52. Существенная область ррв. Зоны Френеля. Пассивные ретрансляторы.

Для выделения из всего окружающего пространства той области, которая существенна для распространения радиоволн от передающей к приемной антенне на пролете РРЛ, необходимо воспользоваться принципом Гюйгенса — Френеля. В соответствии с этим принципом электромагнитная энергия переносится из точки А к точке В с помощью фронта волны, представляющего собой бесконечную плоскость, проведенную перпендикулярно линии, соединяющей центры передающей и приемной антенн. Этот фронт волны движется со скоростью света. Каждая точка этого фронта волны представляет собой элементарный вторичный источник излучения. Таким образом, в каждый момент времени в точке приема сигнал образуется геометрическим суммированием бесконечно большого числа сигналов, приходящих от отдельных вторичных источников, находящихся на фронте волны. Если просуммировать поля от всех вторичных источников фронта волны, то можно обнаружить следующую закономерность: по мере удаления в обе стороны от центра фронта волны (точки О на рис. 3.1) наступает такой момент, когда поля от вторичных источников окажутся в противофазе (сдвиг фазы на 180º) с полем в центре фронта волны. Это будет соответствовать разности хода АDВ—АВ=

Эта область называется первой зоной Френеля. Перемещая фронт волны по длине пролета (линии АВ), можно отметить другие граничные точки первой зоны Френеля. Эта зона представляет собой эллипсоид вращения с фокусами в центрах передающей и приемной антенн (точки А и В).

Рисунок 3.1– Эллипсы, соответствующие зонам Френеля па плоскости

При дальнейшем увеличении расстояния от точки О напряженность поля в точке приема (точка В) будет уменьшаться вследствие того, что поля от вторичных источников будут складываться в этом случае в противофазе с полями первой зоны Френеля. При разности хода лучей АМВ—АМ= . суммарная напряженность поля в точке В вновь изменит фазу. Это обозначает границу второй зоны Френеля, которая представляет собой также эллипсоид вращения, конфокальный с эллипсоидом первой зоны Френеля. Если продолжить суммирование полей от вторичных источников, все более удаляясь от центра О, то картина будет периодически повторяться. Таким образом, все пространство, окружающее точки передачи и приема, разделено зонами Френеля. Из всего выше сказанного можно сделать следующие выводы: 1. Любое частичное экранирование пространства неровностями рельефа местности ослабляет излучение, исходящее из некоторых зон Френеля, что влияет на мощность сигнала на входе приемника. 2. Основная доля энергии передается внутри первой зоны Френеля. Если просвет на пролете таков, что неровности рельефа местности не попадают в пределы первой зоны Френеля, то мощность сигнала на входе приемника максимальна (если не учитывать других факторов, влияющих на распространение радиоволн).

53. Тропосферные линии связи. Основные особенности.

Тропосферной радиосвязью называет прямую радиосвязь на УКВ, осуществляемую в условиях отсутствия "прямой видимости" между антеннами путем использования дальнего тропосферного распространения ультракоротких волн (ДТР УКВ). как и в других видах радиосвязи, оно осуществляется с помощью электромагнитных волн, но обязательно требует воздушной среды. В PPJI прямой видимости воздушная среда приносит лишь вред, снижая устойчивость работы линии. Реально величины - угол рассеяния , угол встречи , угол направленности антенн и геоцентрический угол не превышают 3 ... 5 градусов. Радиоволны , излучаемые антенной, передатчика А пронизывают тропосферу, на пути встречая локальные неоднородности, отражаются от них в разные стороны, в том числе и в направлении приемной антенны Б (причем очень малая часть). Значительная часть теряется в мировом пространстве. Для повышения эффективности улавливания рассеянной энергии приемная антенна по аналогии с передающей имеет узкую диаграмму направленности и сориентирована практически по линии горизонта в сторону передающей станции А так, что ее диаграмма направленности пересекается с диаграммой направленности передающей антенны непосредственно над уровнем пересечения касательных к земной сфере в точках А и Б. В пересечении телесных углов диаграмм направленности передающей и приемной антенн образуется переизлучаюший объем Q. Величина является высотой переизлучающего объема. Тропосферная связь имеет ряд особенностей обусловленных непосредственно явлением ДТР УКВ а) Эффективность рассеяния и отражения энергии УКВ от неоднородностей тропосферы очень низка, а поэтому потери на участке распространения УКВ очень велики и растут с увеличением расстояния R и укорочением длины волны. К примеру, при расстоянии R = 500 км и длине волны = 1,5 м дополнительные потери по сравнению с потерями в свободном пространстве составляют около 80 дБ, т.е. на тропосферной линии протяженностью 500 км потери практически такие же, что и на линии космической связи протяженностью 5 млн.км. б) На уровень сигнала при ДТР УКВ оказывает влияние рельеф местности, простирающийся на некотором расстоянии перед антеннами в направлении на корреспондента. Находящиеся здесь высоты, лес, крупные строения могут оказывать вредное экранирующее действие. в) На устойчивость тропосферной радиосвязи существенно влияют метеорологические условия и, следовательно, климатические особенности района, по которому проходит трасса. г) Антенны при ДТР УКВ не могут полностью реализовать свои способности по усилению сигнала по сравнению с излучением в свободное пространство. Следовательно, для тропосферной связи характерно такое явление, как "потери усиления антенны", что существенно снижает эффективность антенных устройств, а это требует дополнительного повышения мощности передатчиков и чувствительность приемников или повышения коэффициента усиления самих антенн, д) Сигнал ДТР УКВ не стабилен во времени. Средний уровень сигнала испытывает сезонные (а летом и суточные) колебания, причем уровень сигнала зимой ниже, чем летом. е) Особенностью тропосферной радиосвязи является многолучевая структура сигнала ДТР УКВ, для которой характерна существенная неравномерность запаздывания отдельных компонентов, переизлученных неоднородностями объема, что приводит к сильному искажению амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик среды распространения радиосигнала системы тропосферной связи. В результате этого резко сужается полоса пропускания всей системы, искажаются сигналы, возрастают шумы нелинейных переходов между каналами.

54. Замирания в тропосферных линиях связи. Методы борьбы

Замирания сигнала и борьба с ними. УКВ при рассеянии в тропосфере подвержены медленным и быстрым замираниям, что является особенностью их распространения при тропосферной связи. Для борьбы с медленными замираниями, длительность которых достигает 5—10 мин, в ТЛ вводят необходимый запас мощности передатчика, позволяющий перекрыть самые глубокие (по ампли туде и длительности) замирания сигнала с учетом допустимого уровня шумов в каналах. К быстрым замираниям сигнала относят кратковременные изменения уровня сигнала с периодом от долей секунды до нескольких секунд. Механизм возникновения быстрых замираний заклю чается в интерференции УКВ, переизлученными различными неоднородностями тропосферы. Нейтрализация быстрых замираний достигается применением многократного приема: сдвоенного приема с разносом по частоте, сдвоенного приема с разносом в пространстве, счетверенного при ема с разносом по частоте и в пространстве, а также углового разнесения. При сдвоенном приеме с разносом по частоте (рис. 7.7, а) передача сигнала осуществляется на двух несущих частотах, разнесенных по частоте на 2—4 МГц. Величину разноса выбирают так, чтобы отсутствовала корреляционная связь между быстрыми замираниями на входах приемников, принимающих сигналы на разных несущих частотах. Сдвоенный прием с разносом в пространстве (рис. 7.7, б) осуществляется посредством приема на две антенны, разнесенные в пространстве на расстояние (70-100) . Разнесение обычно производят в горизонтальном направлении, перпендикулярном трассе При пространственном разносе достигается статистическая независимость принимаемых сигналов. Счетверенный прием с разносом по частоте и в пространстве (рис. 7.7, в) применяется в том случае, когда сдвоенный прием не дает ощутимых результатов. Счетверенный прием основывается на сдвоенных приемах с разносом по частоте и с разносом в пространстве. Угловое разнесение осуществляется путем использования антенны с несколькими облучателями, смещенных относительно фокуса отражателя приемной антенны. При этом создается несколько диаграмм направленности, разнесенных в пространстве. При значительных углах разноса быстрые замирания в приемниках будут некоррелированы. Используется разнесение как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Данный метод борьбы с быстрыми замираниями реализуется гораздо проще по сравнению с описанными выше. Кроме перечисленных методов, для борьбы с быстрыми замираниями применяют и такие методы, как увосьмиренный прием и многократный прием с разносом во времени (сигнал повторяют через определенные интервалы времени, перекрывающие длительность быстрых замираний).