Расчёт УКВ диапазона земной волны

     Задание: рассчитать радиотрассу УКВ диапазона земной волны над плоской поверхностью земли между пунктами «ОмГТУ» и «Старая Московка». Пунктом передачи (А) является «ОмГТУ», высота антенны h₁=10 м; пунктом приёма (В) – «Старая Московка», высота антенны h₂=8; расстояние между пунктом приёма и передачи r=13 км; длина волны λ=0.02 м, коэффициент направленного действия антенны передатчика D₁=20; мощность передатчика P₁=20 кВт.

     Рис.1. Схема радиотрассы УКВ диапазона.

     Задача  расчёта радиолинии всегда сводится к нахождению множителя ослабления F. Поэтому все расчёты радиотрасс заключаются к нахождению их действующего значения Е_д в точке приёма на основе нахождения множителя ослабления.

     Рассчитаем  радиотрассу, используя метод расчёта, в котором применяются поднятые антенны.

     Поднятая  антенна – это антенна, у которой фидерный (питающий) тракт не излучает и в высоту антенны укладывается несколько длин волн.

     Действующее значение напряжённости поля можно  подсчитать по формуле: 

     Задача  сводится к нахождению множителя  ослабления F.

     Примем  следующие ограничения:

1. Считаем что высоты, на которые подняты антенны, существенно меньше расстояния между начальным и конечным пунктами радиолинии, т.е. h₁ << r, h₂ << r, где r – расстояние между пунктами.
2. Считаем, что лучи 1 и 2 излучаются передающей антенной почти в одном направлении. Коэффициенты направленности для обоих лучей имеют одно значение.
3. Учтём, что отражённый луч проходит больший путь, т.е. разность хода составляет или набег фазы составляет . Кроме того, полагаем, что расстояния равны . Иными словами, расстояния, проходимое каждым лучом, можно считать равным расстоянию между пунктами А и В.

Тогда множитель ослабления F определяется равенством: 

     где R – коэффициент отражения, - набег фазы за счёт разности хода между лучами, - фаза коэффициента отражения.

     Так как при малых углах скольжения γ для большинства видов земной поверхности коэффициент отражения можно принять , а угол изменения фазы при отражении , то  принимая указанные значения формулу (2) можно упростить, приведя к виду: 

     Формула (3) характеризует интерференционную структуру поля. Изменение расстояния r, как видно из формулы (3), приводит к чередованию максимальных и минимальных значений синуса.

     Используя формулу (3) рассчитаем множитель ослабления F в пункте приёма (В): 

     Построим график зависимости множителя ослабления F, от расстояния между пунктом приёма и передачи.

Рис.2. Зависимость множителя ослабления от расстояния. 

     На  рис.2 видно, что множитель ослабления в зависимости от расстояния между пунктами принимает то максимальное, то минимальное значение. Это объясняется тем, что если на расстоянии между пунктом приёма и передачи укладывается целое число длин волн, то будет наблюдаться максимум, если нет – то минимум.

     По  формуле (1) вычислим действующее значение напряжённости поля в точке приёма (В): 

     Построим  график зависимости действующего значения напряжённости поля Е_д, от расстояния между пунктом приёма и передачи.

     Рис.3. Зависимость действующего значения напряжённости поля от расстояния.

     На  рис.3 видно, что действующее значения напряжённости поля Е_д  в зависимости от расстояния между пунктами принимает то максимальное, то минимальное значение,  т.к. действующее значения напряжённости находится в линейной зависимости с множителем ослабления F. Огибающая напряжённости уменьшается по экспоненте.

     Вывод: в ходе работы была рассчитана радиотрасса УКВ диапазона земной волны над плоской поверхностью земли между пунктами «ОмГТУ» и «Старая Московка». Рассчитаны множитель ослабления F и действующее значения напряжённости поля Е_д, построены графики зависимости множителя ослабления и действующего значения напряжённости поля от расстояния. Из графиков видно, что множитель ослабления и действующего значения напряжённости поля принимает то максимальное, то минимальное значения. Это объясняется тем, что если на расстоянии между пунктом приёма и передачи укладывается целое число длин волн, то будет наблюдаться максимум, если нет – то минимум.