лекции / Построение и оптимизация радиотехнических систем 3-4 2023

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Построение и оптимизация радиотехнических систем

Тема: Принципы построения и особенности распространения на интервалах РРЛ.

Лекция 3-4

Коровин К.О. к.ф-м.н. , доцент кафедры РОС СПбГУТ

-Характеристика влияния распространения радиоволн на интервалах РРЛ.

- Влияние земной поверхности и тропосферы на распространение радиоволн.

Распространение радиоволн в свободном пространстве 3

Особенности частотных диапазонов, используемых для РРЛ

Радиорелейные линии, работают в метровом, дециметровом, сантиметровом и частично в миллиметровом диапазонах волн. Согласно Регламенту радиосвязи эти диапазоны имеют номенклатуру, указанную в таблице:

В настоящее время границы использования диапазона частот для РРЛ различного назначения составляют от 60 МГц до 95 ГГц, причем диапазон выше 20 ГГц используется, в основном, для коротких соединительных линий.

По мере укорочения длины волны на распространение радиоволн начинают все в большей степени влиять рельеф местности, различного рода строения, а также метеорологические условия. Кроме того, в миллиметровом диапазоне и коротковолновой части сантиметрового диапазона волн происходит поглощение в гидрометеорах (дождь, туман, град, снег) и газах атмосферы (кислород, водяные пары). Волны длиннее 3 – 4 м могут при благоприятных условиях распространяться на большие расстояния из-за отражения от ионизированных слоев атмосферы и метеорных следов. На распространение более коротких волн ионосфера влияния не оказывает.

Радиоволна, распространяющаяся вблизи земной поверхности и включающая прямую волну, волну, отраженную от земли, и поверхностную волну.

следует понимать как волну, частично огибающую выпуклость земного шара вследствие явления дифракции. Поскольку земная радиоволна по определению распространяется в непосредственной близости от поверхности Земли, то её часто называют поверхностной. Однако ГОСТ 24375 – 80 применение такого термина - синонима считает недопустимым.

Радиоволна, распространяющаяся между точками на (или) вблизи земной поверхности по траекториям, лежащим целиком в тропосфере.

Примечание: характер траекторий определяется неоднородностью тропосферы. Кроме общей плавно меняющейся неоднородности в атмосфере всегда присутствуют локальные неоднородности, которые рассеивают энергию радиоволны. Такое рассеяние, с одной стороны, ослабляет поле распространяющейся волны в прямом направлении, а с другой - способствует распространению рассеянной энергии далеко за линию горизонта, что используется в некоторых технологиях телекоммуникаций.

Радиоволна, распространяющаяся в результате отражения от ионосферы или рассеяния в ней.

Примечание: верхние слои атмосферы (ионосфера) содержат газ в ионизированном состоянии. Волны с частотами ниже 30 МГц испытывают сильное преломление в ионосфере. Траектории распространения этих волн искривляются настолько, что они (волны) возвращаются на Землю.

В атмосфере всегда присутствуют локальные неоднородности ионизации, которые также рассеивают энергию радиоволны.

Под свободным пространством понимается такое однородное безграничное пространство, в котором отсутствуют молекулы, атомы, свободные заряды.

Условия, близкие к свободному пространству, наблюдаются, например, на космических линиях связи, в отдельные периоды времени на интервалах РРЛ. Энергетические соотношения, полученные в условиях свободного пространства, являются исходными для расчета радиолиний во всех диапазонах частот.

Так как на больших расстояниях от излучателя R >> λ0 излучаемую им сферическую волну в пределах небольшой площади, занимаемой приемной антенной, приближенно можно считать плоской, то волновое сопротивление свободного пространства равно:

E0 120 ,Ом

H0

Модуль напряженности электрического поля Е0 на расстоянии R равен

Мощность определяется из уравнения радиосвязи

Для РРЛ прямой видимости, основные выводы могут быть следующими:

1.Любое частичное экранирование пространства неровностями рельефа местности ослабляет излучение, исходящее из некоторых зон Френеля, что влияет на мощность сигнала на входе приемника.

2.Напряженность поля в точке приема от первой зоны Френеля в 2 раза превышает напряженность поля, определяемую всеми остальными зонами.

Таким образом, основная доля энергии передается внутри первой зоны. Желательным, при выборе трассы РРЛ прямой видимости, является отсутствие предметов, экранирующих первую зону Френеля.