Предлагаемое изобретение относится к области связи с помощью ультракоротких волн {метровых, дециметровых или сантиметровых).
Изобретение относится лишь к тому случаю, когда связь осуществляется в пределах прямой видимости и для связи используются так называемые прямой и отражённый (от земли) лучи.
Так как большинство существующих в настоящее время таких связей работает в пределах прямой видимости для обеспечения большей стабильности, то предлагаемое устройство применимо в большинстве практических случаев.
Оно может быть использовано только в тех случаях, когда передающая и приёмная станции неподвижны (фиксированы), и не может получить применения для подвижной связи.
Особенно ирименимо устройство на трансляционных линиях связи па ультракоротких волнах, т. е. когда между передатчиком и приёмником имеется много промежуточных усилительных пунктов (трансляционных станций).
Применение устройства для стационарной связи через большие водные пространства в принципе возможно, по практически встречает затруднения.
На чертеже фиг. 1 изображает схематически предлагаемое устройство; фиг. 2-6 поясняют припци-п действия ycTpoiicTBa.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1 чертежа, иа которой буквами А и В обозначены соответственно передающая и приёмная станции простой УКВ связи или две трансляционные станции УКВ трансляционной линии связи.
Как известно из теории распростраиения ультракоротких волн, электрическое поле у приёмной антенны является cyMMoii полей от двух лучей - прямого Ri и отражённого от земли R:. По интенсив 1ости оба луча примерно одинаковы, но вследствие разности их хода (луч R-2 длиннее) и изменения фазы в.ектора напряжённости поля при отражении от земли, векторы напряжённости полеГ обоих лучей в месте npne nioii антенны могут liMeTb разную фазу, отчего суммарная напряжённость поля может быть здесь различная.
Суть изобретения сводится к тому, что в месте отражеиия луча Rj
от земли ставится металлический плоский отражатель Э в виде сплошного металлического листа, или, что значительно дешевле и практичнее, в виде металлической сетки. В этом случае, как можно показать, при некоторых условиях вектор напряжённости поля луча Ra не будет менять фазу и это обстоятельство очень благоприятно может сказаться в смысле резкого увеличения поля в месте приёма и уменьшения эффекта затухания.
Действительно, в обычных условиях распространения, вследствие того, что для УКВ земля является диэлектриком, фаза вектора напряжённости поля как вертикально, так и горизонтально поляризованного луча изменяется при отражении от земли на 180. В результате, если антенны достаточно низкие и, следовательно, угол Н (фиг. 2) очень мал, длины лучей Ri и Ra будут ночти одинаковы, а разность фаз между прямым и отражённым лучами будет,очень близка к 180°. В этом случае (фиг. 3) поле Ерз в месте приёма будет почти равно нулю (при малых расстояниях d между станциями в этом случае может проявить себя еш.ё так называемая поверхностная волна, но интенсивности очень слабая). Чем выше будут антенны, тем сильнее будет результируюш,ее ноле Ерз, так как будет появляться дополнительный сдвиг фазы гр (фиг. 4) вследствие разности хода лучей Е.
Чем больше f, тем больше Ерз . Величина результируюшего вектора подсчитывается по формуле
Ер, 2 Е Sin 2
откуда
4 ni-,h,, X d
где h; и h2 - соответственно высоты передаюшей и приёмной антерш, - - длина волны, а d - расстояние между антеннами (фиг. 2). Как легко доказывается из коэфициента отражения Френеля, в
случае вертикально поляризованного .луча, если отражаюшая поверхность является хорошим проводником, то повёртывания фазы при отражепии на 180° не получается. При идеальном проводнике фаза совершенно не меняется даже при самых малых углах падения Н. Таким образом установкой в месте отражения металлической поверхности Э достигается устранение повёртывания фазы в отражённом луче. Тогда при очень низких антеннах будет иметь место суммирование полей обоих лучей (фиг. 5) и но мере повышения антенн ноле будет убывать, как это показано на фиг. 6.
EPS, - результируюший вектор - при отражении от металла в этом случае будет
Ep, 2Ecos-,
где ф, как выше указывалось, равно
Jit hljl2
. d Для одинаковых высот антенн
eta -1.
рз
В нижеследуюшей таблине приведены результаты расчёта этого отношения для некоторых углов.
Разность хода лучей |Е
УГО.П - длинах волн
рз
Приведённые в таблице данные показывают, что если ориентироваться на такие высоты антенн,
/. когда разность хода будет ; -.- ,
то выигрыш от установки отражаюшего экрана очевиден. Практически для линий связи, устанавливаемых на ровном месте (не имеющем больших возвышенностей), высоты антенн всегда будут меньше тех, которые соответствуют разности хода
лучей, равной
При применении экрана имеется полная возможность использования антенн значительно меньшей высоты, так как чем ниже антенна, тем сильнее суммарное поле (до некоторого предела, близкого к условиям линии прямой видимости).
Следовательно, при заданной напряжённости поля получается выигрыш в несколько раз в мош.ности с одновременным выигрышем в высоте антенн.
Суш;ественно при этом, что и с точки зрения затухания использование отражающего экрана имеет большие преимуш.ества.
Затухание получается вследствие изменения рефракции в атмосфере иря.мого и отражённого лучей. Естественно, что когда имеется условие, соответствующее фиг. 4, рефракиия этих лучей будет сказываться гораздо сильнее на результирующее поле, чем в случае, соответствующем фиг. 6. Действительно, одно и то же изменение угла ff (например, на Лф) скажется на результирующем векторе в первом случае во много раз сильнее, чем во втором.
Расположение экрана предусматривается над поверхностью землиТак как в реальных условиях поверхность земли, как правило, не бывает достаточно ровной, местонахождение точки отражения следует находить путём проведения, соответствующих опытов.
Предмет изобретения
Устройство для связи на ультракоротких волнах в пределах пряMoii видимости, отличающеес я тем, что, с целью устранения поворота ио фазе на 180° падающего на землю и затем отражающегося от последней луча, поляризованного вертикально, в точке отражения установлен на небольшом расстоянии от земли или непосредственно на зе.миой поверхности метал.чический плоский отражатель.
Л 63721
Ep,.G
