книги из ГПНТБ / Санкин Н.М. Принципы технического планирования передающих сетей телевизионного и УКВ ЧМ вещания информационный сборник
.pdfРаспределение напряжённости поля вокруг передатчика |
21 |
Значения напряжённости поля для различных дней |
одного |
и того же месяца давали весьма заметный разброс точек, «о значение напряжённости не падало до нуля. Поэтому приём про исходил регулярно в течение всех суток в различные месяцы года и не носил спорадического характера.
Из рис. 8 видно, что напряжённость поля принимаемых сигналрв достигает максимума около полудня, а минимума —• вече-
00 г 4 в в Ш П 14 IS tt t> Ы 24 kttu
KetmNte tfCM
Рис. 8
ром между 20 -г-22 часами местного времени. Наличие макси мума в часы полудня объясняется тем, что рассеивающая об ласть имеет в это время максимум ионизации, обусловленной ультрафиолетовым излучением солнца. Напряжённость поля за метно увеличивается в периоды ионосферно-магнитных возму щений, но по абсолютной величине остаётся всё же не настоль ко большой, чтобы при существующих приёмо-передающих сред ствах (сравнительно небольшая чувствительность приёмников и сравнительно небольшие эффективные мощности излучения) вызвать взаимные помехи в зонах обслуживания укв передат чиков.
Расчётные графики для определения напряжённости поля укв
Почти все расчётные графики, применяемые в настоящее время при проектировании сетей телевидения и УКВ ЧМ веща ния, построены, исходя из идеализированных условий: реаль ный рельеф местности усреднялся, условия рефракции принима лись стандартными, а поэтому они справедливы в основном для равнинной местности, расположенной в средних географичес ких широтах. В общем виде значения напряжённости поля во круг передатчика являются статистически распределёнными ве
22 |
Глава II |
личинами, зависящими от меешостного распределения напря жённости поля на фиксированных расстояниях от передатчика и временного распределения напряжённости шля, изменяющегося с течением времени в каждой отдельной точке приёма.
Таким образом, значение напряжённости поля Е (L, Т) на расстояния d от передатчика, которое превышается в течение Т% времени в L% общего числа пунктов приёма, может быть представлено в виде
|
Е' (L, Т) = V |
K Ео(50’5°) 'Я'.(Л R' (Е) |
(4) |
|
или |
в децибелах |
|
|
|
|
Е (L, Т) = РЪ+ Е0(50,50) + Ri(T) ~R(L), |
|
||
здесь |
P s—эффективная |
мощность, излучаемая |
полу |
|
|
волновым диполем, кет; |
|
||
|
Е0(50,50)— медианное значение напряжённости |
поля |
||
|
на заданном расстоянии d, которое превы |
|||
|
шается в течение 50% времени наблюдения |
|||
|
и 50% мест приёма при эффективной мощ |
|||
|
ности |
1 кет, |
излучаемой полуволновым |
|
диполем;
R‘( Т —функция, учитывающая статистическое рас пределение напряжённости поля по вре мени в точках, расположенных на заданном расстоянии d;
R'(L)— функция, учитывающая статистическое рас пределение напряжённости поля в различ ных точках приёма на заданном расстоя нии d для усреднённой местности;
Ре — эффективная мощность излучения относи тельно 1 кет, дб:
Р, = 1 0 1 g P -P a + e; |
|
|
|
Р — мощность передатчика, кет; |
|
||
Ра — потери в антенне и кабеле, дб; |
|
||
s— коэффициент усиления |
относительно полу |
||
волнового диполя, дб. |
|
|
|
Необходимо заметить, что указанная формула не является |
|||
вполне строгой, так как она исходит |
из |
предположения |
вза |
имной независимости функций Р (Т) |
и R (L). |
мест |
|
Однако при различных условиях |
рефракции рельеф |
||
ности будет оказывать разное влияние на значение этих функ ций. При практических расчётах этим влиянием можно прене бречь и считать эти функции взаимонезависимыми.
Распределение напряжённости поля вокруг передатчика |
23 |
В настоящее время опубликовано значительное число работ, |
|
основанных на теоретических и экспериментальных |
данных, |
позволяющих производить приближённое вычисление'значений
напряжённости поля Е (50, 50) R (Т) как |
функции расстояния |
d от точки приёма до передатчика [18, |
19, 37]. В приложе |
нии 1—15 приведены графики, принятые для расчётов Между народной Организацией Радиовещания — ОИР [41]. Пользуясь этими графиками, можно определить зависимость эффективно
го значения |
напряжённости поля от расстояния, превышаемо |
|||
го в течение |
1, 10, 50, 90, |
99% времени |
для частот |
60, 100, |
200 Мгц и |
различных |
высот подъёма |
передающих |
антенн |
(50 -г- 1500 м). Графики построены из расчёта, что высота приём ной .антенны равна 10 м, мощность излучения передатчика 1 кет, передающая антенна типа полуволновый диполь.
В пределах зоны основного дифракционного поля кривые напряжённости поля были построены по дифракционным фор мулам с учётом значения эквивалентного радиуса аэ. Приве дённое на рис. 9 статистическое распределение значений экви валентного радиуса Земли ав, определяемого из значений вер тикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха, было получено статистической обработкой измерений напряжён ности поля дециметровых волн за длительный период времени в средней полосе Европейской территории СССР, при этом счи
тали, что радиоволны распространяются над гладкой |
сфериче |
ской поверхностью. Однако в реальных условиях |
равнинной |
усреднённой местности имеет место дополнительное |
затухание, |
зависящее от частоты. В табл. 4 приводятся медианные зна чения поправки в децибелах, которые были использованы при по строении кривых, данных в приложении 1 —15.
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 4 |
|
|
Медианное значение поправки на затухание, дб, при частотах, |
||||
Расстояние |
|
|
Мгц |
|
|
|
в м и Л Я л |
|
|
|
|
|
|
|
|
46 |
63 |
82 |
98 |
195 |
15 |
—24 |
—1,6 |
—2,24 |
—3,1 |
—3,84 |
—8,16 |
25 |
—40 |
—0,32 |
—0,88 |
— 1,61 |
—2,2 |
—5,5 |
37,5—60 |
1-1,21 |
-4-0,84' |
+ 0,42 |
0 |
—2,16 |
|
При построении кривых для зоны тропосферного распростра нения были использованы данные, полученные в работе [10]. Для больших процентов времени (90, 99%) напряжённость по ля определялась как результат сложения логарифмического
24 |
Глава II |
нормального распределения её значений при медленных зами раниях со стандартным отклонением, примерно равным 8 дб, и рэлеевского распределения —• при быстрых колебаниях поля; высокие значения напряжённости поля, имеющие место в те-
й3 тис. нм
Рис. 9
чение малых процентов времени (1 и 10%), являются резуль татом появления в тропосфере слоёв с резкими скачками ди электрической проницаемости воздуха. В этом случае рэлеевский закон распределения напряжённости поля уже не имеет места -и её значения определяются на основании только лога рифмического нормального закона распределения.
Данные, использованные для построения этих кривых, явля ются экспериментальными и получены при использовании не
Распределение напряжённости поля вокруг передатчика |
25 |
больших высот подъёма передающих антенн (высота подъёма передающей антенны равна 50 м). Кривые напряжённости поля для больших высот антенн могут быть получены при использо вании высотного множителя, на который необходимо умножить напряжённость поля при h\ = 50 м. Этот множитель [21]
|
У = |
|
|
|
1 |
|
(5) |
|
|
|
|
(I - ? )2 ’ |
|||
|
|
|
|
|
|
||
где |
d0 — расстояние |
прямой видимости, равное |
У 2a3(Vhi -L |
||||
|
+ V h 2) ; |
между |
точками |
передачи |
и |
приёма |
|
|
d — расстояние |
||||||
|
(рис. 10), a |
q равно |
~d |
|
|
превы |
|
|
аэ— значение эквивалентного радиуса Земли, |
||||||
hi |
шаемое в течение Т% времени и |
|
|
||||
и hi — действующие высоты |
приёмной и передающей ан |
||||||
|
тенн, м. |
|
|
напряжённости |
(сплошная |
||
|
Сравнение расчётных значений |
||||||
линия) поля с учётом высотного множителя |
|
экспе~ |
|||||
риментальными данными (пунктирная) |
для двух |
расстояний |
|||||
Рис.. 10
между передающим и приёмным пунктами (440 и 200 км) при ведено на рис. 11 [12]. Из рисунка видно, что для расстояния 440 км при высоте антенны от 10 до 2000 м напряжённость по ля почти не меняется; для 200 км при высоте от 20 до 500 м на пряжённость поля мало меняется.
На рис. 12 приводится сравнение кривых напряжённости по ля ОИР [41] с кривыми, предлагаемыми различными авторами.
26 |
Глава II |
Значительную трудность представляет определение местностного распределения напряжённости поля R( L), которое зави сит от рельефа местности. В настоящее время нет данных, ко торые позволили бы точно вычислить значение этой функции,
Н,м
несмотря на проведённые большие и длительные статистические наблюдения.
Экспериментально было найдено, что местностное распреде ление подчиняется логарифмическому нормальному закону распределения и может быть представлено в виде
R(L)=Rl Kl , |
(6) |
где рассеивание
£ i%
£ 50»/0
(проценты показывают число пунктов, взятых на данном рас стоянии), KL— множитель, который определяется из логариф-
|
|
поля напряжённости Распределение |
|
|
вокруг |
-Лес-Ателог W9, дон V/0S ( f =00 тОООМ |
г ц ) ---------- Лондон ШЗ ( f - 30~ZOOЛщ ) |
Ql> |
ОИР (f =00Мгц) |
----- — Женева,тв донУ/з (f =АОiВООМгц) |
|
Излучаемая мощность 1н8т. высота передающей антенны: bf *300м. высота приёмной антенны h%=/8м |
а |
|
ч |
||
|
|
Л |
Рис. 12
КЗ
-<а
28 |
Глава II |
мического нормального распределения и изменяется в пределах от.+ 1 до :—1 для 1 и 99% соответственно (рис. 13).
Рассеяние RL равно 19,26 дб и не зависит от частоты, рас
стояния и высоты опоры. Эта цифра была получена эксперимен тально для расстояний в пределах прямой видимости. Исследо вания проводились в восточной части США в середине года.
Практически коэффициент R (L) может быть определён следую щим способом. Измеряют напряжённость поля во всех намечен ных точках приёма, расположенных вдоль радиального направ ления от передатчика. Из этих измерений выбирают значения напряжённости поля для 50% мест приёма, по которым и строит ся кривая зависимости напряжённости поля от расстояния.
Определив среднее значение напряжённости поля по постро енной кривой, которое условно приравнивается 0 дб, находят
Распределение напряжённости поля вокруг передатчика |
29 |
количество точек приёма, напряжённость поля в которых на 2, 4, 6, 8 и т. д. дб выше и ниже этих средних значений.
На рис. 14 показаны кривые изменения напряжённости поля для 1, 50 и 99% мест приёма. Такие же измерения необходимо проводить и по другим радиальным направлениям от передатчи
ка, после чего следует произвести усреднение. Измерения сле дует производить в различные времена года, чтобы иметь воз можность определить усреднённые значения рассеяния.
Более поздние работы лаборатории CRPL [20]' свидетельст вуют о наличии частотной зависимости местностного распреде ления, а также о значительном отклонении от логарифмического нормального распределения, особенно для малых процентов при ёмных точек. Так, для частоты 67,25 Мгц величина рассеяния для 1% приёмных точек соответствует рассеянию для 10% точек, взятому из более ранних материалов. В статье Knopfel [39] при водятся данные, полученные на территории ФРГ, дающие зна чения рассеяния (8,8' — 11) дб для II диапазона.
Сравнение местностных распределений, полученных из ука занных выше материалов, приведено на рис. 15 (кривая 1, 2
[20], 4 [39]).
R(L)
Рис. 15