577_Maglitskij_B.N._Kosmicheskie_i_nazemnye_sistemy_radiosvjazi_
.pdf
Рис. 2.1. Пример трассы ЦРРЛ
Далее необходимо привести структурную схему проектируемой линии с указанием длин пролетов (рисунок 2.2).
Рис. 2.2. Структурная схема проектируемой ЦРРЛ
51
2.6.3Выбор радиотехнического оборудования
Предварительный выбор аппаратуры производится с учетом заданного объема передаваемой информации и длин пролетов. Параметры выбранного оборудования необходимо привести в таблице.
2.7Методика расчета устойчивости связи на ЦРРЛ
2.7.1Причины замираний сигналов на РРЛ
Замирания сигналов на пролетах РРЛ обусловлены изменением во времени величины g (градиента диэлектрической проницаемости тропосферы). Для получения устойчивой связи необходимо, чтобы при всех возможных для данной местности изменениях g, множитель ослабления не падал ниже Vмин за исключением малого процента времени.
Устойчивость связи на пролете РРЛ характеризуется суммарным процентом времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально допустимого и определяется по формуле:
Тпр (Vмин ) T0(Vмин ) Tn (Vмин ) Tmp(Vмин ) Tд (Vмин ) , |
(2.1) |
n |
|
где T0 (Vмин )– процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально допустимого за счет экранирующего действия препятствий;
Tn (Vмин )– процент времени, в течение которого множитель ослабления,
n
обусловленный интерференцией прямой волны и волн, отраженных поверхности Земли, меньше Vмин за счет попадания точки приема в области n-
ного интерференционного минимума;
Tmp (Vмин )– процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше Vmin за счет интерференции прямой и волн, отраженных от слоистых неоднородностей тропосферы;
Tд (Vмин ) – процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше Vмин за счет потерь энергии радиоволн в различного рода осадках
(дождь, снег, туман и т.п.). Для проведения расчетов устойчивости связи необходимо рассчитать минимально-допустимый множитель ослабления.
52
2.7.2 Расчет минимально-допустимого множителя ослабления
Минимально-допустимый множитель ослабления рассчитывается по
Vмин, дБ = Рпор – Рпрд + Асв – Gпрд – Gпрм + апрд + апрм , |
(2.2) |
гдеPпрд – мощность сигнала на выходе передатчика, дБВт;
Pпор , дБВт – пороговая мощность сигнала на входе приемника;
Асв – затухание сигнала при его распространении в свободном пространстве. Рассчитывается по формуле:
Асв |
4 R |
0 |
|
, дБ , |
(2.3) |
|
20log |
|
|
||||
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
R0 – длина пролета; – длина волны;
Gпрд ,Gпрм – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн;
апрд, апрм – потери в антенно-фидерных трактах передачи и приема. Так как в цифровых РРЛ приемопередатчики и антенны представляют из себя единую конструкцию, при расчетах обычно полагают, что величина потерь не превышает 1- 1,5 дБ.
Если в технических данных на оборудование заданы не коэффициенты усиления антенн, а их диаметры, то коэффициент усиления может быть определен по формуле
G |
2D2 |
Кисп , |
(2.4) |
|
2 |
||||
|
|
|
где D – диаметр зеркала антенны;
– длина волны;
Кисп – коэффициент, характеризующий степень использования зеркала антенны. В расчетах полагают Кисп = 0,6 -0,7.
53
2.7.3 Расчет устойчивости связи при одинарном приеме |
|
2.7.3.1 Построение профиля пролета |
|
Все дальнейшие расчеты проводятся для пролета наибольшей |
|
протяженности. |
|
Профиль пролета строится в прямоугольной системе координат с |
|
предварительным выбором масштабов высот и расстояний (рисунок 2.3). |
|
Предварительно рассчитывается условный нулевой уровень |
(УНУ) по |
формуле: |
|
yi(ki) = (R02 /2Rз) * ki (1 – ki), |
(2.5) |
где R0 – длина пролета, км; |
|
Rз – геометрический радиус земли (6370 км); |
|
кi – текущая относительная координата заданной точки: |
|
ki = Ri / R0; |
|
Ri – расстояние до текущей точки от левого конца пролета. |
|
Рис. 2.3. Профиль пролета |
|
54 |
|
Находится величина просвета без учета рефракции: |
|
||
|
H(0) = H0 - H( g ), |
(2.6) |
|
где H0 – критический просвет, определяемый как |
|
||
H 0 |
1 R0 К |
ТР 1 К ТР , |
(2.7) |
|
3 |
|
|
где R0 – длина пролета; |
|
||
– рабочая длина волны; |
|
||
КТР – относительная координата наивысшей точки профиля; |
|
||
H( g ) – приращение просвета, обусловленное явлением рефракции: |
|||
H g R02 |
gKТР (1 KТР ) , |
(2.8) |
|
|
4 |
|
|
где g – среднее значение вертикального градиента диэлектрической |
|||
проницаемости тропосферы, 1/м. |
|
||
Рис. 2.4. Определение параметров профиля пролета |
|
||
55
Полученное значение Н(0) необходимо отложить от наивысшей точки профиля вертикально вверх и провести линию прямой видимости АВ (рисунок 2.4). С учетом масштаба высот определяются высоты подвеса антенн h1 и h2.
При вычерчивании профиля пролета для удобства построений начало отсчета высот можно сместить.
Вертикально вниз от наивысшей точки профиля откладываем отрезок, равный критическому просвету Н0. Через нижний конец этого отрезка проводим линию CD, параллельную линии прямой видимости (рисунок 2.4).
По точкам пересечения этой линии с профилем пролета определяется величина параметра s, характеризующего протяженность препятствия на пролете.
2.7.3.2 Расчет Т0 (Vмин)
Величина T0 (Vмин ) зависит от протяженности интервала, длины волны,
величины просвета, рельефа местности и рассчитывается после построения профиля пролета и определения основных его характеристик (R0, Н(0), r, l, kmp , p(g)).
При этом T0 (Vмин ) находится в зависимости от параметра , который определяется по формуле:
Ψ = 2.31 А [ р(g) – р(g0) ]. |
(2.9) |
|||||
Параметр А рассчитываются по формуле: |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
А |
1 |
|
ср |
, |
(2.10) |
|
|
|
R3 k(1 k) |
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
0 |
|
|
|
|
где – стандартное отклонение градиента |
диэлектрической |
|||||
проницаемости тропосферы;
р(g) – относительный просвет на пролете при среднем значении градиента диэлектрической проницаемости тропосферы:
р(g) = [Н(0) + ∆Н (g)] / Н0 , |
(2.11) |
р(g0) – относительный просвет на интервале, при котором V Vмин . 56
Определяется из графиков на рисунке 2.5 в зависимости от параметра ,
который определяется по формуле: |
|
||
= 2.02 [ к2 (1 - к)2/ l2 ]1/3, |
(2.12) |
||
где l |
s |
относительная ширина препятствия. |
Эта величина |
|
|||
|
R0 |
|
|
определяется путем графических построений из профиля пролета.
Рис. 2.5. Зависимости множителя ослабления от относительного просвета
Величину T0 (Vmin ) в зависимости от параметра ψ можно определить с помощью графика, приведенного на рисунке 2.6.
Т0 Vmin ,%
Рис. 2.6. Зависимость Т0 (Vмин ) от параметра ψ
57
2.7.3.3Расчет замираний из-за интерференции прямой и отраженной от земной поверхности волн
В общем случае Tn (Vmin ) |
определяется по формуле: |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tn (Vmin ) f P(g),A |
Vmin2 |
(1 Ф)2 |
100% , |
|
|
|
|
|
|
(2.13) |
||||||||||
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
f P(g),A |
|
– |
двумерная |
функция, |
определяется |
по |
графику, |
|||||||||||||
приведенному |
на рисунке 2.7. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Ф – коэффициент отражения от земной поверхности. Эта |
||||||||||||||||||||
величина зависит от типа подстилающей поверхности. Если профиль пролета |
|||||||||||||||||||||
плоский и гладкий, то величина Ф = 1. На пересеченных пролетах Ф = 0. Если |
|||||||||||||||||||||
профиль пролета имеет гладкую выпуклую форму, то значение Ф можно |
|||||||||||||||||||||
определить из выражения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Фвып = Фпл Dn , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.14) |
|||||
где Dn – коэффициент расходимости радиоволн. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
f[A,P(g)] |
0,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3183=1/П |
|
|
|
||
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
- |
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 й |
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,28 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,58 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,1 |
|
|
P(g)=5,2(5 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
- |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
макс |
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
макс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,159=1/2П |
|
|
|||
|
0,14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,88(3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
макс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,0(2 |
|
) |
|
|
|
|
|
||
|
0,08 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,9 |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0,06 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
макс |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1,73(1 |
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0,04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
0,5 |
1 |
|
1,5 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
0,02 |
|
|
макс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
|
2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3 |
А |
|
||
|
|
|
|
|
Рис. 2.7. Зависимости f [p(g), A] |
|
|
|
|
|
|||||||||||
58
2.7.3.4Расчет замираний, обусловленных интерференцией прямой волны и волн, отраженных от слоистых неоднородностей тропосферы
Величину Tmp (Vмин ) рассчитывают по формуле:
Tmp (V ) Vмин2 |
T( ), |
(2.15) |
где T( ) – параметр, учитывающий вероятность возникновения многолучевых замираний, обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с перепадом диэлектрической проницаемости воздуха ( ), вычисляется по формуле:
T( ) 4,1 10-4 Q R02 f03 , |
(2.16) |
где Q – климатический коэффициент, равный единице для сухопутных районов и равный 5 для приморских районов, а также для районов вблизи водохранилищ и крупных рек и озер.
В формулу (2.16) величина R0 подставляется в километрах, f0 – в Гигагерцах. В этом случае величины T( )и Tmp (Vмин )получаются в процентах.
2.7.3.5Расчет замираний на пролете, обусловленных потерями энергии
восадках
Замирания радиоволн из-за деполяризации и ослабления в дожде сказываются на частотах от 8 ГГц и выше. Для определения длительности замираний по известному Vmin определяют минимально допустимую интенсивность дождей Iдоп для данного пролета (рисунок 2.8).
После этого по найденномуIдоп для заданного климатического района можно определить процент времени, в течение которого I Iдоп , т.е. искомую величину
Tд (Vмин ) по графикам, приведенным на рисунке 2.9.
На рисунке 2.9 кривые соответствуют следующим регионам:
1 – Европейская часть России;
2 – Западная Сибирь;
3 – Восточная Сибирь.
59
Рис. 2.8. Зависимости допустимой интенсивности дождей от длины пролета и Vмин
Рис. 2.9. Кривые для определения Tд (Vмин)
60