2. Определение требуемой высоты установки антенн.

Для выполнения маневровой работы на рассматриваемой станции требуется обеспечить связь дежурных по паркам с абонентами, оснащенными возимыми и носимыми радиостанциями. Максимально возможные удаления абонентов от антенны стационарных радиостанций составляют: от ДСПП – R₁=1,3км; от ДСПФ – R₂=0,6км; от ДСПО – R₃=1,7км; от ДСПГ – R₄=0,9км.

Пример расчета №1.

Определение высоты установки антенны стационарной радиостанции ДСПО, требуемой для обеспечения надежной радиосвязи с возимой и носимой радиостанциями на расстоянии до 1,7 км.

Согласно табл. 3., радиостанции имеют следующие характеристики:

Радиостанция ДСПО (1_РС_ПО) – стационарная радиостанция РС-46МЦ, мощность РРС = 5 Вт. Направленная антенна АС-2/2 (G_рс = 5 дБ) соединена с радиостанцией кабелем марки РК-50-7-11 длиной L_ф = 25 м с удельным затуханием α = 0,1 дБ/м.

Локомотивная радиостанция РВС-1 (1_РВ_ПО), мощностью РРВ = 9Вт, имеет ненаправленную антенну АЛ/2 (Gрв = 0,5 дБ), установленную на высоте 5 м и подключенную кабелем марки РК-50-4-13 длиной 10 метра с удельным затуханием α = 0,15 дБ/м.

Порядок расчета канала РС - > РВ.

Предположим, что произведение высот h_рс* h_рв ≤ 25 м², тогда значение u'₂ будет определяться графиком рис. 2. для h_рс* h_рв = 25 м² и для требуемого значения дальности радиосвязи (u'₂= 43дБ).

Рисунок 2. Кривые для расчета дальности действия радиосвязи при различных высотах установки приемной и передающей антенн.

Произведем расчет по формуле: u'₂ = u₂ + ΣB – ΣG,

где u₂ – значение полезного сигнала на входе приемника;

ΣВ = В_ф + В_к + В_л – В_и + В_м + В_h + В_рн;

ΣG = G₁ + G₂.

u'₂ = u_{2 min} + В_ф + В_л + В_к – В_и + B_{м рс} + В_h – G_рс – G_рв.

Значения ΣВ и ΣG необходимы для учета фактических параметров рассчитываемого канала радиосвязи, таких как выходная мощность передатчика, характеристики используемых антенн, затухания приемного и передающего фидеров, ослабление электромагнитного поля вследствие влияния контактной сети, корпуса локомотива, а также явления интерференции.

В_ф = α₁ℓ₁ + α₂ℓ₂ – коэффициент ослабления поля в результате потерь энергии в антенно-фидерных устройствах передатчика и приемника (α₁ и α₂ – постоянные затухания кабелей (фидеров), определяемые по таблице приложения 3, а ℓ₁ и ℓ₂ – длины кабелей);

В_к = 8 дБ – коэффициент ослабления поля контактной сетью, учитывается только на электрифицированных участках при расчете дальности связи между стационарной и локомотивной или носимой радиостанциями;

В_л = 9 дБ – коэффициент ослабления поля корпусом локомотива, учитывается при расчете дальности связи между локомотивной и любой другой радиостанциями;

В_и – коэффициент ослабления поля в результате интерференции сигнала, зависящий от требуемой надежности канала связи (определяется по рис. 3.). Для мешающего сигнала коэффициент определяется при значении вероятности р = 5 %, для полезного сигнала – при р = 95 %;

Рисунок 3. 3ависимости поправочного коэффициента В_и от надежности канала радиосвязи для неэлектрифицированных (кривая 1) и электрифицированных (кривая 2) участков.

В_{и меш}=4дБ, В_{и пол}=-6,5дБ.

В_м – поправочный коэффициент, учитывающий отличие мощности используемого ПРД от 12 Вт.

Для 5 Вт передатчиков РН В_м = 10lg (12/5) = 3,81 дБ, РВ (9Вт) - В_м = 10lg (12/5) = 1,25 дБ, для РС=3,81 дБ.

B_h = 201g – коэффициент ослабления поля, учитывающий низкое расположение антенн носимых радиосредств. Используется только при h₁h₂ < 25 м². Расчет дальности связи в этом случае производится по кривой h₁h₂ = 25 м².

В_рн – коэффициент ослабления поля, учитывающий ухудшение условий передачи информации в каналах с РН (закрытие на трассах, увеличение глубины флуктуации). Врн = 0 дБ – в канале радиосвязи РН-РС на электрифицированном постоянным током участке на трассе открытого типа.

G₁, G₂ – коэффициенты усиления соответственно передающей и приемной антенн, определяются по табл. 2.

Для обеспечения уверенной радиосвязи должно выполняться условие u₂ ≥ u_2min,

где u_2min – реализуемая чувствительность приемника, определяемая наименьшим значением полезного сигнала на его входе, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи.

Значению u_2min на входе приемника соответствует соотношение сигнал/помеха на выходе приемника, равное 12 дБ. Значение реализуемой чувствительности приемника для электрифицированного участка на постоянном токе u_2min=6дБ=2мкВ.

u'₂ = u_{2 min} + (α₁ℓ₁ + α₂ℓ₂) + В_л + B_h + В_к – В_и + B_{м рс} – G_рс – G_рв=6 +(0,1*25+0,15*10)+8-(-6,5)+3,81-5-0,5+ B_h =(16,81+ B_h)дБ.

B_h = u'₂ – 16,81= 43-16,81=26,2

201g=26,2.

При известной высоте h_рв=5м найдем высоту стационарной радиостанции:

h_рс = ==0,25м.

Рисунок 4. Определение высоты установки антенн.

Рисунок 5. Протокол решения задачи по определение высоты установки антенн.

Определение высот установки антенн радиостанций 1_РС_ПО и 1_РВ_ПО:

Distance = 1,700 km

Quality = 95,00%

P1 = 5 W -> bM1 = 3,80

P2 = 9 W -> bM2 = 1,25

B = bL + bHP + bF + bK - bI = 9,00 + 0,00 + 4,00 + 8,00 - -7,20 = 28,20

B1 = B + bM1 = 32,00

B2 = B + bM2 = 29,45

G = G1 + G2 = -7,93 + 0,50 = -7,43

U2MIN1 = 6,00

U2MIN2 = 6,00

u21 = u2min1 + B1 - G = 6,00 + 32,00 - -7,43 = 45,43

u22 = u2min2 + B2 - G = 6,00 + 29,45 - -7,43 = 42,88

FOR HH=25, U = 46,40

HH1 = 22,34

HEIGHT1 = HH1 / H2 = 22,34 / 5,00 = 4,47 m

HH2 = 16,65

HEIGHT2 = HH2 / H2 = 16,65 / 5,00 = 3,33 m

Порядок расчета канала РВ - > РС.

Порядок расчета для данного примера подобен порядку расчета канала РС - > РВ. Отличие заключается лишь в замене в формуле поправочного коэффициента на реальную мощность передатчика стационарной радиостанции - B_{м рс} на поправочный коэффициент на мощность возимой радиостанции - B_{м рв}. По исходным данным, мощности РС и РВ равны. Поэтому и для канала РВ - > РС высота антенны стационарной радиостанции hрс = 4,47 м.

Порядок расчета канала РС - > РН.

Предположим, что произведение высот hрс* hрн < 25 . Тогда значение u'2 будет определяться графиком рис. 2. для hрс* hрн = 25 и для требуемого значения дальности радиосвязи.

u'₂ = u_{2 min} + (α₁ℓ₁ + α₂ℓ₂) + В_л + B_h + В_к – В_и + B_{м рс} – G_рс – G_рв=6 +(0,1*25+0,15*0,1)+8-(-6,5)+3,81-5-(-2)+ B_h =(23,8+ B_h)дБ.

B_h = u'₂ – 16,81= 43-23,8=19,2

201g=19,2.

При известной высоте h_рн=1,5м найдем высоту стационарной радиостанции:

h_рс = ==0,54м.

Порядок расчета канала РН - > РС.

Для нахождения высоты установки антенн РС и РН произведем следующий расчет, предположив, что произведение высот может быть больше 25м²:

u'₂ = u_{2 min} + (α₁ℓ₁ + α₂ℓ₂) + В_л + В_к – В_и + B_{м рс} – G_рс – G_рв=6 +(0,1*25+0,15*0,1)+8-(-6,5)+3,81-5-(-2)=23,8дБ.

Из графика зависимости u'₂ = f(r) на рис.2. по известным величинам r = 1,7 км и u'₂ = 23,8 дБ находим значение произведения высот h_рс* h_рн <25 м₂. С учетом того, что h_рн = 1,5 м, высоту установки антенны РС необходимо определять в учетом коэффициента B_h, как в предыдущем расчете, следовательно - h_рс=0,54м.

Вывод:

Для обеспечения надежной связи РС с РВ и РН на расстоянии до 1,7 км от радиостанции ДСПО (РС), антенну РС необходимо установить на высоту не менее hрс = 5 м, соответствующую каналу РС - > РВ. При расчете высот установки на ЭВМ обязательно производим корректировку (запись) параметров радиостанций, с помощью кнопки «Сохранить характеристики радиостанций».