H 0
h 1 h 2
R 1
R 0
Рис. 3 Выбор высот подвеса антенн.
Таким образом, на пересеченных пролетах просвет должен быть выбран из условия:
H ( g +σ ) = H 0 , |
(1.5) |
Тогда просвет без учета рефракции (именно для этого случая строятся профили пролетов):
H ( 0 ) = H 0 − ∆H ( g +σ ), |
(1.6) |
При этом необходимо проверить три-четыре критические точки профиля, для каждой из которых выполнить расчеты по формуле (1.6).
Высоты подвеса антенн определяются из профиля. Для этого следует отложить по вертикали от критической точки рассчитанный ранее просвет. Для дальнейших расчетов оставляют ту критическую точку, для которой h 1 и h 2 получились наибольшими.
1.2. Расчет устойчивости связи
Суммарная вероятность ухудшения качества связи из-за глубоких замираний сигнала на одном из пролетов обуславливается в общем случае тремя причинами:
•экранировкой препятствиями минимальной зоны Френеля при субрефракции радиоволн T0 (Vмин );
•интерференцией в точке приема прямого луча и лучей, отраженных от слоистых неоднородностей тропосферы Tинт (Vмин );
•ослаблением сигнала из-за дождей Tд(Vмин ).
Таким образом:
Tпр (Vмин ) = T0 (Vмин ) +Tинт (Vмин ) +Tд(Vмин ) |
(1.7) |
1.3 Расчет минимально допустимого множителя ослабления
Для того чтобы рассчитать минимально допустимый множитель ослабления необходимо вычислить постоянные потери мощности сигнала на пролете РРЛ, которые определяются потерями в тракте распространения L 0 (потерями в свободном пространстве) и потерями в антенно-фидерном тракте Lф.
|
|
λ |
|
|
|
L0 |
|
|
|
(1.8) |
|
4πR |
|||||
= 20 log |
|
||||
|
|
0 |
|
|
Потери в АФТ, как правило, определяются погонным затуханием направляющей среды (коаксиальный кабель, волновод) и затуханием в волноводных
переходах (разъемах, фазовращателях и т.д.) |
|
Lф =α l , |
(1.9) |
где α - погонное затухание, l – длина фидера.
Минимально допустимый множитель ослабления находиться как:
(1.10)
(1.11)
КТФ, ТВ – коэффициенты системы;
Lпост = L0 + LФ +G (2.6) - независящее от времени затухание сигнала на
пролете.
G – суммарный коэффициент усиления приемной и передающей антенны. Для дальнейших расчетов выбирают больший Vмин (т.е. меньший по абсо-
лютному значению).
Вначале следует определить критическую точку профиля. Она будет в том месте, где относительный просвет будет минимальным.
p( g ) = H ( g ) / H 0 |
|
(1.12) |
|||
H ( g ) = H ( 0 ) + ∆H ( g ) |
|
|
|||
|
R02 |
|
|
(1.13) |
|
∆H ( g ) = − |
( g )k( 1 − k ) |
||||
|
|
||||
4 |
|
|
|
||
|
|
|
|||
Вероятность ухудшения качества связи на РРЛ из-за экранировки препятст-
вием минимальной зоны Френеля при субрефракции радиоволн зависит от формы верхней части препятствия. Для унификации расчетов принято аппроксимировать препятствие любой формы сферой. Параметр µ, характеризующий аппроксимирующую сферу, определяют по следующей методике.
Проводят прямую АВ параллельно радиолучу на расстоянии ∆y = H 0 (для
частот больше 1 ГГц) от вершины препятствия (рис. 4) и находят ширину препятствия; на частотах ниже 1ГГц прямую АВ следует проводить на расстоянии ∆y = ( 0.1 ÷0.5 )H 0 от вершины препятствия.
Параметр µ = µ0 µ[p( g )] |
(1.14) |
||||
где |
|
||||
µ0 = 6 |
67α2 |
3 |
k 2 ( 1 − k 2 )l2 |
, |
(1.15) |
l = r / R0 , |
(1.16) |
||||
α = ∆y / H 0 , |
(1.17) |
||||
A’ |
0 |
B’ |
H |
||
|
|
r |
R 1 |
|
|
Уровень моря или условный
нулевой уровень
R 0
Рис. 4 К определению параметра препятствия µ.
µ[p( g )]= 3 1 −d∆p( g ) 4 1 + d[p( 0 ) + ∆p( g )];
1 −d∆p( g )
d = l3 /[4αk( 1 − k )];
∆p( g ) = ∆H ( g ) / H 0 ; p( 0 ) = H ( 0 ) / H 0
(1.18)
(1.19)
(1.20)
(1.21)
Если профиль таков, что прямая АВ отсекает два препятствия, то необходимо проверить, можно ли оба препятствия аппроксимировать одной сферой. Для этого следует рассчитать коэффициент связи
f |
|
= 1,66 lg 2 |
1 − |
1 |
arcsin |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.22) |
|
R |
R |
( R |
2 |
− R |
) / R |
2 |
( R |
− R ) |
|||||||
|
|||||||||||||||
|
|
|
π |
0 |
|
1 |
|
0 |
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При этом, если |
f R ≤ 0.67 , то оба препятствия можно аппроксимировать од- |
||||||||||||||
ной сферой; если же f R ≥ 0.67 , то необходимо учитывать каждое препятствие отдельно и минимально допустимый множитель ослабления в этом случае
Vмин = fR (Vмин.1 +Vмин.2 ), |
(1.23) |
где Vмин1 и Vмин2 - значения Vмин (в дБ) при |
учете только одного из |
препятствий. |
|
Зная µ и Vмин , можно рассчитать, при каком значении относительного про- |
|
света p( g0 ) наступит глубокое замирание сигнала: |
(1.24) |
p( g0 ) = (V0 −Vмин ) / V0 , |
|
V0 - множитель ослабления при H ( 0 ) = 0 , определяемый по рис. 5. Затем рассчитывают параметр
ψ = 2,31A[p( g ) − p( g0 )] |
(1.25) |
|||||
где |
|
1 |
|
λ /[R03 k( 1 − k )] |
|
|
A = |
|
(1.26) |
||||
ο |
||||||
|
|
|
|
|||
Значение T0 (Vмин ) определяют из рис. 6
1.4 Расчет Tинт (Vмин )
На пересеченных пролетах Tинт (Vмин ) определяется только замираниями из-за отражений радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы:
V, дБ
-8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-32 |
|
|
|
|
V 0, дБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
-6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-36 |
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
5 |
|
|
µ |
|
|
|
|
-40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,2 |
0,6 |
1,0 |
1,4 |
1,8 |
2,2 |
2,6 |
µ |
|||||||||||
Рис. 5. График для определения V 0
ψ
3
4
5
0,00001 |
0,00002 |
0,00005 |
0,0001 |
0,0002 |
0,0005 |
0,001 |
0,002 |
0,004 |
0,008 |
0,01 |
0,02 |
0,04 |
0,06 |
0,1 |
Рис.6. График для определения T0 (Vмин ) %
T0 (Vмин ) %
Tинт (Vмин ) =Tт р (Vмин ) =Vмин2 T( ∆ε ) |
(1.27) |
||
Здесь Vмин подставляют в относительных единицах, а |
|
||
T( ∆ε ) = 4.1 10−4 ξR2 |
f 3 |
|
(1.28) |
0 |
0 |
|
|
– выраженная в процентах вероятность интерференционных замираний, обусловленных отражениями радиоволн тропосферы со скачком
диэлектрической проницаемости равным ∆ε .
В выражении (1.28) R 0 – в километрах; f 0 – в гигагерцах; ξ - параметр близости водохранилища.
ξ= 1 – для сухопутных районов;
ξ= 5 – для приморских районов, а также вблизи крупных рек и водохранилищ;
ξ= 1-2 – для районов Крайнего Севера.
1.5Расчет суммарной мощности шумов.
Втелефонном канале РРЛ суммарная мощность шумов
n |
m |
|
PшΣ = ∑[PT (20)i + Pвч.i + Pавт.i ]+∑Pмод.к + ∑(P1 |
+ P2 ) + ΣPЗ + ΣPвн , (1.29) |
|
i=1 |
i=1 |
|
где n – число пролетов РРЛ; m – число участков РРЛ.
Составляющие суммарной мощности шумов рассчитываются следующим образом.
1) Мощность теплового шума в верхнем ТФ канале в ТОНУ, превышаемая в течении 20% времени любого месяца PT (20) .
При Pс.вых =1мВт (что соответствует уровню 90 дБпВт) следует
PТ (20)дБпВт = 90дБпВт − [K ТФ |
+ L пост |
+ V 2 (20)] |
(1.30) |
|
|
||||
|
|
|
|
|
дБ |
|
|
|
|
где V(20) - множитель ослабления на пролете, превышаемый в течении 20% |
|||||||||
времени любого месяца, значения которого в |
зависимости от R 0 и λ |
||||||||
определяют из таблицы 3.1. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Таблица. 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя длина |
V(20), дБ, при длине пролета (в км) не более |
|
||||||
|
волны, см. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
40 |
|
50 |
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
-1,5 |
|
-2 |
|
-3 |
|
-4 |
|
|
8,2 ÷ 5,1 |
-2 |
|
-3 |
|
-4 |
|
-5 |
|
|
3,8 ÷ 2,7 |
-3 |
|
-4 |
|
-5 |
|
-6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) Мощность шума в ТФ канале, вносимого ВЧ трактом аппаратуры РРЛ
Pвч = Pϕ + PТ.вч , |
(1.31) |
где Pϕ - мощность шума из-за нелинейности фазовой характеристики трактов |
|
СВЧ и ПЧ; PТ.вч - мощность тепловых шумов гетеродинов приемопередатчика. |
|
Величины Pϕ и PТ.вч |
для верхнего ТФ канала обычно задаются в параметрах |
аппаратуры.
3) Мощность шума, создаваемого антенно-волноводным трактом Pавт .
Методика определения для аппаратуры РРЛ задаются в техническом описании аппаратуры.
4) Мощность шума, вносимого оконечной аппаратурой РРЛ
Pмод = Pгр + Pт.мод ,
где Pгр - мощность шума из-за нелинейности амплитудной характеристики группового тракта; Pт.мод - мощность теплового шума создаваемого модемом. Эти величины задаются в параметрах аппаратуры.
5)Мощность шума из-за недостаточной защищенности приемных антенн при использовании двухчастотного плана.
6)Мощность шума в ТФ канале из-за помехи между первой и четвертой РРС.
7)Мощность шума из-за действия мешающих радиосигналов.
При расчете реальных РРЛ обычно ограничиваются расчетом первых четырех пунктов.
|
|
|
1.6 |
Исходные данные |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
|
|
Вариант |
|
|
|||
|
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
5 |
|
R0 (км) |
2 |
4 |
|
8 |
|
16 |
32 |
|
Lф (дБ) |
6 |
4 |
|
2 |
|
3 |
3 |
|
G (дБ) |
30 |
32 |
|
33 |
|
34 |
35 |
|
Н0 (м) |
20 |
40 |
|
25 |
|
50 |
30 |
|
f0(Ггц) |
37 |
15 |
|
13 |
|
11 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: Данные о районе трассы уточняет преподаватель.
1.7Порядок выполнения работы
1.Используя формулы раздела 1.1, проведите расчет высоты расположения антенн.
2.Используя формулы раздела 1.2, выполните расчет устойчивости связи на заданной трассе и определите минимально допустимый множитель ослабления.
1.8Отчет по лабораторной работе включает
1.Цель работы.
2.Исходные данные.
3.Результаты расчета высоты расположения антенн.
4.Графики и численные значения устойчивости связи и величины допустимого множителя ослабления.
1.9Контрольные вопросы
1.Как определяется критерий. Определяющий высоту подвеса антенн ?
2.Какой пролет линии связи относится к пересеченным?
3.Какие факторы являются причинами ухудшения связи из-за глубоких замираний?
4.Как определяется минимально допустимый множитель ослабления ?
5.Как рассчитываются потери в АФТ ?
6.Как аппроксимируется профиль препятствий ?
7.Чем обусловлены неоднородности тропосферы?
8.Какими причинами определяются интерференционные замирания ?
9.Как учитывается близость к трассе водохранилищ?