Книга охватывает основной круг вопросов по распространению ультракоротких
радиоволн, а также радиоволн других диапазонов. Наряду с общими принципами
теории в книге достаточное внимание уделено приложению теории к решению
конкретных практических задач. По сравнению с первым ее изданием книга
существенно переработана: в нее включены новые актуальные вопросы, улучшена
методика изложения материала.
Книга может служить учебным пособием по курсу "Распространение радиоволн"
для студентов радиотехнических и радиофизических факультетов вузов и быть п
олезной специалистам, работающим в области распространения радиоволн.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ко второму изданию............................................... 3
Предисловие к первому изданию................................................ 4
Введение
$ 1. Свободное распространение радиоволн..................................... 5
$ 2. Краткая характеристика сред............................................. 5
1. Земля................................................................... 5
2. Атмосфера............................................................... 6
3. Межпланетная среда...................................................... 7
$ 3. Диапазоны радиоволн..................................................... 7
$ 4. Предварительные сведения об особенностях распространения радиволн в
различных средах........................................................ 9
1. Распространение радиоволн в свободном пространстве...................... 9
2. Влияние земли на распространение радиоволн............................. 10
3. Влияние атмосферы иа распространение радиоволн......................... 11
$ 5. Метод изучения свободного распространения радиоволн и исходные
положения теории....................................................... 13
Глава первая
Распространение радиоволн в свободном пространстве. Влияние препятствий
$ 1. Расходящиеся волны..................................................... 16
1. Сведение системы уравнений электромагнитного поля к волновому уравнению 16
2. Решение волнового уравнения для вектора Герца.......................... 19
3. Условие излучения...................................................... 23
$ 2. Принцип Гюйгенса - Френеля............................................. 26
1. Математическая формулировка. Формула Кирхгофа.......................... 26
2. Гюйгенсовы вторичные источники электромагнитных волн................... 29
$ 3. Зоны Френеля. Область, существенная для распространения радиоволн...... 35
1. Частный случай применения формулы Кирхгофа............................. 35
2. Специальный выбор вспомогательной функции ф............................ 37
3. Зоны Френеля........................................................... 40
$ 4. Метод стационарной фазы................................................ 46
$ 5. Дифракция радиоволн на плоских непрозрачных объектах................... 48
1. Дифракция на крае лолубесконечного экрана.............................. 48
2. Дифракции на экранах конечных размеров. Принцип Бабине.
Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера...............................55
3. Рассеяние радиоволн круглым экраном.................................... 62
$ 6. Особенности дифракции радиоволн на объемных идеально проводящих телах.. 64
1. Метод расчета рассеянного .поля идеально проводящими телами............ 64
2. Рассеяние радиоволн идеально проводящим шаром.......................... 66
$ 7. Максимальная дальность действия радиолокационной станции в свободном
пространстве........................................................... 67
1. Краткие сведения о реальных излучателях радиволн-антеннах.............. 67
2. Максимальная дальность радиосвязи...................................... 70
3. Максимальная дальность радиолокации.................................... 72
4. Понятие о зоне видимости радиолокационной станции...................... 75
Глава вторая
Поле излучателей, поднятых над землей
$ 1. Метод зеркальных изображений. Зоны Френеля при отражении............... 77
$ 2. Участок поверхности, существенный для отражения........................ 85
$ 3. Коэффициенты отражения................................................. 90
1. Отражательная трактовка................................................ 90
2. Виды поляризации....................................................... 91
3. Законы отражения и преломления плоских волн............................ 92
4. Коэффициент отражения при горизонтальной поляризации................... 98
5. Коэффициент отражения при вертикальной поляризации.................... 101
6. Сравнение отражения радиоволн при различных видах поляризации......... 105
7. Случай произвольной поляризации....................................... 107
8. Определение коэффициентов отражения Френеля по круговой диаграмме
длинных линий (диаграмме А. Р. Вольперта)............................. 108
9. О пределах применимости отражательной трактовки....................... 115
$ 4. Интерференционный множитель........................................... 117
1. Вывод формулы для интерференционного множителя........................ 117
2. Поле горизонтального диполя........................................... 123
3. Поле вертикального диполя............................................. 125
4. Поле горизонтального и вертикального диполей при малых углах
возвышения. Квадратичная формула Введенского.......................... 128
$ 5. Учет сферичности земли в интерференционных формулах................... 129
1. Расстояние прямой видимости........................................... 129
2. О применимости отражательной трактовки в случае сферической земли..... 130
3. Приведенные высоты.................................................... 132
$ 6. Максимальная дальность действия радиолокационной станции с учетом
влияния Земли............................................................ 134
1. Зависимость дальности угла возвышения................................. 134
2. Построение диаграмм дальности действия................................ 135
3. Максимальная дальность действия радиолокационной станции при малых
углах возвышения...................................................... 138
$ 7. Основные вопросы распространения радиоволн вдоль гладкой поверхности
Земли................................................................. 139
1. Постановка задачи. Понятие о множителе ослабления. Приближенные
соотношения Щукина.................................................... 139
2. Приближенные граничные условия Леонтовича............................. 143
3. Поле вертикального диполя, расположенного на плоской земле............ 148
4. Поле горизонтального диполя, расположенного на плоской земле.......... 160
5. Поле диполей, расположенных в земле................................... 162
6. Распространение радиоволн вдоль неоднородной трассы.
Береговая рефракция................................................... 164
$ 8. Дифракция радиоволн вокруг земной поверхности......................... 173
1. Дифракционное поле. вблизи плоскости горизонта при больших высотах
расположения корреспондирующих пунктов. Эквивалентный плоский экран... 173
2. Дифракционное поле вблизи плоскости горизонта при произвольных высотах
расположения корреспондирующих пунктов................................ 177
$ 9. Распространение радиоволн над неровной поверхностью Земли............. 188
1. Распространение над одиночным выступом. Усиление препятствием.
Рассеяние радиоволн выступом.......................................... 188
2. Распространение радиоволн в случае хаотически распределенных
неровностей на поверхности Земли...................................... 196
3. Влияние рельефа местности в окрестности позиции радиолокационной
станции на ее дальность действия...................................... 204
$ 10. Ошибки в измерении угла места цели, обусловленные отражением
радиоволн от Земли................................................... 218
Глава третья
Распространение радиоволн в неоднородных средах
$ 1. Исходные положения о распространении радиоволн в неоднородных средах. 221
$ 2. Распространение радиоволн в плавно неоднородных средах.
Геометрооптическое приближение....................................... 222
1. Основные соотношения................................................. 222
2. Уравнение эйконала; принцип Ферма; уравнение луча.................... 224
3. Уравнение, определяющее амплитуду А, и его решение................... 226
4. Замечание о ВКБ-приближении.......................................... 229
5. Основные соотношения для сферически слоистой атмосферы............... 231
6. Уравнение луча при наличии горизонтальных градиентов показателя
преломления........................................................... 234
$ 3. Распространение радиоволн в <линейном слое>. Строгое решение.......... 236
$ 4. Рассеяние радиоволн. Приближение Борна................................ 241
1. Основные соотношения.................................................. 241
2. Расчет плотности потока энергии рассеянного излучения................. 246
3. Спектральная плотность корреляционной функции пульсации
диэлектрической проницаемости......................................... 250
4. Коэффициент рассеяния................................................. 252
Глава четвертая
Распространение радиоволн в тропосфере
$ 1. Электрические параметры тропосферы................................... 256
$ 2. Рефракция радиоволн.................................................. 259
1. Радиус кривизны луча................................................. 260
2. Эквивалентный радиус Земли........................................... 261
3. Приведенный показатель преломления и модуль приведенного показателя
преломления (индекс рефракции)........................................ 263
4. Виды рефракции........................................................ 264
5. Сверхрефракция. Воляоводное распространение........................... 268
$ 3. Рассеяние радиоволн неоднородностями турбулентной тропосферы.......... 276
1. Понятие о турбулентном движении воздуха и пульсациях диэлектрической
проницаемости тропосферы.............................................. 276
2. Коэффициент рассеяния неоднородностями турбулентной тропосферы........ 279
3. Некоторые особенности приема рассеянного излучения.................... 282
4. Результаты наблюдений дальнего тропосферного распространения радиоволн
(ДТР) и сравнения их с данными теории рассеяния....................... 289
$ 4. Ослабление радиоволн в тропосфере..................................... 294
1. Поглощение и рассеяние................................................ 294
2. Дисперсия и поглощенно радиоволн в газах тропосферы................... 295
3. Поглощение и рассеяние радиоволн в гндрометеорах...................... 299
4. Максимальная дальность действия радиолинии при учете ослабления в
тропосфере............................................................ 305
5. Радиолокационное отражение от атмосферных образований................. 306
Глава пятая
Распространение радиоволн в ионосфере и космосе
$ 1. Электрические параметры ионосферы без учета магнитного поля Земли..... 311
$ 2. Распространение радиоволн в простом слое.............................. 315
1. Распространение вертикально направленной волны в простом слое.
Критическая частота................................................... 315
2. Распространение наклонно направленной волны в простом слое.
Критические частоты при произвольном угле. Максимальные применимые
частоты (МПЧ)......................................................... 319
$ 3. Поглощение радиоволн в ионосфере...................................... 323
1. Обобщение формул приближения геометрической оптики на случай не равной
нулю проводимости..................................................... 323
2. Поглощение радиоволн при их наклонном падении на ионосферу............ 327
$ 4. Влияние магнитного поля Земли......................................... 328
1. Тензор диэлектрической проницаемости ионосферы........................ 328
2. Показатель преломления................................................ 330
3. Двойное лучепреломление............................................... 333
4. Вращение плоскости поляризации (эффект Фарадея)....................... 335
5. Области прозрачности.................................................. 337
6. "Свистящий атмосферик"................................................ 340
$ 5. Распространение радиосигналов в ионосфере............................. 340
1. Скорость распространения сигнала...................................... 340
2. Раоплывание импульса.................................................. 344
3. Распространение вертикально направленного снгнала. Действующая высота
отражения............................................................. 349
4. Распространение сигнала по наклонному лучу. Теоремы эквивалентности... 351
5. Скорость распространения сигнала при учете влияния магнитного поля
Земли................................................................. 353
Глава шестая
Радиозондирование ионосферы. Расчет радиотрасс, проходящих через
ионосферу и космос
$ 1. Импульсный метод радиозондирования ионосферы.......................... 356
1. Вертикальное зондирование ионосферы. Высотно-частотные характеристики. 356
2. Расчет распределения концентрации электронов по высотно-частотным
характеристикам....................................................... 360
3. Возвратно-наклонное зондирование иоиосферы. Дистанционно-частотные
характеристики........................................................ 377
$ 2. Методы радиозондирования ионосферы и космоса, использующие различные
эффекты распространения радиоволн..................................... 379
1. Измерение угла поворота плоскости поляризации радиоволн, проходящих
сквозь ионосферу...................................................... 380
2. Измерения допплеровского смещения частоты............................. 383
3. Измерение некогерентного рассеяния радиоволн.......................... 386
$ 3. Строение ионосферы.................................................... 394
1. Распределение концентрации электронов по высоте....................... 394
2. Суточные, сезонные и 11-летние изменения состояния ионосферы.......... 396
3. Широтные и долготные изменения критических частот..................... 400
4. Замечания о физике атмосферы и тонкой структуре ионосферы............. 401
5. Нерегулярные изменения состояния ионосферы............................ 403
6. Нерегулярные неоднородности в ионосфере............................... 404
$ 4. Элементы расчета коротковолновых радиолиний, работающих на ионосферной
волне................................................................. 405
1. Особенности распространения радиоволн диапазона КВ 10м < <100м........ 405
2. Расчет оптимальной рабочей частоты и поглощения радиоволн............. 408
3. Элементы расчета радиолинии Земля-ИСЗ................................. 427
$ 5. Элементы расчета радиотрасс на средних, длинных и сверхдлинных волнах. 429
1. Средние волны 100м< <1000м............................................ 429
2. Длинные волны 1000м< <10000м.......................................... 431
3. Сверхдлинные волны 10 км< <100 км..................................... 431
$ 6. Расчеты, относящиеся к ультракоротковолновым радиотрассам.
Ошибки радиолокации, обусловленные эффектами распространения радиоволн 433
1. Особенности распространения УКВ в ионосфере и космосе................. 433
2. Характер ошибок измерения координат радиотехническими методами,
обусловленных эффектами распространения радиоволн..................... 435
3. Ошибки, обусловленные рефракцией и дисперсией при распространении
радиоволн в сферически слоистой атмосфере............................. 436
4. Случайные ошибки в измерении угла прихода и дальности, обусловленные
флюктуациями диэлектрической проницаемости............................ 445
$ 7. Помехи работе радиолинии.............................................. 451
Литература................................................................. 453
Предметный указатель....................................................... 457
