CC BY
67
УДК 621.396.96
А.А. Гельцер, Н.А. Кузнецова
Экспериментальная оценка ослабления радиоволн зимним лиственным лесом
Представлены экспериментальные оценки ослабления радиоволн зимним лесом в трехсантиметровом диапазоне волн для разных комбинаций поляризаций излучаемого и принимаемого сигналов.
Ключевые слова: ослабление радиоволн, экспериментальные исследования.
Исследование ослабления радиосигналов лесом выполнялось в работах [1, 2]. Внимание исследователей обращено радиоволнам метрового и дециметрового диапазонов. Незначительное число исследований уделено ослаблению сантиметровых радиоволн.
Целью данной работы является представление экспериментальной оценки ослабления радиоволн зимним лиственным лесом для различных поляризаций облучающего поля сантиметровых волн.
Оценки ослабления радиоволн в лесу были получены в схеме двухпозиционной радиолокации, изображенной на рис. 1, на котором обозначены: П - передатчик; Пр -приемник; 6 - угловое положение антенны передатчика; а - угол рассеяния; Я - расстояние между приемником и передатчиком; Ц - расстояние от рассеивающей границы
леса до приемника; гг - расстояние между передатчиком и границей леса; гл. стки трасс, проходящих в лесу.
Гл - Уча-
Рис. 1. К определению ослабления радиоволн в лесу
Мощность отраженных от местных предметов сигналов на входе приемника для случая, в котором антенна передатчика направлена на отражающий объект, рассчитывается по формуле [3]
,2
(1)
р _ -^пер^пер"Ливр"Ппр^пр^
РпР " -. ч3 2 j-2 СТ '
(4л)3 г L2
где Рпр - мощность сигнала на входе приемника; Рп
пер
мощность сигнала на выходе пе-
редатчика; впр , ^пер - коэффициенты усиления приемной и передающей антенн соответственно; ^пр , "Лпер - коэффициенты передачи энергии от антенны до приемника и от передатчика до антенны соответственно; X - длина волны; г = гг + г^ ; Ц = Ц + гл - расстояние от точки отражения до приемника; ст - эффективная поверхность рассеяния (ЭПР) леса.
Ослабление в лесу рассчитывается по формуле
"■пр лес
■■пр г
(Гг + гл )2(L + ri)2
г2 L
= V
(Гг + гл)2( L + гл')2 Г2 LT
(2)
ст
л
АА. Гельцер, НА. Кузнецова. Экспериментальная оценка ослабления радиоволн
27
где ^пр лес и ^пр г
мощности отражении внутри леса и на границе леса соответственно;
стг и стл - ЭПР леса на границе и в лесу; Ул - коэффициент ослабления, показывающий
во сколько раз уровень сигнала, отраженного от границы леса, отличается от сигнала, прошедшего внутри леса.
Коэффициент ослабления Vл , для однократного прохождения сигнала через лес при
условии гЛ - Гл - гл , L >> гЛ, 0 >> 15° при представлении величин (2) в логарифмическом масштабе выражается как
~ ' / ГЛ
V -1 2
(-пр лес, дБ ^пр г,
дБ )" 201§|1 + ^
(3)
В проведенных экспериментах в качестве источника излучения использовались аппаратура и импульсная радиолокационная станция (РЛС) трехсантиметрового диапазона [4]. Приемно-измерительная аппаратура содержала два рупора для приема вертикальной и горизонтальной компонент поля с шириной диаграммы направленности (ДН) в горизонтальной плоскости 10° по уровню 0,5 (по мощности).
Измерения проводились в декабре 2008 г. на закрытой трассе длиной 13,3 км. Передающая позиция располагалась в поле, сзади передатчика на расстоянии Г0 = 343 м находился исследуемый лесной массив из осин и берез.
При обработке экспериментальных материалов были использованы записи сигналов, регистрировавшиеся приемной аппаратурой за один оборот антенны РЛС при горизонтальной и вертикальной поляризациях излучения. В приемном пункте регистрировались сигналы вертикальной и горизонтальной поляризации одновременно. Сигналы на выходе приемных каналов обозначаются как: ГВ, ГГ, ВВ и ВГ, где первая буква обозначает поляризацию излучения, вторая - поляризацию приема. Перед расчетами уровни сигналов были пересчитаны к выходам антенн.
По усредненным значениям мощности сигналов было вычислено ослабление сигнала Vлl в лесном массиве по формуле (3). Результаты представлены на рис. 2.
О
100
200
300
1% дБ
-10 -20 -30 -40 -50 -60 -70
Н|_ 1 1 1 1 л II II
А
\
- »»* •
ее 1 •••
ее
::
г, м
• Измеренные значения (ВГ) —Аппроксимация полиномом
300
Гл. дБ
4 111 1 1
1
\\
• •
ее
::
ЕЕ
-10
-20 -30 -40 -50 -60 -70
Измеренные значения (ГВ) ■Аппроксимация полиномом
Рис. 2. Ослабление сигнала частотой 9211 МГц в лесу
г
Как видно из рис. 2, погонное ослабление для всех принятых сигналов лежит в пределах -(0,17-57) дБ/м.
Литература
1. Егоров В.А. Определение эффективных электрических свойств растительного покрова // IX рег. Конф. по распространению радиоволн. - СПб., 2003. - C. 87-88.
2. Структура электромагнитного поля в лесном пологе / С.Н. Новик, В.Л. Миронов, Е.Д. Тельпуховский, В.П Якубов // Сб. тезисов конф. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»: V Юбилейная открытая всерос. конф. - М.: ИКИ РАН, 2007. - С. 266.
3. Сколник М. Введение в технику радиолокационных систем. - М.: Мир, 1965. -С. 15.
4. Измерительный комплекс для исследования пространственно-временного искажения радиосигналов трехсантиметрового диапазона на наземных трассах / М.Е. Ровкин, М.В. Крутиков, А.А. Мещеряков и др. // Известия вузов. Радиоэлектроника. - 2006. -№ 6. - С. 7-11.
Гельцер Андрей Александрович
Мл. науч. сотрудник, аспирант каф. радиотехнических систем ТУСУРа Тел.: (382-2) 41-38-89 Эл. почта: and@front.ru
Кузнецова Нина Александровна
Мл. науч. сотруджник НИИ радиотехнических систем ТУСУРа Эл. почта: rwplab@ms.tusur.ru
Geltser A.A., Kuznezova N.A.
Experimental estimates of the radiowaves attenuation caused by winter deciduous forest
The experimental estimates of X-band radiowave attenuation caused by winter deciduous forest are presented for different polarization combinations of radiated and received signals. Keywords: radiowave attenuation, experimental investigations.
