Влияние растительности на распространение УКВ

Лесами покрыто 55,5% всей территории Советского Союза, причем половина из них хвойные и половина лиственные. Отдельные деревья и лес оказывают влияние на работу УКВ радиолиний, являясь полупрозрачным препятствием для распространения радиоволн. Ствол дерева и ветви состоят из древесины, влажность которой изменяется от сезона к сезону и зависит от климатических условий. Диэлектрическая проницаемость древесины и проводимость несколько меньше, чем эти же параметры соленой воды. Крона деревьев состоит из хвои или листьев, вещество которых тоже представляется полупроводником. Если на пути распространения волны имеется одиночное дерево или небольшая группа деревьев, то радиоволны частично отражаются от этого препятствия, дифрагируют на нем, огибая его, а частично проникают через дерево, поглощаясь в древесине и кроне. Специальные измерения проводились на волне длиной 80 см. Два дерева облучались наземной антенной, а приемная аппаратура была установлена на самолете, который облетал деревья по окружности на небольшой высоте. В результате было получено распределение поля в горизонтальной плоскости вокруг деревьев, показанное на рис. 40. По радиусам отложена напряженность поля в децибелах по отношению к полю прямой волны, не ослабленной деревом. Видно, что распределение поля имеет своеобразную причудливую форму. Понятно, что расчет напряженности поля за таким препятствием можно провести только приближенно. При расчете предполагают, что дерево непрозрачно для радиоволн, и расчет ведут так же, как для поля за горой или домом.


Рис. 40. Распределение напряженности поля вокруг деревьев.

При распространении в лесу поле радиоволн испытывает дополнительное ослабление. Сложность измерения этого ослабления заключается в том, что ослабление зависит не только от рабочей частоты, но и от густоты леса, породы деревьев, времени года. Подробные измерения проводились, например, в Австралии одновременно на волнах длиной 7 и 70 см. Передающая и приемная антенны располагались в лиственном лесу, и измерялось затухание в зависимости от высоты подъема антенн. Приблизительно с 3 до 18 м антенны находились в кронах деревьев, и при этом сигнал был наиболее слабым. Волна длиной 7 см поглощается в лесу значительно сильнее, чем волна длиной 70 см. Такие же измерения проводились после опадения листвы. Оказалось, что поглощение на волне 70 см изменилось мало, а на волне 7 см уменьшилось примерно на 15— 20 дБ. Это позволило сделать вывод, что сантиметровые радиоволны поглощаются главным образом в листве, а более длинные — в стволах и сучьях деревьев, причем поглощение уменьшается с увеличением длины волны. Практически лиственный лес зимой не вызывает дополнительного ослабления поля сантиметровых радиоволн.


Рис. 41. Поглощение радиоволн в лесу.

Обобщение и обработка результатов измерений напряженности поля радиоволн в лесу, проведенных многими исследователями, позволили дать рекомендации для расчета напряженности поля. На рис. 41 представлен график зависимости поглощения радиоволн в густом влажном лесу на протяжении 1 м пути (децибелы на метр) в зависимости от рабочей частоты. Это некоторые усредненные значения поглощения, по которым можно получить только приблизительную оценку напряженности поля. На основании этого графика можно сказать, например, что если на пути распространения волны длиной 10 см имеется полоса леса шириной 1 км, то практически произойдет полное поглощение радиоволн. В сухом редком лесу поглощение может быть в 2 раза меньшим.

Если антенны расположены выше леса, то поглощения не будет, но отражение радиоволн происходит не от поверхности земли, а от крон деревьев. При ветре кроны колеблются и высота отражения меняется, что приводит к изменению разности фаз прямой и отраженной волн, а следовательно, и колебанию амплитуды напряженности результирующего поля.

Кустарник и трава также влияют на работу радиолинии, правда, в основном на сантиметровых и миллиметровых волнах. В зависимости от характера растительности, ее высоты, влажности меняется характер отражения радиоволн, причем обычно более влажная растительность действует как ровная поверхность, а сухая как шероховатая.