Отражение и преломление радиоволн на границе раздела двух сред

Угол j1 между направлением распространения падающей волны и нормалью к границе назыв. углом падения. Угол g1, дополняющий угол j1 до 90⁰ , назыв. углом скольжения. Падающая волна возбуждает на границе раздела токи, которые в свою очередь являются источниками ЭМВ. Волна, распространяющаяся от границы раздела в сторону первой среды, называется. отраженной. В сторону второйсреды от границы раздела распространяется преломленная волна. Углы j1¹ и j2 называются соответственно углами отражения и преломления.

Угол падения равен углу отражения. n1 sinj1 = n2 sinj2 или n1/n2 = sinj1 / sinj2

Амплитуда отраженной волны определяется коэф. отражения R. Модуль коэф отражения равен отношению амплитуд отраженной и падающей волн на границе раздела

R = Em отр / Em пад

Коэф отражения зависит от комплексной диэлектрической проницаемости земной поверхности, от поляризации радиоволны и от угла падения. При больших углах падения модуль коэффициента отражения приближается к 1, а угол Ф для сред с не очень большой проводимостью к 180⁰ . Фазовый сдвиг Ф, возникающий при отражении от идеального проводника, зависит от поляризации падающей волны.

Е1n E1

При идеальном отражении ЭМВ в любой точке пространства создается за счет основной и отраженной волны. При горизонтальной поляризации близко расположенным к Земле вибратором ЭМВ от основного вибратора и отражения могут находиться в противофазе. При вертикальной поляризации происходит удвоение колебаний от зеркального отражения и от основного вибратора. Горизонтальный вибратор нельзя применять в тех случаях, когда необходимо излучать земную волну над хорошо проводящей поверхностью. Горизонтальные вибраторы применяются для организации связи с помощью ионосферных волн.

Поскольку радиоволны имеют ту же физическую природу, как и свет, распространение их подчинено общим для этих излучений закономерностям:

- в однородной среде волны распространяются прямолинейно;

- в средах с неоднородными свойствами происходит рефракция, т. е. отклонение траектории от прямой;

- на границах однородных сред с разными свойствами наблюдаются преломление и отражение волн;

- если на пути распространения встречаются препятствия, непроницаемые для волн, то наблюдается дифракция: огибание препятствий;

- в средах с пониженной прозрачностью, например из-за содержания в них частиц пыли или воды, происходит частичное поглощение волн.

Основными свойствами земной поверхности, оказывающими влияние на распространение над ней электромагнитных волн, помимо её рельефа,

являются её электрические параметры: электропроводность и диэлектрическая проницаемость. Влияние неровностей поверхности оказывается значительным, если их размеры сравнимы с длиной волны и превышают её. Например, горы влияют на распространение волн практически всех диапазонов, используемых в радиосвязи, тогда как волнение морской поверхности проявляется при распространении над ней волн, длина которых составляет метры или меньше, т. е. волн диапазонов ОВЧ, УВЧ и более коротких.

От электропроводности почвы зависят потери в ней энергии волн. Если бы верхний слой её был идеально проводящим или был идеальным диэлектриком, то прохождение волн не было бы связано с потерями. В реальных условиях электромагнитные поля индуктируют в почве токи, и при их протекании выделяется тепло. Следовательно, электромагнитная энергия волн, падающих на землю или распространяющихся вдоль неё, частично поглощается.