график рис. 1 (кривая 2). В нашем случае передача осуществляется в средневолновом диапазоне 300кГц-3МГц. Напряженность поля ионосферной волны определяется эмпирической формулой: 5.7 стр 267 [4] где
При r=1,5 rmax
При r=2 rmax
Условие существования ионосферной волны: 1. Рабочая частота должна быть меньше максимально применяемой частоты , на которых еще возможно отражение радиоволн от ионосферы при заданной длине волны радиосвязи и данном состоянии ионосферы. 2. Рабочая частота должна быть наименьшей применяемой частоты , на которой по условиям поглащения еще возможна устойчивая связь при заданном расстоянии, определенном техническими средствами связи, данном состоянии ионосферы и уровнем помех в месте приема.
5. Вычислить составляющие поля в почве на расстоянии от передатчика на глубине h.
Определим значение коэффициента поглощения для влажной почвы 2.35 стр 60 [1] где ε – относительная диэлектрическая проницаемость ε = 10 ω – круговая частота колебаний с – скорость света σ – удельная проводимость среды
Амплитуда горизонтальной (продольной) составляющей поля в почве на глубине h определяется по формуле:
где E1z – значение вертикальной составляющей электрического поля в воздухе (берем из п.1 для значения 0,4 rmax).
Амплитуда вертикальной составляющей поля в почве на глубине h определяется по формуле:
6. Определить угол наклона фронта волны. Описать характер ее поляризации.
Определим угол наклона фронта волны согласно выражения:
2.4 стр 57 [1]
В следствии того, что продольная составляющая электрического поля волны в воздухе сдвинута по фазе относительно вертикальной, результирующее электрическое поле оказывается эллиптически поляризованным в вертикальной плоскости, поэтому волна перестает быть плоской. Конец результирующего вектора описывает эллипс. При наиболее часто встречающихся параметрах почвы эксцентриситет эллипса поляризации очень велик, и без ущерба для точности технических расчетов можно считать, что электрическое поле плоско поляризовано (в направлении распространения) и что результирующий вектор поля ориентирован в направлении большей оси эллипса. Угол наклона результирующего вектора электрического поля относительно нормали к плоскости раздела равен .
Используемая литература:
1. Долуханов М.П. Распостранение радиоволн. М.:Связь, 1965. 2. Красюк П.Л., Давыдович П.Д. Электродинамика и распостранение радиоволн. М.:Высш.шк., 1974. 3. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.: Наука, 1973.
