41 Определение радиуса кривизны луча в тропосфере

Вследствие неоднородности тропосферы радиоволны распространяются не прямолинейно, а по искревлённой траектории. Будем считать, что поверхности одинаковых значений коэф преломления n представляют собой плоскости, параллельные плоской поверхности Земли.

Луч падающий на нижнюю поверхность под углом φ испытывает преломление на участке dh, падает на верхнюю поверхность под углом φ+d

42 Виды абсолютный рефракции. Учёт атмосферной рефракции в формулах

43 Дальнее тропосферное распространение радиоволн

Механизм ДТР есть результат рассеяния радиоволн на слабых неоднородностях диэлектрической проницаемости тропосферы. На тропосферных линиях прием сопровождается глубокими общи­ми и селективными замираниями. Особенностью линий ДТР является быстрое убывание уровня сигнала с увеличением длины радиолинии, что объясняется двумя причинами. Наибольшая интенсивность рассеивающих неоднородностей наблюдается в нижних толщах тропосферы, поэтому на линиях ДТР независимо от длины интервала излучение и прием ведут примерно под нулевым углом к горизонту

44 Замирания и методы борьбы с ними

Сигнал может передаваться от передатчика к приемнику по множеству отражательных путей – многолучевое распространение, которое может вызывать флуктуации амплитуды, фазы и угла прибытия полученного сигнала. Два луча сигнала могут сложиться в приемнике, нейтрализовав друг друга. Сигнал вроде как перестает на время поступать между источником и приемником = замирание

Мелкомасштабное замирание – это значительные изменения амплитуды и фазы сигнала, которые могут быть результатом небольших изменений (порядка половины длины волны) расстояния между передатчиком и приемником. Мелкомасштабное замирание проявляется двумя способами – расширение сигнала во времени (или дисперсия сигнала) и нестационарное поведение канала. Мелкомасштабное замирание называется релеевским, если имеется большое число многократно отражающихся путей и нет компонента сигнала вдоль луча обзора. Если преобладает незамирающий компонент сигнала, такой как путь распространения вдоль луча обзора, огибающая мелкомасштабного замирания описывается функцией плотности вероятности Райса.

Замирания вследствие воздействия гидрометеоров.

Дождь и туман представляют собой скопление капелек воды различных размеров. Прежде всего каждую капельку можно рассматривать

как полупроводник сферической формы, в котором распространяющаяся радиоволна наводит токи смещения. Плотность этих токов значительна, поскольку относительная диэлектрическая проницаемость воды примерно в 80 раз превышает относительную диэлектрическую проницаемость окружающего воздуха. В то же время плотность токов смещения пропорциональна частоте, поэтому значительные токи могут возникнуть в капельках воды только в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн. Возникающие в капельках воды потери энергии и приводят к поглощению радиоволн. Кроме того, наводимые радиоволной в капельках дождя или тумана токи являются источниками вторичного излучения, которое носит рассеянный характер, т. е. имеет примерно одинаковую интенсивность во все стороны. Это рассеяние практически создает эффект поглощения в направлении распространения радиоволн.

Виды замираний на интервалах радиорелейных линий

В антенну ПРМ сигнал может поступать как по прямому пути, так и отразившись от ровной поверхности Земли. Кроме того, отражения могут возникнуть и от облаков, и от фронта дождя.

В результате в точке приема может происходить геометрическое сложение прямой волны и отраженных волн, которые могут прийти в противофазе, а значит, возникает интерференция - сложение волн. И поэтому возникают глубокие замирания сигнала.

Крупномасштабное замирание отражает среднее ослабление мощности сигнала или потери в тракте вследствие распространения на большое расстояние. Причины: выступающие наземные элементы. Происходят: отражение, дифракция и рассеяние. Можно рассчитать с помощью модели Окамура-Хата.

Частотно селективные и плоские(амплитудные замирания) .Полоса когерентности радиоканала

Полоса когерентности f₀ – интервал частот, в котором усиление почти одинаковое.

Селективное замирание: различные спектральные компоненты переданного сигнала будут подвергаться различному воздействию. (f₀< W)

Амплитудное: ухудшение характеристик происходит тогда, когда f₀>W. Следовательно, все спектральные компоненты сигнала будут подвергаться одинаковому воздействию со стороны канала (например, замирать или не замирать). Амплитудное замирание не привносит искажений, связанных с внесенной каналом межсимвол. интерференцией, но уменьшается отношение сигнал/шум.

Селективные замирания характеризуются случайными доплеровскими смещениями на разных частотах (между замираниями на разных частотах отсутствует корреляция). Доплеровское растяжение спектра сигнала f_Д вызывается отражением (или прохождением) электромагнитной волны от неоднородностей среды распространения или других объектов, движущихся со случайными скоростями и в случайных направлениях

Быстрые и медленные замирания. Время когерентности радиоканала

Время когерентности Т₀ = 0,5 λ/v – интервал времени, на котором характеристика канала существенно не меняется

Быстрые замирания – время когерентности канала меньше времени длительности связи (Т₀<Ts). Медленные – наоборот (Т₀>Ts).

Причина быстрых замираний состоит в том, что напряженность поля в месте приема является результатом интерференции многих волн (лучей),

рассеянных различными неоднородностями. Из-за флюктуации (случайных перемещений) этих неоднородностей непрерывно меняется соотношение фаз интерферирующих радиоволн.

Медленные замирания обусловлены изменением метеорологических условий и зависят от времени суток и сезона года.

Методы борьбы частотно-селективными замираниями. Примеры

- Эквалайзер: с помощью весовых коэффициентов ‘выравнивает’ спектр

- Расширение спектра методом скачкообразной перестройки частоты: рабочая частота меняется псевдослучайным образом. Искаженные опаздывающие сигналы не успевают попасть в полосу рабочей частоты

- Ортогональное уплотнение с частотным разделением: Принцип работы заключается в разделении (разуплотнении) последовательности с высокой скоростью передачи на N групп символов так, чтобы каждая группа содержала последовательность с более низкой скоростью передачи символов (в N раз меньшую), чем у исходной последовательности. Полоса сигнала состоит из N ортогональных несущих сигналов, каждый из которых модулируется отличной от других группой символов.

АЧХ в узкой полосе сильно не меняется

Методы борьбы с амплитудными замираниями. Примеры

- пространственное разнесение: используем несколько антенн, разнесенные по линии, перпендикулярной радиотрассе. Принятые отдельными антеннами сигналы детектируются, а затем суммируются.

- Перемежение(чередование битов) – получаем равномерное распределение ошибок