Исследование загоризонтного распространения радиоволн над арктическими морями

Список сокращений 9
Введение 10
Глава 1. Теории загоризонтного распространения радиоволн и сверхрефракции. 12
1.1. Область применения 12
1.2. Методы измерения параметров преломления и влияние условий на характер образования волноводов 16
1.3. Учет влияния параметров тропосферы при распространении радиоволн22 1.4. Зависимость шкалы оценки РЛН от метеорологических параметров 31
Глава 2. Особенности распространения радиоволн у северного побережья Российской Федерации 37
2.1. Актуальная ситуация на севере и использующиеся инструменты радиосвязи 37
2.2. Особенности распространения радиоволн вблизи северного побережья России 43
2.3. Преломление радиоволн в нижних слоях атмосферы 44
2.4 Обратное рассеяние ЭМ волн осадками. 45
2.5 Особенности распространения сантиметровых и миллиметровых радиоволн над шероховатой морской поверхностью. 46
2.6 Особенности рассеяния радиоволн сантиметровых и миллиметровых диапазонов кромками льдов и ледовыми полями. 47
2.7 Особенности отражения кромками льдов и ледовыми полями на поверхности моря. 48
Экспериментальные исследования характеристик обратного рассеяния СВЧ радиоволн морскими льдами и сравнение с расчетными зависимостями. 49
Глава 3. Математические модели рассеяния радиоволн морской поверхностью и ледовыми полями. 51
3.1 Зондирование морской поверхности и квазигладких льдов. Мод. 1. 51
3.2 УЭПР передней кромки льда, торосистых льдов и айсбергов. Мод. 2. 55
Глава 4. Решение задачи дифракции ЭМ волн над сферической земной поверхностью с неоднородными по глубине электрическими свойствами. 58
4.1. Теоретическая сводка поставленной задачи 59
4.2 Множитель ослабления над однородной земной поверхностью. 59
4.3. Вычисление множителя ослабления над землей с неоднородными по глубине электрическими свойствами. 62
4. 4. Оценка энергетического потенциала РЛС во время работы по целям морского льда с использованием инженерной методики 66
Вывод 73
Литература 76
Приложение №1. Код программы А 79

Весь текст будет доступен после покупки

Уже в конце 19 века ученые начали изучать радиоволны над нашей Землей, сосредоточившись на очень длинных и средних волнах. Они хотели найти способы понять радиоволны и их связь с различными силами. К середине 20-го века исследования радиоволн включали короткие волны, которые отражаются от ионосферы с небольшими потерями, открывая новые возможности для радиосвязи.
Со временем диапазон изучаемых волн расширился, включив в себя метровые и миллиметровые волны, необходимые для наземной связи и связи в дальнем космосе. В то же время начали разрабатываться методы прогнозирования систем мобильной связи. Вторая мировая война стимулировала развитие радиолокации. Продемонстрировав высокую эффективность, радары открыли новую главу в истории радиоволн.
Во время войны было замечено, что радары могут обнаруживать цели, скрытые изгибом Земли, на расстояниях, значительно превышающих стандартный диапазон радаров.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Теории загоризонтного распространения радиоволн и сверхрефракции.
1.1 Область применения.
В современном мире, где безопасность и эффективность имеют первостепенное значение, радиолокационные станции (РЛС) стали неотъемлемым инструментом как в гражданской, так и в военной областях. Они играют важную роль во многих сферах нашей жизни: от обеспечения качественной навигации до управления воздушным пространством и обнаружения объектов за пределами прямой видимости.
Однако у этих инструментов есть один важный и существенный недостаток: ограниченный диапазон, который связан с радиогоризонтом. В идеальных условиях радиолокационный сигнал может распространяться над земной поверхностью всего несколько десятков километров. Это ставит перед исследователями сложную задачу: как преодолеть этот барьер и обеспечить надежную связь на чрезвычайно больших расстояниях?
К счастью, ученым удалось найти несколько способов, которые существенно упрощают задачу преодоления барьера. На помощь приходит атмосферное преломление. Данный эффект, обусловлен изменением показателя преломления воздуха с высотой. Этот эффект позволяет радиоволнам распространяться вокруг поверхности земли без значительных потерь и существенно увеличивать радиус связи.
В частности, в тропосфере, где радиоволны преломляются отрицательно, наблюдается положительное преломление, которое увеличивает радиогоризонт на 15%.
Механизмы волновода также играют существенную роль в распространении радиоволн. Например, в тропиках, где испарение воды вызывает повышение влажности, волновод испарения образуется на малой высоте над уровнем моря (до 50 метров). В этом волноводе отрицательный градиент влажности создает благоприятные условия для распространения радиоволн, позволяя им преодолевать сотни километров.
Также существуют и другие методы распространения радиоволн на дальние и сверхдальние расстояния, такие как использование ионосферы и дисперсия. В первом случае на высотах, примерно равным от 50 до 1000 километров радиоволны отражаются заряженными частицами, обеспечивая связь на межконтинентальных расстояниях. Во втором же случае при определенных условиях радиоволны рассеиваются неоднородностями в атмосфере, например, турбулентными образованиями. Это позволяет им распространяться даже за пределы радиогоризонта.[2]

Весь текст будет доступен после покупки

1. Пермяков В.А., Солодухов В.В., Бодров В. В., Исаков М. В. Распространение радиоволн: учебное пособие. Под ред. В.А. Пермякова, В.В. Солодухова. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 192 с.
2. M. I. Skolnik, Radar Handbook, Third Edition 2008
3. Permyakov V. A. Mikhailov M. S., Malevich E. S. Analysis of Propagation of Electromagnetic Waves in Difficult Conditions by the Parabolic Equation Method // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Volume: 67, Issue: 4 , April 2019 , Page(s): 2167 – 2175, DOI: 10.1109/TAP.2019.2905674
4. Лобкова Л.М. Распространение радиоволн над морской поверхностью. –М.: Радио и связь, 1991, – 256 с.
5. M. Levy, Parabolic Equation Methods for Electromagnetic Wave Propagation. London, U.K.: IEE Institution of Electrical Engineers, 2000.
6. Ю.П. Акулиничев, Ф.Н. Захаров, В.А. Пермяков, М.С. Михайлов. Состояние и перспективы развития методов численного решения параболического уравнения // Известия высших учебных заведений. Физика, 2016, т. 59, №12-3 С.169–178.
7. Патент РФ № 2020610644, 17.01.2020. Программа для моделирования работы радиолокационных станций над морской поверхностью в условиях возникновения тропосферных волноводов // Патент России № 2020610644. 2020 год. / Михайлов М.С., Пермяков В.А., Комаров А.А., Малевич Е.С.
8. Brookner, E. AREPS and TEMPER - Getting Familiar with these Powerful Propagation Software Tools / E. Brookner, P.-R. Cornely, Y. F. Lok // 2007 IEEE Radar Conference. –– 2007. –– Apr. –– P. 1034––1043.
10. International Telecommunication Union - Recommendation ITU-R P.453-12. The radio refractive index: its formula and refractivity data. P Series, Radiowave propagation. September, 2016 year – 2––3 pages.

Весь текст будет доступен после покупки