Читать онлайн «Четыре лекции по теории распространения радиоволн»

Академия Наук СССР Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР ТРЕТЬЯ ВСЕСОЮЗНАЯ ШКОЛА-СЕМИНАР ПО ДИФРАКЦИИ И РАСПРОСТРАНЕНИЮ ВОЛН Ленинград-Петродворец 20 мая - 6 июня 1972 года Ленинградский ордена Лэнина и ордена Трудового Красного Знамени Государственный университет им . А «А . Жданова Г. И. Макаров, В. В. Новиков Четыре лекции по теории распространения радиоволн Издательство Лэжнградского университет» 1972 АКАДЕМИЯ НАУК СССР МИНИСТЕРСТВО ИКЖГО СВРАЗОВАНИЯ РСФСР ТРЕТЬЯ ВСЕСОЮЗНАЯ ВКШЛ-СЕМИНАР ПО ДИФРАКЦИИ И РАСПРОСТРАНЕНИЮ BOJH Ленинград - Петродворец 20 им - в пеня 1972 р. -З"- ЛЕКЦИЯ I ПОСТРОЕНИЕ РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН Распространение радиоволн в земных условиях происходят в своеобразном волноводном канале, образованном Землей я ионосферой. В результате задача распространения радиоволн представляет собой, по существу, волноводную задачу, осложненную, правда, рядом обстоятельств. Во-первых, свойства сред (Земли и ионосферы), ограничивающих волноводный канал, завиоят от координат; во-вторых, верхняя среда (ионосфера) является, вообще говоря, средой анизотропной вследствие наличия магнитного поля Земли* Эти обстоятельства приводят к тому, что в общем случае не удается построить в замкнутой форме строгого формального решения задачи распространения» Поэтому в теории распространения радиоволн, как и в других областях математической физики, вначале рассматриваются решения достаточно простых, модельных задач, которые затем ухе используются для построения приближенных решений в более сложных случаях* В качестве достаточно простой модельной задачи, учитывающей основные особенности исходной задачи, мы рассмотрим задачу о поле вертикального электрического диполя, расположенного в сферическом волноводном канале, причём будем предполагать, чт* Земля и ионосфера представляют собой изотропные среды, относительные комплексные диэлектрические проницаемости которых €*»* и €тс* соответственно могут зависеть лишь от радиальной координаты* Диэлектрическую проницаемость атмосферы считаем равной диэлектрической проницаемости вакуума* Решение этой модельной задачи будет затем использовано для построения приближенного решения в случае анизотропной ионосферы. 1. Математическая постановка задачи В математическом отношении решение сформулированной задачи сводится к решению уравнений Максвелла, которые в системе единиц СИ для ^едмрнической зависимости токов и полей от времени вида в "uot имеют следующий вид: ЧГ ~~ 7Г (1Л) где <Я>* 2тН к t M - напряженность магнитного поля, Z0 -f4b *t20f •" - характеристический импеданс вакуума, дг*Ц>^ - Шшовое число в вакууме, С* 1/Гбфл/ф- скорость света в вакууме, ТХ» - объемная плотность токов сторонних источников. При решении аадачи естественно использовать сферическую систему координат Ъ % Q % У с началом в центре Земли и с осью в = 0§ проходящей через источник, который расположен на расстоянии ё от начала координат. В этой системе координат поверхность Земли описывается уравнением г*о, f а поверхность ионосферы - уравнением %*cC*Q+k , где £ - высота ионосфер над земной поверхностью* Уравнения Максвелла (fif) в введенной системе координат распадаются на две группы уравнений для ТУ и ТЕ полей.