ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2026, № 6 · РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН

Влияние лесных массивов на приземное распространение волн низкочастотной части ультракоротковолнового диапазона

А.Ю. Ветлужский1

1 Институт физического материаловедения СО РАН, Улан-Удэ, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2026.6.8 УДК 53.043 EDN BCBTOU

Аннотация

Статья посвящена экспериментальному исследованию влияния лесных массивов на распространение электромагнитных волн низкочастотной части ультракоротковолнового диапазона. Показано, что существующие эмпирические модели ослабления сигнала обладают ограниченной применимостью в указанном диапазоне, поскольку не разделяют вклад лесной растительности и подстилающей поверхности, а также не всегда учитывают эффект боковых волн, распространяющихся над верхней кромкой леса. В работе представлены результаты натурных измерений, проведённых в сосновом лесу и на открытой местности с идентичными почвенными условиями. На основе сравнения дистанционных зависимостей уровня поля выявлено, что на низких частотах диапазона дополнительное ослабление, вносимое лесной растительностью, перестаёт нарастать с расстоянием после некоторой дистанции и остаётся практически постоянным относительно уровня поля над открытой местностью. Данный эффект объясняется переходом к механизму распространения боковой волны вдоль верхней кромки леса. Показано, что на более высоких частотах характер распространения меняется: ослабление сигнала в лесу возрастает пропорционально пройденному расстоянию, а формирование боковых волн не происходит. Установлено также, что элементы лесной растительности, выступая в роли рассеивателей, одновременно минимизируют влияние земной поверхности на распространение волн. Полученные результаты позволяют уточнить существующие модели распространения радиоволн в лесных массивах и могут быть использованы при проектировании систем связи в условиях пересечённой и покрытой лесом местности.

  • лесная среда
  • распространение волн
  • ослабление
  • боковая волна
Abstract (in English)

Influence of forest on ground-level propagation of waves in the low-frequency part of the ultra-short wave band

The paper is devoted to an experimental study of the influence of forest on the propagation of electromagnetic waves in the low-frequency part of the ultra-short wave band. It is shown that existing empirical signal attenuation models have limited applicability in this frequency range, as they do not separate the contributions of forest vegetation and the underlying surface, nor do they always account for the effect of lateral waves propagating above the forest canopy. The paper presents the results of field measurements conducted in a pine forest and over open terrain with identical soil conditions. Based on a comparison of the distance dependences of the field level, it is revealed that at low frequencies of the band, the additional attenuation introduced by forest vegetation ceases to increase with distance beyond a certain range and remains nearly constant relative to the field level over open terrain. This effect is explained by the transition to a lateral wave propagation mechanism along the forest canopy. It is shown that at higher frequencies, the propagation behavior changes: signal attenuation in the forest increases proportionally to the propagation distance, and lateral wave formation does not occur. It is also found that elements of forest vegetation, acting as scatterers, simultaneously minimize the influence of the Earth's surface on wave propagation. The obtained results allow refinement of existing radio wave propagation models in forest massifs and can be used in the design of communication systems in rough and forested terrain.

Для цитирования

Ветлужский А.Ю. Влияние лесных массивов на приземное распространение волн низкочастотной части ультракоротковолнового диапазона // Журнал радиоэлектроники. – 2026. – № 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2026.6.8

Литература

  1. Sullivan A. Modeling targets in a forest at VHF and UHF frequencies // Proceedings of SPIE. - 2002. - Vol. 4744. - P. 19-29. https://doi.org/10.1117/12.488290
  2. Yuewei M., Wenbin L., Dongtao H., Yuan H., Qingsong L., Xiaopeng B., Daochun X. Wireless Wave Attenuation in Forests: An Overview of Models // Forests. - 2024. - Vol. 15. - No. 9. - P. 1587. https://doi.org/10.3390/f15091587
  3. Olasupo T.O., Otero C.E. Empirical Path Loss Models for Wireless Sensor Network Deployment in Suburban and Rural Environments // IEEE Sensors Journal. - 2022. - Vol. 22. - No. 12. - P. 12182-12192. https://doi.org/10.1109/TAP.2016.2583507
  4. Tang X., Liu P., Lin P., Jiang Y., Lin Y.-H. An empirical model for predicting wave attenuation inside vegetation domain // Ocean Engineering. - 2022. - Vol. 257. - No. 3. - P. 111636. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.111636
  5. Mikhailov M.S., Malevich1 E.S., Permyakov V.A. Modeling of Radio-wave Propagation in Forest by the Method of Parabolic Equation // International Journal of Engineering & Technology. - 2018. - Vol. 7. - P. 111-113. https://doi.org/10.14419/ijet.v7i2.23.11895
  6. Azevedo J.A.R., Santos F.E.S. An Empirical Propagation Model for Forest Environments at Tree Trunk Level // IEEE Trans. Antennas and Propagation. - 2011. - Vol. 59. - No. 6. - P. 2357-2367. https://doi.org/10.1109/TAP.2011.2143664
  7. Hejselbæk J., Nielsen J.O., Fan W., Pedersen G.F. Empirical Study of Near Ground Propagation in Forest Terrain for Internet-of-Things Type Device-to-Device Communication // IEEE Access. - 2018. - Vol. 6. - P. 54052 - 54063. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2871368
  8. Meng Y.S., Lee Y.H., Ng B.C. Empirical near ground path loss modeling in a forest at VHF and UHF bands // IEEE Trans. Antennas and Propagation. - 2009. - Vol. 57, No. 5. - P. 1461-1468. https://doi.org/10.1109/TAP.2009.2016703
  9. Tamir T. On radiowave propagation in forest environments // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 1967. - Vol. 15. - No. 6. - P. 806-817. https://doi.org/10.1109/TAP.1967.1139054
  10. Ветлужский А.Ю., Калашников В.П. Экспериментальное изучение условий формирования боковых волн в лесных покровах // ЖТФ. - 2013. - Т. 83. - № 4. - С. 99-104. https://doi.org/10.1134/S1063784213040269
  11. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 502 c.
  12. Ветлужский А.Ю. Локализация электромагнитных волн в регулярных и случайных дискретных средах. - М.: Техносфера, 2025. - 283 с.
  13. Атутов Е.Б., Дагуров П.Н., Ломухин Ю.Л. Ослабляющие свойства лесного покрова / Труды III Всероссийской конференции "Радиолокация и радиосвязь". - Москва, 2009. - С. 536-540.