14.4.2. Основи розрахунку

Для розрахунку напруженості поля на відстанях (5-6 км) для високопіднятихантен використовують відому інтерференційну формулу (див. розділ 11), або формулу Введенського з урахуванням обмежень до її застосування. Якщо антени є низько розташованими – використовують формулу Шулейкіна – Ван-дер-Поля.

Для розрахунку поля на відстанях (80-100км) враховуютьеквівалентний радіус Землі та ефект тропосферної рефракції.

14.4.3. Властивостідіапазону

Переваги:

– велика частотна ємність діапазону;

– можливість створення спрямованих антен з прийнятними габаритами;

– можливість встановлення дальнього радіозв’язку із земними об’єктами.

Недоліки:

– хвилі поширюються вздовж лінії прямої видимості;

– високочастотна ділянка діапазону;

– нестійкість площини поляризації;

– залежність умов поширення довгохвилевої частини від стану іоносфери.

14.4.4. Область застосування

Хвилі метрового діапазону застосовують для:

– телебачення;

– радіолокації (короткохвильова частина діпазону).

– здійснення дуплексного радіозв'язку;

• забезпечення регулярного зв'язку в межах прямої видимості між земними об'єктами,з літальними апаратами i між ними;

14.5. Мікрохвилі (УВЧ, НВЧ, ВВЧ: 300 МГц – 300 ГГц; УКХ-дм, УКХ-см, УКХ-мм:100 см – 1мм)

14.5.1. Характеристика поширення

До мікрохвиль відносять радіохвилі дециметрового, сантиметрового та міліметрового діапазонів. Поширюються поверхневі мікрохвилі в межах прямої видимості.

В організації каналів зв'язку в діапазонах мікрохвиль враховують особливості рельєфу місцевості й наслідки багатопроменевого поширення хвиль. Проявом є завмирання, які обумовлено тим, що до точки приймання надходить множина радіохвиль, які відбиваються i розсіюються об’єктами, що розташовані на земній поверхні. Якщо перешкода перекриває лінію прямої видимості між передавальною та приймальною антенами, трасу називають закритою. Якщо траса не є перекритою перешкодою, її називають відкритою. Напруженість електричного поля в точках приймання на закритій, так i на відкритій трасі залежить від значення й знака просвіту, тобто відстані від верхнього краю перешкоди до лінії прямої видимості, оскільки в цьому випадку здійснюється перекриття або затінення першої та подальших зон Френеля (див. розділ 10).

У діапазонах мікрохвиль на трасах протяжністю 100 – 150 км, які проходить через гірські хребти висотою 1000 – 2000 м, може бути ефект підсилювання сигналу через розсіювання його на клиновидній перешкоді з подальшим додаванням когерентних радіохвиль, що надходять в точку приймання внаслідок багатопроменевого поширення. Сутність ефекту «підсилювання на клині» ілюструє рис. 14.5.

Якби не було клина з вершиною в точці С,то хвиля з точки А в точку В могла б надійти тільки вздовж прямої АВ. За наявності перешкоди траса розділена на окремі ділянки: AC i СВ. На першій трасі в точку С надходить більше ніж одна хвиля, тому що окрім первісного джерела, розташованого в точці A, існує й вторинне джерело хвилі – в точці відбивання D.

Збуджена вершина С перевипромінює енергію радіохвилі не тільки в напрямі точки В, а також в напрямі точки Е, що знаходиться в області земної поверхні, суттєвій при відбиванні, i в свою чергу перевипромінює енергію хвилі в напрямку точки В. Тому в точку прийому надходить множина когерентних радіохвиль, а напруженість результатного поля може зрости на 60-80 дБ відносно прямої хвилі, що поширюється вздовж лінії СВ. Іноді явище підсилювання на клині реалізують штучно. Для цього на невеликих узгір'ях встановлюють спеціальні металеві екрани, які здійснюють функції пасивних ретрансляторів.

Рис. 14.5. Ефект «підсилення на клині»

Велике місто є специфічним середовищем поширення мікрохвиль. Його можна ототожнити із досить неоднорідною місцевістю, в якій можливе багатопроменеве поширення радіохвиль. Якщо між антенами існує пряма видимість, то висоти їх підвісу розраховують від середнього рівня дахів, а розрахунок напруженості поля здійснюють за інтерференційними формулами. Виявлено, що у місті напруженість поля хвиль дециметрового та сантиметрового діапазонів у 3-5 разів менша, ніж на відкритій місцевість. Це послаблення слід враховувати для корекції обчислень, які здійснюють за стандартними методиками у випадку відсутності прямої видимості між передавальною та приймальною антенами. Ще більше знижується напруженість поля всередині приміщень. Відносно напруженості поля над дахом у верхніх поверхах будинків напруженість поля знижується до3-7%, а на нижніх – до 10-40%.

На відстанях, які перевищують відстань прямої видимості, мікрохвилі поширюються, в основному, внаслідок тропосферної рефракції й розсіювання на тропосферних неоднорідностях. Якщо стан тропосфери такий, що існують умови, за яких можлива надрефракція, то дециметрові та сантиметрові хвилі поширюються в своєрідному хвилеводі одна стінка якого – земна поверхня, а інша – нижній шар тропосфери. Виникнення тропосферного хвилеводу – епізодичне явище, тому такий радіозв'язок є нестійким.

Під час поширення в атмосфері Землі мікрохвиль, що належать до різних діапазонів, вони зазнають різного згасання. Наприклад, хвилі, коротші за 3–5 см, сильно послаблюються в гідрометеорах (дощ, сніг, туман). Згасання у водяних парах зазнають хвилі, коротші за 1,35 см. Міліметрові хвилі зазнають сильного згасання в кисні та воді, що входять до складу атмосфери.