53. Профиль, просвет и классификация трасс.

4.5.1. Профиль и классификация трасс радиорелейных линий

Продольный профиль трассы (интервала) представляет собой вертикальный разрез местности от точки передачи до точки приема, включая предметы, находящиеся на местности (рис.4.10).

Рис.4.11. Профиль трассы

Для удобства при построении профилей используется параболический масштаб. Профили строят в прямоугольных координатах, откладывая расстояния на дуге окружности, как в действительности, а по оси абсцисс, а высоты не по радиусам, а по оси ординат. Строится он следующим образом. Определяют по карте расстояние R₀ между точками передачи и приема. Строят дугу, отражающую уровень моря (дуга земной кривизны), или условный (нулевой) уровень (условный горизонт). Высота дуги Z_j, м на расстоянии R_j, км от левого конца интервала (от передатчика) до точки, в которой определяется величина Z_j , равна :

где k_j=R_j/R₀ - текущая координата на оси абсцисс;

- эффективный радиус Земли, где a= 6370 км – радиус Земли; g  - градиент диэлектрической проницаемости.

Обычно профили трасс РРЛ строят для а_э =6370км, т.е. при отсутствии рефракции . Так сделано и в «Методике построения профилей РРЛ интервалов, 1998 г.». Т.е. мы имеем условный уровень (линия вида параболы), от которой отсчитываются все высоты.

Следует отметить что во многих зарубежных источниках (методиках) профили трасс РРЛ строят при условии, что в тропосфере существует стандартная рефракция ( , ; )

Максимальная высота препятствия, создаваемого выпуклостью земной поверхности, для любой протяженности интервала R, км, при R_j=R/2 вычисляется по формуле .

С достаточной для практических расчетов степенью точности при а_э=8500 км можно принять

Важный вывод: определение просвета Н зависит от положительной и отрицательной погрешности (неточности) карт по высоте или погрешности GPS измерений по высоте.

Классификация просветов и интервалов радиорелейных линий

Распространение радиоволн непосредственно над земной поверхностью может привести к ряду нежелательных явлений:

- экранированию приёмников РРС от источника излучения (передатчика) рельефом или другими местными предметами (лес, строения и др.);

- появлению отражённых волн от земной поверхности и их интерференции с прямой волной.

Экранирование источника излучения местностью приводит к уменьшению уровня сигнала в точке приёма, т. е. дополнительному ослаблению по сравнению с распространением радиоволн в свободном пространстве. Для характеристики степени экранирования вводится понятие минимальной зоны, существенной для распространения. Под этой зоной понимают зону с минимальным радиусом , при котором поле в точке приёма равно полю свободного пространства, что имеет место при разности хода прямого и отражённого лучей рис. 4.13).

Рис.4. 13. Иллюстрация разности входа прямого и отраженного лучей

В данном случае радиус минимальной зоны определяется как

(13)

где – длина рабочей волны;

R – длина интервала;

K – относительное расстояние до точки отражения, являющейся серединой

препятствия (рис.4.14) .

На формирование поля в месте приема влияет некоторая существенная область пространства, представляющая собой в однородной среде на трассах РРЛ эллипсоид вращения с фокусами в точке передачи и приема. Поэтому для получения напряженности поля Е₀, а соответственно и мощности сигнала Р_0пр необходима не просто геометрическая видимость, а свободная от затенения минимальная зона.

Минимальная, свободная от затенения зона, обеспечивающая Е_прmax, называется 1-ой зоной Френеля. Она имеет радиус .

Рис. 4.14. Иллюстрация просвета и радиуса минимальной зоны

В этой зоне, т. е. когда просвет H между линией прямой видимости и рельефом местности в любой точке интервала больше , уровень поля в точке приёма будет равен полю при распространении в свободном пространстве, т. е. экранированием местности можно пренебречь. В противном случае, когда , экранирующее действие местности необходимо учитывать.

По этому критерию осуществляется классификация интервалов.

В зависимости от величины просвета интервалы делятся на три типа: открытые, полуоткрытые (полузакрытые), закрытые, а также касательные.

Для определения типа интервала на чертеже профиля местности строится идеальная кривая (геометрическое место точек, для которых разность хода между лучом АСВ и прямым лучом АВ равна /6). С этой целью от линии прямой видимости откладываются перпендикуляры длиной Н₀, соответствующей данному относительному расстоянию k; концы перпендикуляров соединяются плавной линией.

Интервал считается открытым (рис. 4.15), если величина просвета в любой точке интервала больше критической , т. е. при условии

(14)

Рис.4.15. Профиль трассы с открытым интервалом

Интервал считается полуоткрытым (рис. 4.16), если хотя бы в одной точке

интервала условие Н≥Н₀ не выполняется, но линия прямой видимости не пересекает рельеф местности и местных предметов, т. е. выполняется условие .

Рис. 4.16. Профиль трассы с полуоткрытым интервалом

Интервал называется касательным, если Н=0

Интервал считается закрытым (рис. 4.17.), если хотя бы в одной точке

интервала линия прямой видимости пересекает препятствия (местные предметы), т. е. при условии Н<0.

Рис. 4.17. Профиль трассы с закрытым интервалом

В зависимости от расположения линии прямой видимости по отношению к вершине наиболее высокого препятствия просветы делятся на следующие типы:

- положительный

- отрицательный.

Просвет считается положительным, если линия прямой видимости (на рис.4.10 - это линия АВ) проходит выше наиболее высокой точки; отрицательным – когда эта линия пересекает профиль трассы.

Критический просвет Н₀ – это просвет на трассе, при котором напряженность поля в точке приема Е_пр равна напряженности поля свободного пространства Е₀.