Одним из основных постулатов, справедливых для теории распространения радиоволн, является принцип Гюйгенса, согласно которому каждый участок фронта излученной волны служит источником вторичной, переизлученной волны. Проиллюстрируем этот принцип для простейшей ситуации (рис. 4.4). Напряженность поля в точке наблюдения О определяется суммой полей всех вторичных переизлученных волн, достигающих этой точки.
Волна, возбуждаемая в точке N, достигает точки О, отстоящей от источника на расстояние 9λ (для данного частного случая). Одновременно две точки А и В, отстоящие от точки N на расстояние 3λ, переизлучают вторичные волны. Эти вторичные волны в рассматриваемом случае распространяются по направлениям АО и ВО, причем расстояние АО равно 7λ, а расстояние ВО — 7,5λ.
Результирующее поле в точке О можно считать равным сумме полей трех волн: волны ON, волны NAO и волны NBO. Отметим, что волна NAO находится в фазе с волной ON, в то время как волна NBO находится в противофазе с этими волнами. В результате можно считать, что волны NAO и NBO взаимно компенсируют друг друга и, следовательно, поле в точке О определяется только волной NO. Само собой разумеется, что в точке О действуют не три волны, а основная волна NO и бесконечно большое количество волн, приходящих слева и справа от линии NO. Можно аналогичным образом показать, что эти волны взаимно компенсируют друг друга и поле в точке наблюдения вновь определяется только прямой волной NO. Все сказанное справедливо для распространения волны в однородном бесконечном пространстве. Если пространство, в котором распространяется волна, ограничено (например, имеется какое-либо препятствие), то взаимной компенсации полей вторичных переизлученных волн не происходит и поле в точке наблюдения определяется как прямой волной NO, так и переотраженной волной. Эта ситуация часто возникает на практике (дифракция и интерференция радиоволн) и может быть математически описана с помощью принципа Гюйгенса.
Соотношения (4.1)—(4.5) справедливы для расчета полей только в однородном пространстве, т. е. для ситуации, когда на пути распространения радиоволн отсутствуют препятствия. Надо отметить, что препятствия по-разному влияют на уровень поля в месте приема. Вновь вернемся к схеме, изображенной на рис. 4.4. Мы уже отмечали, что волна NBO находится в противофазе с волнами NAO и NA. Поэтому если каким-либо методом исключить эту волну, то в месте приема поле будет определяться суммой полей синфазных волн NAO и NO и, следовательно, уровень поля в точке O удвоится. Можно получить и обратный эффект, т. е. резко уменьшить уровень поля в точке O (в принципе, до нулевого уровня), если устранить вторичную волну NAO. Тогда в точке O поле будет определяться суммой двух противофазных волн: NO и NBO.
Описанное явление можно объяснить с помощью так называемых зон Френеля, известных из литературы [1, 31].
Наибольшая энергия поступает от передающей к приемной антенне в случае, если первая зона Френеля свободна от посторонних предметов. На практике это требование часто приводит к необходимости подъема обеих антенн на некоторую высоту h над поверхностью земли, чтобы поверхность земли не попадала в первую зону Френеля. Это требование может быть реализовано в диапазоне УКВ, тогда как для радиоволн диапазона КВ оно практически невыполнимо. Графики, приведенные на рис. 4.5, позволяют определить необходимые высоты h подъема антенн, при которых граница первой зоны Френеля касается поверхности земли.
