Влияние атмосферы на распространение радиоволн

Радиоволны, излученные антеннами, распространяются в околоземном пространстве. На условия распространения радиоволн влияют два основных фактора:

• • особенности строения атмосферы;
• • частота излучаемых колебаний.

Рассмотрим состав и процессы в атмосфере, влияющие на распространение радиоволн. Атмосфера простирается от поверхности Земли до высоты ~ 20 000 км и имеет следующие слои (рис. 3.17):

• • тропосфера, занимающая промежуток 0—15 км над поверхностью;
• • стратосфера — 15—60 км;
• • ионосфера — 60—20 000 км.

Рис. 3.17. Строение атмосферы

Тропосфера состоит из электрически нейтральных молекул газов. Особенностью ее является неоднородная плотность и изменяющаяся диэлектрическая проницаемость s'.

Стратосфера содержит разряженный однородный газ, по своим электрическим свойствам она близка к вакууму.

Ионосфера содержит ионизированный газ, состоящий из электронов и ионов. На границе стратосферы имеется слой озона O j.

На распространение радиоволн влияют следующие основные явления:

• 1) дифракция радиоволн, т. е. огибание ими Земли (рис. 3.18, а);
• 2) рефракция (искривление) волн в тропосфере (рис. 3.18, б);
• 3) отражение от земной поверхности (рис. 3.18, г);
• 4) отражение от ионосферы (рис. 3.18, в).

Рис. 3.18. Физические явления в атмосфере:

а — дифракция; б — рефракция; в — отражение от ионосферы; г — отражение от Земли; д — прямое прохождение; Прд — передатчик; Прм —приемник.

• 5) поглощение энергии радиоволн газами и метеоосадками;
• 6) отражение от строений и растений на поверхности земли;
• 7) ослабляющая или усиливающая интерференция волн, приходящих к приемной антенне разными путями.

Степень влияния перечисленных явлений на распространение радиоволн в атмосфере зависит от диапазона частот колебаний напряженностей поля. В зависимости от того, какое явление преобладает в том или ином частотном диапазоне, различают следующие типы радиоволн (см. рис. 3.18, 1—4).

• 1. Земные — на них сильное влияние оказывает дифракция, т. е. огибание земной поверхности.
• 2. Тропосферные — распространяются в тропосфере и испытываютвлияние рефракции.
• 3. Ионосферные — при распространении отражаются от ионосферы и Земли.
• 4. Прямые — распространяются по прямой линии.