www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основи на радиолокацията

Разпространение на радиовълните

Фигура 1. Механизми на разпространение на електромагнитните вълни (йоносферни вълни, приземни вълни и вълни, свободно преминаващи през атмосферата)

Фигура 1. Механизми на разпространение на електромагнитните вълни (йоносферни вълни, приземни вълни и вълни, свободно преминаващи през атмосферата)

Разпространение на радиовълните

Според механизма на разпространение радиовълните биват 3 вида:

Приземни вълни

Ако излъчваните вълни са успоредни на земната повърхност, те се наричат приземни вълни. Приземните вълни се разпространяват във всички посоки с увеличаване на радиуса на полусферата. Тъй като обаче земната повърхност няма безкрайно добра проводимост, земята отнема енергия от радиационното поле (земни загуби). Следователно колкото по-ниска е проводимостта на земната повърхност, толкова по-малък е обхватът на приземните вълни.

Над морската вода обхватът на приземната вълна е значително по-голям, отколкото над земната повърхност, което се дължи на по-голямата специфична проводимост на морската вода.

Друг съществен фактор за обхвата на приземната вълна е нейният честотен диапазон. С увеличаване на честотата дълбочината на проникване на електрическото поле в земята намалява, което намалява ефективното сечение, достъпно за електропровода. Следователно обхватът намалява с увеличаване на честотата. По този начин приземната вълна не играе роля в честотния диапазон, който се разглежда за радарното оборудване.

Йоносферни вълни

Пространствени вълни са тази част от енергията, излъчена от антената, която се разпространява в свободното пространство и не се влияе от затихването и кривината на земята. В среда, която е напълно еднородна и свободна от смущения (хомогенна среда), пространствените вълни се разпространяват по права линия. По-нататък ще се занимаем с тези пространствени вълни, които достигат до приемната антена чрез пречупване или отразяване в земната атмосфера.

Йоносферните вълни се разпространяват чрез отражение от атмосферния слой с висока концентрация на йони, предизвикана в резултат на слънчевото греене.

Рефракция в тропосферата

Метеорологичните процеси могат да предизвикат резки промени във влажността и температурата. Това означава и рязка промяна в плътността на въздуха. Тъй като топлият въздух е оптически по-тънък от студения, се образува инверсионен слой.

Този ефект е причина за възможното отражение на вълните. Тъй като слоят топъл въздух на голяма височина е оптически по-тънка среда, вълната се отразява обратно към Земята, ако падането е достатъчно плоско.

Инверсионните слоеве могат да се появят на различна височина, което води до различни превишения.

Отражение в йоносферата

За честоти от 3 MHz до 30 MHz («къси вълни») йоносферата действа като рефлектор. По-високите честоти проникват през йоносферата, а по-ниските честоти са толкова отслабени от слоевете «D» и «E», че се отразяват само временно (главно през нощта).

Тъй като преходите между отделните слоеве са флуидни, законът «ъгълът на падане е равен на ъгъла на отразяване» се прилага само в ограничена степен. Освен това слоевете са в движение и се променят по интензивност, така че условията на отразяване непрекъснато се променят. Тъй като космическата вълна се отразява и от Земята, многократното отразяване води до много големи обхвати за късовълновите честоти. Тези честоти обаче не могат да се използват за радарни приложения, с изключение на няколко т.нар. радара за обратно разсейване над хоризонта (OTH-B).

Поради законите за пречупване (или рефракция) и отразяване се получава превишаване, при което електромагнитното излъчване се разпространява по-далеч, отколкото би се очаквало при нормално разпространение на вълните в пространството.

Вълни, свободно преминаващи през атмосферата

За електромагнитни вълни с честота над 100 MHz обикновено вече не се наблюдава отражение от йоносферата. Затова интерес представлява само вълни, свободно преминаващи през атмосферата. Тъй като вълните с тази и по-голяма дължина се разпространяват по относително права линия и по този начин имат поведение, подобно на светлинните лъчи, те се наричат квазиоптични вълни. Теоретично, следователно, може да бъде премостена само пряка връзка между предавателя и приемника. Поради кривината на Земята възможният обхват зависи и от височината на антените на предавателя и приемника. Теоретично обхватът е ограничен до така наречения радиовизуален обхват (радиохоризонт).