Расчет_РРЛ_2

10

Можно выделить три случая отражения от земной поверхности:

отражение от водных поверхностей;

отражение от протяженных плоских поверхностей в условиях слабопересеченной местности;

отражение от препятствий в условиях пересеченной местности.

Пересеченной, в некотором приближении, можно считать ту местность, где перепады высот в

интерференционного минимума.

По большому счету, пересеченность местности, определяется степенью влияния отражения от поверхности Земли, поэтому для однозначного определения необходимости учета интерференции, требуется провести приведенные ниже построения и расчеты. А потом принять решение о необходимости и применимости расчетов. Следует также понимать, что для высокочастотных диапазонов волн, свойственных современным РРЛ ( более 6 ГГц), отражение от подстилающей поверхности будет диффузным, поэтому влияние интерференционным замираний будет малосущественным. Самой большой опасностью, с точки зрения интерференционных замираний, являются протяженныеФ ≈ 1 водные поверхности (или другие поверхности с высоким коэффициентом отражения ).

2.5.1.Нахождение точки отражения

2.5.1.1Отражение от водной поверхности

Рисунок 6. Схема отражения радиоволны от водной поверхности

Расстояние от левой антенны (А) до точки отражения(С), равное R1 и высота просвета в точке отражения H (g) рассчитывается по формуле[1]:

11

(2.5.1)

Разность хода между прямой и отраженной волной:

H 2 (g)

2.5.1.2 Отражение от плоских поверхностей[1]

Для плоского (слабопересеченного) участка местности отмечают точку К—зеркальное изображение левой антенны (точки А) относительно плоскости отражения MN (см. рисунок 6) и определяют положение геометрической точки отражения (точка С). Плоскость отражения проводят через ближайшие друг к другу точки пересечения проекции трассы с изолиниями высот. Разность хода между прямым и отраженным лучами рассчитывают по формуле (2.5.2).

Определяют расстояние r между точками, в которых прямая А'В' пересекает неоднородность рельефа.

Если выполняется условие

Разность хода между прямым и отраженным лучами рассчитывают по формуле (2.5.2).

Рисунок 8. Схема отражения радиоволны от протяженного препятствия

2.5.2.Расчет множителя отражения по интерференционным формулам[1]

Вобщем случае, при любом угле скольжения, и наличии q точек отражения, множитель ослабления равен

где γ фазовый сдвиг между прямой и отраженной волной, равный

γ =(2π / λ)∆r + β , ∆r разность хода интерферирующих волн, β сдвиг фазы при отражении

Если на пролете присутствует одна точка отражения, то множитель ослабления при малых углах скольжения ( β ≈π ) равен

где Ф модуль отражения от подстилающей поверхности,

диффузный характер отражения.

Для точного расчета необходимо знать проводимость, диэлектрическую проницаемость и высоту неровностей. Для упрощения вычислений, или при отсутствии точной информации о рельефе и подстилающей поверхности, можно воспользоваться справочными данными[3]:

Существенная область пространства отражения вдоль трассы Х в перпендикулярном ей направлении Y имеет размеры:

(2.5.11)

(2.5.12)

(2.5.13)

Приблизительно, для к=0,5 значения X можно оценить из таблицы[3]:

Предполагается, что в пределах этого участка земная поверхность является приблизительно плоской, т.е. высота неровностей не превышает.

интерференционного минимума. Если площадь ровного участка меньше (X,Y), то это эквивалентно уменьшению коэффициента отражения, пропорционально уменьшению площади отражения.

Рисунок 10. Зона отражения

2.5.4 Коэффициентрасходимости [1]

Если отражающая поверхность выпуклая и гладкая (рис. 8), то необходимо учитывать коэффициент расходимости:

где r не должно превышать X.

Для гладких водных поверхностей (рис. 6) коэффициент расходимости определяется

(2.5.15)

2.5.5 Влияние диаграммнаправленности антенн

Влияние диаграмм направленности приемной и передающей антенн эквивалентно уменьшению в Враз коэффициента отражения:

16

где F – ослабление в дБ из-за влияния диаграммы направленности (эталонные диаграммы направленности приведены в приложении)

2.5.6 Учет затенения зоны отражения[1]

Если эффективная площадь отражения уменьшается из-за влияния экранирующих препятствий и из-за наличия участков, отражающих волну с отличными от θ углами, то вводится поправочный

Рисунок11. Коррекция эффективной площади отражения при частичном затенении и наклоне зоны отражения

3.В зависимости от количества точек отражения ( одна или несколько) рассчитывают множитель ослабления по формуле.

17

2.6 Расчетдифракционных потерьраспространения [1]

При наличии препятствий в пределах минимальной зоны Френеля (полузакрытые и закрытые интервалы) происходит дифракционное ослабление радиоволны.

2.6.1Определение количества препятствий

Взависимости от количества препятствий интервалы делятся на подинтервалы, при этом началом первого подинтервала является самая левая антенна РРС (начало интервала), а концомпервое затеняющее препятствие. Началом следующего подинтервала является вершина предыдущего препятствия, концом либо вершина следующего препятствия, либо конец интервала (для последнего подинтервала).

2.6.2Аппроксимация препятствий

Несколько полузатеняющих препятствий (т.е. задевающие минимальную зону Френеля, но не пересекающие линию визирования) могут входить в один подинтервал, но учитывается среди них только одно, имеющее наибольшее закрытие.

Возможно представление двух рядом стоящих препятствий одним, эквивалентным

где x1 и x2 расстояние от начала подинтервала до двух ближайших друг к другу точек излома линии (рис. 12).

Рисунок 12. Аппроксимация нескольких препятствий

Нельзя объединять препятствия образованные объектами разной природы, а также, если расстояние между ближайшими√3 кромками превышает максимальный размер первой зоны Френеля на подинтервале ( 0 при к=0,5)

2.6.3 Расчет дифракционных потерь

18

Для аппроксимации неоднородностей рельефа используют полуплоскость (клин) (рис. 13)или цилиндр. Далее рассматривается только аппроксимация полуплоскостью, как более простая, и рекомендованная к использованию на полузакрытых интервалах. Это оправдано, т.к. изначально проектирование должно производиться для открытых пролетов, которые могут трансформироваться в полузакрытые. Использование этой модели на закрытых интервалах, а также в условиях затенения ровной поверхностью Земли, может привести к занижению дифракционных потерь. Поэтому, если рассматриваются такие модели распространения и необходим точный расчет, то следует пользоваться расширенной методикой учета дифракционных потерь[1].

Для клиновидного препятствия дифракционные потери равны

Рисунок 13. Аппроксимация препятствия полуплоскостью (клином)

(2.6.4)

Для нескольких препятствий суммарные потери равны

(2.6.5)

Где дифракционные потери дляi-го затеняющего препятствия

потери для полузатеняющего препятствия на первом интервале

потери для полузатеняющего препятствия между i-м и i+1 затеняющимпрепятствием

19

r1 расстояние от вершины затеняющего препятствия до предыдущего затеняющего препятствия или левой антенны,r2 расстояние от вершины затеняющего препятствия до следующего затеняющего препятствия или правой антенны.

2.6.4Итоговый алгоритм расчета дифракционных потерь

1.Определяют число препятствий на трассе

2.Для полуоткрытой трассы(находятg). одно, наиболее затеняющее препятствие, определяющее просвет

3.Для закрытой трассы проводят разделение на подинтервалы, объединяют соседние препятствия, выделяют полузатеняющее препятствие на подинтервале.

4.Проводят аппроксимацию(g), препятствий полуплоскостью, вершина которой находится= −в (g) точке с просветом из профиля местности определяют расстоянияd1 и d2,

.

5. Рассчитывают дифракционные потери на трассе.

2.7 Расчетзапаса на замирания[1]

Расчет запаса на замирания проводится при заданных условиях рефракции:

множитель ослабления поля свободного пространства для открытых интервалов (из-за отражения от земной поверхности), дБ;