УГЛОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ РАССЕЯННОГО ПОЛЯ ЗА РАДИОГОРИЗОНТОМ

January 9, 2013 by admin Комментировать »

Петров В. А., Жукова И. В., Анохин В. И. Харьковский национальный университет радиоэлектроники проспект Ленина,14, г. Харьков, 61166, Украина Тел.: (057) 7021587, e-mail: anohin.va@gmail.com

Аннотация – Рассматривается поле за радиогоризонтом С учётом формы рассеивающей области и среднего значения диэлектрической проницаемости воздуха. Рассчитанные зависимости интенсивности рассеянного сигнала от угла рассеяния согласуются с экспериментальными данными.

I.                                     Введение

Рассеяние радиоволн в тропосфере исследовалось авторами многих экспериментальных и теоретических работ в связи с явлением дальнего тропосферного распространения (ДТР). Обзор и анализ этих работ содержат монографии [1, 2]. В работе [3] приведены результаты исследований структурных особенностей тропосферы на основе измерений параметров сигналов, принимаемых за радиогоризонтом. Выражение для «эффективного поперечника рассеяния» единицы объёма в работе [3] использовано в виде

где Ф(К) – преобразование Фурье функции, описывающей относительные изменения диэлектрической проницаемости в тропосфере; К=ко-кд- вектор

рассеяния; кд и ks – волновые векторы основной и рассеянной волн, ко=|ко|. Ф(К) вычислялось по результатам измерения зависимости мощности на выходе приёмной антенны от угла рассеяния Θ, т. е. от угла между векторами кд и ks . В результате обработки данных всех серий измерений получена оценка Ф(| К |) ~ | К р*’·’*, что не согласуется с известной зависимостью Ф(| К |) ~ К               которая

соответствует теории турбулентности. Выражение

(1)   следует из работы Букера и Гордона [4]. В последующих теоретических работах получены аналогичные выражения, и роль рассеяния волн в явлении ДТР до сих пор не вполне ясна.

В работе [5] отмечается, что при расчёте поля за радиогоризонтом на основе теории рассеяния следует учесть функцию объёма F(r) и среднее значение диэлектрической проницаемости воздуха.

В данной работе исследуется зависимость мощности принимаемого сигнала от угла рассеяния Θ с учётом указанных факторов.

II.                              Основная часть

Рассматривается рассеяние на «замороженной» турбулентности, когда область рассеяния F(r) облучается плоской волной, распространяющейся вдоль оси х:

Eo(r) = y°EoeJ^“^ где X, у, Z – координаты радиус-вектора точки в рассеивающем объёме, у ° – орт координатной оси у.

Рассеянное поле основной поляризации в этом случае описывается выражением [5]:

I

где R – радиус-вектор точки наблюдения, |R|»|r|,ε,(Γ)диэлектрическая проницаемость воздуха, содержащая случайную составляющую.

Поскольку функция V(r) обращается в нуль за

пределами области пересечения узких диаграмм направленности антенн, интегрирование в (2) можно распространить на бесконечные пределы и записать

(2) в другой форме:

где Gy (К) и Gg(K) – трёхмерные преобразования

Фурье функций V(r) и £.,(г), Ку – проекция вектора

К на ось ку в пространстве волновых векторов, *

–   знак интегральной свёртки.

В работе [3] выражение (1) получено исходя из соотношения

I

в предположении о единичной плотности потока мощности падающей волны. В отличие от (4), в выражение (3) входит свёртка спектров Су (К) и СДК), и в случае ДТР влияние 0^(Κ)

на поле Ε^ι | может оказаться существенным. Вычисление V(r) в общем виде сопряжено с неизбежными упрощениями. Поэтому для расчёта Ε^ι | и

I    Ез| I f использована современная вычислительная

техника, позволяющая выполнить вычисления с учётом условий измерений в работе [3] и сравнить результаты с данными натурных экспериментов. Алгоритм вкпючает программное формирование выборочной функциии   вычисление

комплексной амплитуды поля в соответствии с (2) или (3). Математической моделью является выборка, соответствующая случайному процессу с энергетическим спектромРезультаты

расчётов приведены на рис. 1. Там же нанесены экспериментальные точки (поданным работы [3]).

Расчётные зависимости Рс(9) согласуются с экспериментальными данными и зависимостью фактора ослабления сигнала при ДТР от протяжённости

трассы для углов рассеяния 1° <θ<7°.

Рис. 1. Угловое распределение Рс (‘θ|

Fig. 1. Angular distribution Pq (θ j

III.                                  Заключение

Зависимость мощности сигнала от угла рассеяния согласуется с экспериментальными данными и в случае статистически изотропной среды, когда струк- 2

турная постоянная Cg не зависит от высоты над поверхностью Земли.

Предварительные оценки показывают, что рассеяние на диэлектрических неоднородностях воздуха играет существенную роль в явлении дальнего тропосферного распространения радиоволн.

IV.                           Список литературы

[1]  Шур А. А. Характеристики сигнала на тропосферных радиолиниях. М.: Связь, 1972, 105 с.

[2]  Дальнее тропосферное распространение ультракоротких радиоволн / Под ред. Б. А. Введенского и др. М.: Сов. радио, 1965, 418 с.

[3]  GJessIng D. Т. Radio Physical Aspects of Irregular Structure in the Atmosphere if Атмосферная турбулентность и распространение радиоволн. Труды Международного коллоквиума. М.: Наука, 1967, 226 с.

[4]  Booker Н. О., Gordon И/. Е. А Theory of Radio Scattering in the Troposphere // Proc. IRE, 38, 1950, № 4, P.401.

[5]  Петров В. A. Векторное поле радиоволн, рассеянных в тропосфере на флуктуациях диэлектрической проницаемости // Радиоэлектроника. 2006. Вып.145, с.126-129.

ANGULAR DISTRIBUTION OF SCATTERED FIELD INTENSITY BEYOUND THE RADIO HORIZON

Petrov V. A., Zhukova I. A., Anohin V. I.

Kharkiv National University of Radioeiectronics e-mail: anohin.va@gmail.com

Abstract – The scattered field beyond the radio horizon is examined taking into account the form of scattering area and the mean value of the atmospheric permittivity. Calculated dependences of the scattered signal from an angle of scattering are adjusted with the experimental data.

I.                                        Introduction

The results of atmospheric turbulence’s research using measuring of signal’s parameters beyond the radio horizon are given in the work [3]. The expression (1) has been used in this work to determine the spectrum of correlation function of dielectric permittivity fluctuations. In this expression Ф(К) is Fourier transformation of relative changes of troposphere dielectric permittivity function, K=kQ-ksis the vector of the scattering, kg and ks are wave vectors of main and scattered waves, kg =|кд | ■

After data processing the next estimation was obtained [3]:

It is out of keeping with the

dependence that is well known from the

theory of turbulence.

In this work the calculation ofthe scattered field beyond the radio horizon is examined taking into account the form of scattering area and the mean value of the atmospheric permittivity in compliance with computations from [5].

II.                                       Main Part

If a plane wave is spreading along the x axis, and the electric field’s vector is parallel to the у axis, then an expression for the scattered field is [5] (2), where R is the position radius of the point of observation,

is the dielectric permittivity of the atmosphere, that contains a random constituent.

The other form of this expression is given by (3), where Gy(K) and Gj(K)are three-dimensional Fourier transformations of V(r) and £.|(r) functions, Ky – the projection of the К vector on the ky axis of a wave vectors’ space, * stands

for the integral convolution.

In some cases the G„(K) influence on convolution’s

value can be big. In full measure it has a certain attitude toward the case ofthe long-distance troposphere propagation.

The results of angular distribution’s calculations are shown at the Fig. 1. The experimental data was taken from the work [3].

III.                                      Conclusion

The theoretical and experimental dependencies Pq (Θ) are adjusted forthe case of 1° <θ<7° .

The accordance of calculated and known experimental data is achieved if the model of statistically isotropic medium is taken into the account for computations.

The first estimate shows that the scattering at the £’s fluctuations is essential to the long distance propagation phenomenon.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты