Прямая волна и волна, отраженная от земли


Рассматриваемые здесь сверхвысокие частоты излучаются с помощью приподнятой над землей антенны и распространяются прямой волной от передатчика к приемнику. Если расстояние между передатчиком и приемником велико, то для получения лучших результатов антенна должна быть подвешена как можно выше. Из-за кривизны земной поверхности (рис. 436) максимальное расстояние между передатчиком и приемником, при котором возможен прием прямой волны, определяется высотой подвеса антенн. На рис. 436 показана передача прямым лучом от антенны в точке А с высотой подвеса над землей h1 к приемной антенне с высотой h2 (точка В). При большем удалении приемной антенны от точки А достигается точка, где горизонт от точки А будет как раз касаться поверхности земли. На рисунке эта точка обозначена через С. Расстояние от А до С является максимальным, при котором еще возможна передача с антеннами высотой h1 и h2. С увеличением высоты одной из антенн расстояние связи также возрастет. На рисиунке высота приемной антенны в точке D увеличена до h3 и максимальная дальность распространения прямой волны увеличилась до AD. Если ту же высоту антенны h3 будет иметь приемник в точке F то сигнал прямой видимости принять будет невозможно.
Прямая волна и волна, отраженная от земли

Максимальное расстояние, на котором возможна передача радиоволн в пределах прямой видимости, может быть легко рассчитано по формуле
d=3,57(√h1+√h2).

Результат получается в километрах, если высоты передающих и приемных антенн h1 и h2 выражены в метрах. Например, если высоты антенны будут соответственно h1=49 м и h2=25 м, то максимальная дальность в пределах прямой видимости составит:
Прямая волна и волна, отраженная от земли

Принимаемый сигнал, как показано на рис. 437, может оказаться суммой двух волн: одна из них — прямая волна АС, а другая —волна АВС, отраженная от поверхности земли. Эти волны, складываясь в точке приема С, либо взаимно усиливаются, если они прибывают в место приема в фазе, либо ослабляются, если прибывают на вход приемника в противофазе. При отражении волна претерпевает опрокидывание фазы. Это связано с процессом отражения. Падающая волна наводит в земле токи.
Прямая волна и волна, отраженная от земли

Эти токи создают новую (отраженную) волну, электрическое поле которой направлено обратно полю первоначальной падающей волны.
Таким образом, фаза отраженной волны отличается от фазы первоначальной волны на 180°. Опрокидывание фазы происходит при отражении от земли горизонтально поляризованных волн, а у волн с вертикальной поляризацией оно имеет место только на очень высоких частотах.
Фазы этих волн в точке приема зависят от длин пройденных ими путей. Если пути одной и той же длины (или очень близки, если антенны низкие), то волны придут в противофазе, так как фаза отраженной волны опрокинута. Если путь отраженной волны будет на любое нечетное число λ/2 длиннее пути прямого луча, то для отраженной волны требуется времени на нечетное число полупериодов больше, чтобы прибыть в место приема в одной и той же фазе. Сигналы будут прибывать в противофазе, если разность траекторий равна любому четному числу полуволн. Когда антенны расположены относительно близко, как показано на рис. 437, необходимо, чтобы пути обеих волн отличались на нечетное число полуволн. В этом случае они будут складываться. Если расстояние между антеннами велико, что вполне обычно, то разность в длинах путей всегда будет меньше 1/2λ. При этом увеличить разность длин путей можно только при подъеме антенн.