1.8. Причина замираний сигнала на пролете ррл и расчет времени с ухудшенным качеством связи т(Vmin)

При распространении сигнала от ПРД к ПРМ со скоростью света (300 тыс. км/сек), возможны отражения от местных предметов, т.е. от земли и зданий.

Отраженный сигнал запаздывает, поэтому он может прийти в точку приема в противофазе с основным сигналом и ослабить его. Чтобы сигнал не ослаблялся из-за местных предметов надо достаточно высоко поднять антенны.

Рассмотрим профиль пролета с минимально допустимой зоной Френеля (рис.1.8).

Рис.1.8. Профиль пролета РРЛ с минимальной зоной Френеля: R₀ - пролет РРЛ;

H - просвет; H₀ - минимальная (первая) зона Френеля.

Минимальную зону Френеля можно определить по формуле:

, где

Просвет H должен быть больше радиуса минимальной зоны Френеля. Если H > H₀ , то будет напряженность поля свободного пространства Е_св, т.к. отражений от местных предметов не возникнет и соответственно не будет ослабления принятого сигнала.

Если же H < H₀, то возникают отражения от Земли, и сигнал, отраженный от земной поверхности, может прийти в противофазе с сигналом, идущим по прямой линии. При складывании этих двух сигналов происходит ослабление результирующего принятого сигнала.

Также замирания сигнала происходят во время дождя. Так как сигнал может отражаться от капель дождя или от облаков. И эти сигналы могут прийти в противофазе и также ослабить принятый сигнал.

Замирания могут происходить и из-за разной диэлектрической проницаемости среды, в которой проходит сигнал.

1.9. Замирания сигнала, вызванные субрефракцией радиоволн в ррл

В тропосфере (до 12 - 15 км), с изменением высоты, меняется диэлектрическая проницаемость среды (ε). Это приводит к искажению траектории радиоволн на пролете РРЛ. Это явление называется рефракцией, и она может быть положительной или отрицательной (рис.1.9). Отрицательная рефракция называется субрефракцией.

Рис.1.9. Распространение радиоволн при рефракции

Из-за изменения микроклимата тропосферы, постоянно меняется диэлектрическая проницаемость пространства ε по случайному закону. Поэтому постоянно меняются значения рефракции. Изменение траектории сигнала может привести к его экранированию неровностями рельефа местности, и вследствие чего могут возникнуть глубокие замирания сигнала на продолжительное время. Например, из-за тумана замирания могут продолжаться десятки минут. Процент времени ухудшения качества связи из-за субрефракции обозначают T₀(V_min). Таким образом, для устранения влияния рефракции необходимо иметь высокий подвес антенны.

1.10. Интерференционные замирания на пролете ррл

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 (рис.1.10). 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.

Рис.1.10. Распространение радиоволн от передающей антенны к приемной

Механизм возникновения интерференционных замираний сигнала иллюстрируется на рис.1.10, где представлен профиль пролета РРЛ с отражением от поверхности земли (луч АВС) и отражением от фронта дождя в тропосфере (луч ADC). В точке приема С, если прямая и отраженная волны сложатся в противофазе, то возникнет глубокое замирание сигнала. Волны сложатся в противофазе, если разность хода окажется кратной половине длин волны (λ/2) (рис.1.11) и тогда выполняется условие:

,где n=1,3,5,… и , гдеm=1,3,5,…

Рис.1.11. Сигналы, принятые: а – в фазе, б – в противофазе

Замирания могут продолжаться от долей секунд до десятков секунд и когда время интерференционного замирания равно:

,

где Δε - скачки диэлектрической проницаемости; V_min - минимально допустимый множитель ослабления сигнала;

где R₀ - длина пролета РРЛ; f - частота излучаемого сигнала; ξ - характеризует условия распространения в воздухе

ξ = 1 - при отсутствии влажности, ξ = 5 - при повышенной влажности возле озер, рек и т.д.