Читать «Юный техник, 2011 № 10» онлайн - страница 35

Дальнейшее увеличение высоты даст новый минимум, а потом снова максимум… Это иллюстрирует диаграмма направленности (ДН) простой дипольной передающей антенны, расположенной на высоте трех длин волн над поверхностью земли (рис. 4).

Диаграмма построена с помощью программы компьютерного моделирования антенн MMANA для длины волны 20 м, высоты подвеса антенны 60 м и параметров земли (проводимости и диэлектрической проницаемости), примерно соответствующих городской застройке. Она показывает, какая относительная мощность сигнала излучается под заданным углом. Ось X направлена на горизонт, ось Z — в зенит. Если бы Земли не было (антенна в свободном пространстве), ДН представляла бы собой окружность. В радиовещательном диапазоне УКВ ДН станет еще более изрезанной.

В теории распространения радиоволн исходят из моделей идеально гладкой сферической Земли, в которой получается монотонное убывание сигнала с расстоянием в пределах прямой видимости антенн. Дальность же прямой видимости вычисляют по формуле:

D = 3,8 ((h₁₎^1/2 + (h₂₎^1/2).

Высоты антенн берутся в метрах, дальность получается в километрах. Формула выводится из геометрического построения на сфере, при этом точное значение коэффициента — 3,57. Его немного увеличивают до 3,8 для учета средней рефракции волн в нижней тропосфере, искривляющей луч вниз к земле. Легко сосчитать, что дальность прямой видимости с Останкинской башни, например, равна примерно 100 км. На границе прямой видимости уровень уже слабого сигнала зависит и от погоды, которая, в свою очередь, влияет на рефракцию.

Слева с краю находится станция (сотовая, УКВ-и FM-вещательная, или ТВ — все равно). Приемник в середине картинки находится в зоне прямой видимости, тем не менее, к нему приходят, по меньшей мере, три волны, или луча: 1 — прямой, 2 — отраженный от земли, 3 — отраженный от стены соседнего здания.

Для приемника справа, находящегося в тени, ситуация еще хуже: кроме отраженного луча 3 есть луч 4, дифрагировавший на крыше затеняющего здания (дифракция — это огибание волной препятствия), и луч 5, частично ослабленный стенами. Такое распространение создает пеструю интерференционную картину, и уровень сигнала может изменяться в сотни раз при перемещении антенны на расстояние, сравнимое с длиной волны, а на УКВ это всего единицы метров.

Вывод: решающее значение имеет место ее установки!

Телезрители, пытающиеся посмотреть желаемый канал на комнатную антенну на первых этажах железобетонного здания, давно это поняли — уж как только они ни переставляют свою телескопическую антенну, пытаясь добиться четкой картинки. Кстати, глядя на экран и измерив расстояние от основного до повторного контуров изображения (в долях ширины экрана), удается вычислить задержку отраженного сигнала относительно прямого.