Виды рефракции и их учет в радиосвязи.
Дальность обнаружения с точки зрения радиолокации:
С точки зрения радиосвязи:
(4)
Флуктуации(изменения) показателя преломления в тропосфере соизмеримы с флуктуациями диэлектрической проницаемости и соответствуют:
Т.е. показатель преломления меняется в диапазоне n = 1,00026…1,00046; на высоте H = 8…10км, n = 1,00011. Такое изменение приводит к искривлению луча-эффекту рефракции.
Тропосферу можно представить плоско-слоистой. Выделяют слои в которых n=const.
Используем закон геометрической оптики-закон Сенелиуса. При падении луча из более оптически плотного в менее оптически плотный слой происходит искривление траектории луча.
Модель распространения волны:
Рис. 3
Все что с индексами 
постоянные параметры.
Уравнение траектории луча:
; (5)
Дальность радиосвязи и обнаружения увеличивается. Но возникают ошибки в измерении угла и дальности.
Если 
то уравнение траектории луча примет вид: 
Т.о. модель траектории луча:
В зависимости от градиента показателя преломления и изменения угла излучения траектория радиолуча меняется.
Вычислим ее:
Для обеспечения наибольшей дальности радиосвязи стремятся излучать под малым углом, тогда 
Посчитав радиус кривизны мы получаем несколько видов рефракции:
1)отрицательная рефракция
2) пониженная рефракция
3)отсутствие рефракции
4) Нормальная тропосферная рефракция (в наших широтах)
5) Повышенная рефракция
|
|
|
6) Критическая рефракция
7)Сверхрефракция(характерна для пустыни, приморских районов)
С одной стороны дальность увеличивается, а с другой стороны появляется ошибка в определении угла из за кривизны луча.
Ошибки в измерении угла (дельта):
Необходимо учесть нормальную тропосферную рефракцию. Для этого необходимо выпрямить луч, для этого вводят радиус земли эквивалентный:
Увеличивая радиус земли:
Учитываем это значение в дальности прямой видимости:
Посчитаем:
Градиент показателя преломления: 
Кривизна луча при нормально тропосферной рефракции: 
Радиус земли эквивалентный: 
С учетом нормальной тропосферной рефракции дальность прямой видимости(ДПВ):
Часто используют приведенный показатель преломления N, для облегчения расчетов, уравнение луча:
Изменяется:
т.к. эти значения не совсем удобные для расчетов, вводят индекс рефракции:
У поверхности земли М = 240…460.
Общие сведения о физике ионосферы. Образование ионизированных слоев атмосферы. Простой ионосферный слой.
Ионосфера-ионизированный слой атмосферы, начинается с высоты 60 км, верхняя граница не имеет четкого выделения, примерно на 15 -20 тыс.км ионизированный слой плавно переходит в межпланетный газ. Ионосфера представляет собой диспергирующую, неоднородную, нестационарную, анизатропную среду.
|
|
|
. В ионосфере:
Азот – 78%, кислород – 21%, аргон, гелий, криптон, ксенон – 0,9%, озон, радон, и др. - 0,1%.
В разряженной атмосфере под воздействием солнечной радиации происходит диссоциация кислорода и азота. Молекулы кислорода и азота расщепляются(кислород на кислород атомарный, а азот на азот атомарный) при поглощении кванта лучистой энергии расщепляются:
Энергия фотона, при которой происходит диссоциация кислорода, соответствует длине волны 0,24мкМ. Для азота 0,128мкМ. Спектр видимого света ограничен от 0,4 до 0,75мкМ, следовательно, диссоциация молекул кислорода и азота может происходить только под действие ультрафиолетового и рентгеновского излучения. Реакция диссоциации азота в 108 менее эффективна, чем диссоциация кислорода, поэтому наличие азота в верхних слоях атмосферы оно обусловлено другими более сложными фотохимическими реакциями. Диссоциация кислорода происходит с высот порядка 90км, а реакции, приводящие к образованию атомарного азота с высоты порядка 200км.
Ионизация, образование положительных и отрицательных ионов и свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул. Механизм ионизации – заключается в отрывании электронов от наружной оболочки атомов, после чего он обретает заряд. Что бы совершить работу по ионизации, необходимо затратить энергию. В данном случае особый интерес представляют фото-ионизация и ударная ионизация. Если конкретный газ подвергается действию лучистой энергии с энергией фотонов 
, работа по ионизации 
, то ионизация может произойти при соблюдении условия:
|
|
|
Неравенство (2) показывает, что ионизация рассматриваемого газа происходи, под воздействием излучения, частота которого превышает некоторое критическое значение, это кр. значение называют частотой ионизации. Ни какое увеличение интенсивности излучения( количества фотонов), частота которых не превышает частоту ионизации не может совершить работу по ионизации газа. При малых скоростях выбиваемых электронов, когда можно некоторыми поправками пренебречь, общий баланс энергии выражается равенством:
Увеличение частоты излучения при неизменно числе фотонов приводит к увеличению скорости выбиваемых электронов.- Фото-ионизация
При ударной ионизации непосредственной причинно вырывания электрона является попадание в молекулу или атом частицы(корпускулы) обладающей достаточным запасом кинетической энергии. Условие ионизации запишется в виде:
|
|
|
m1, V1 - масса и скорость ионизирующей частицы, m, V - масса и скорость выбитого электрона.
Связь между кинетической энергией и работой ионизации:
е – заряд электрона, U- разность потенциалов (В).
учитывая, что 1эв = 1,60207·10 –19 дж получим:
Таблица №1.
Зависимость концентрации электронов от высоты ионосферы. На больших высотах, плотность ионосферы мала, внизу плотность велика, но уже энергия солнца мала, потому что она растрачивается на ионизацию более верхних слоев.Таким образом наиболее ионизированным оказывается средний слой. Данное явление отображается на рисунке 2-простой ионосферный слой, где представлена зависимость концентрации ионов (N) от высоты. Т.о. максимум ионизации на высоте Zm-300-400км.
В реальной ионосфере различаются несколько слоев. D – возникает в дневное время суток. Периодически возникает спорадический слой Es. В ночное время D и F1 исчезают, остаются только Е и F2-электронная концентрация которых тоже меняется с наступлением темноты.
Рис. 4. Предполагаемая зависимость кинетической температуры Атмосферы от высоты а). Ориентировочное распределение Электронной концентрации по высоте б).
В таблице нас интересует изменение электронной концентрации.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 871; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!