Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2015, № 10 · RADIO WAVE PROPAGATION

Моделирование распространения гектометровых и более длинных электромагнитных волн над покрытыми лесом трассами

I.B. Bashkuev1, M.G. Dembelov1

1 Институт физического материаловедения СО РАН, Russia
Full text UDC 538.566 EDN UNJSCH

Abstract

Results of modeling of the ground wave field created by vertical electric dipole over layered structure “forest-soil” are offered in the paper. It is shown that conditions of radio wave propagation over forest massif with high inductive impedance in the 50-200 kHz ranges are more favourable than over soil without forest. Values of module of an attenuation function | W | that exceed 1,74 and that was account for by surface electromagnetic wave (SEW) were obtained. For | W | > 1, conditions for propagation are more favorable than over homogeneous conducting surface. After analysis of numerical data for | W | and field level E for paths with forest height from 7 to 25 meters, it is established that conditions of radio wave propagation over forest paths depend on frequency, forest height and distance from transmitter for high inductive surface impedance. Results of modeling have showed profound effect of forest massifs on radio wave propagation in the VLF-MF ranges.

  • surface electromagnetic wave
  • surface impedance
  • conductivity
  • attenuation function
Аннотация (на русском)

Моделирование распространения гектометровых и более длинных электромагнитных волн над покрытыми лесом трассами

В статье представлены результаты моделирования поля земной волны, создаваемой вертикальным электрическим диполем над слоистой структурой «лес-почва». Показано, что в диапазоне 50-200 кГц условия распространения радиоволн над лесом при сильно-индуктивном импедансе более благоприятны, чем над почвой без леса. Получены значения модуля функции ослабления | W |, превышающие единицу и достигающие | W | = 1,74, которые обусловлены поверхностной электромагнитной волной (ПЭВ). При | W | > 1 условия распространения более благоприятны, чем над однородной бесконечно проводящей поверхностью. При анализе численных данных для | W| и уровня поля E на трассах с высотой леса от 7 до 25 метров установлено, что условия распространения радиоволн над лесистыми трассами зависят от частоты, высоты леса и расстояния от излучателя. Результаты моделирования показали сильное влияние лесных массивов на распространение радиоволн СДВ-ДВ диапазонов.

For citation

Bashkuev I.B., Dembelov M.G. Моделирование распространения гектометровых и более длинных электромагнитных волн над покрытыми лесом трассами // Journal of Radio Electronics. – 2015. – No. 10.

References

  1. Башкуев Ю.Б. Электрические свойства природных слоистых сред. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1996, 207 с.
  2. Башкуев Ю.Б., Адвокатов В.Р., Балханов В.К. Способ измерения эффективных электрических свойств лесной среды в длинноволновом диапазоне радиоволн и устройство для его осуществления // Патент на изобретение RU № 2336520 C1 G 01N 22/00, G 01R 27/00. Бюллетень № 29. 2008.
  3. Балханов В.К., Адвокатов В.Р., Башкуев Ю.Б. Усредненные электрические характеристики «лесо-слоя» и высота лесного покрова // Журнал технической физики, 2014, Т. 84, № 8. с. 132-136.
  4. Егоров В.А. Влияние растительного покрова на распространение средних и более длинных электромагнитных волн// Автореф. дисс. канд. физ.-мат. наук, Санкт-Петербург, 2007, 21 с.
  5. Egorov V.A., Makarov G.I. "Influence of vegetable cover on propagation of electromagnetic waves with wavelength longer than 100 m" International Journal of Geomagnetism and Aeronomy. Vol.6, G13005, 2006.
  6. Егоров В.А., Макаров Г.И. Точность прогнозирования функции ослабления при помощи граничных условий импедансного типа в случае двухслойной трассы распространения // Радиотехника и электроника, 2011, Т. 56, №6, с. 694-697.
  7. Tamir Th. «On radio-wave propagation in forest environments» IEEE Trans. Antennas and Propagation, vol. AP-15, №6, November 1967, p. 806-817.
  8. Ломухин Ю.Л., Ветлужский А.Ю. Методы дополнительного ослабления электромагнитных полей. - Новосибирск: Наука, 2003, 136 с.
  9. Башкуев Ю.Б., Хаптанов В.Б. Электрические характеристики черноземных почв Аларской степи // Вестник Бурятского государственного университета (серия Химия и физика), 2014, №3, с. 156-160.
  10. Макаров Г.И., Новиков В.В., Рыбачек С.Т. Распространение электромагнитных волн над земной поверхностью. М.: Наука, 1991, 196 с.
  11. Фок В.А. Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн. М.: Сов. Радио, 1970, 517 с.
  12. Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности. М.: Физматлит, 1999, 496 с.
  13. Wait J. R. Electromagnetic waves in stratified media. Pergamon Press, New York-Paris, 1962, 372 p.
  14. Дембелов М.Г. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007614416. Расчет функции ослабления поля земной волны над неоднородными радиотрассами по методу обобщенного интегрального уравнения Е.Л. Фейнберга. - М.: РОСПАТЕНТ, 18.10.2007.
  15. Башкуев Ю.Б., Хаптанов В.Б., Дембелов М.Г. Экспериментальное доказательство существования поверхностной электромагнитной волны // Письма в Журнал технической физики, 2010, Т. 36, № 3. с. 88-95.