Методические указания к решению задачи № 9

При расчете радиоканала ПРС дальность связи определяется в направлении от стационарной радиостанции к радиостанции подвижного объекта, поскольку условия приема на подвижном объекте значительно хуже, чем на стационаре из-за более высокого уровня радиопомех[41,59].

На рисунке 20 приведены базовые кривые распространения радиоволн в диапазоне стандарта 160 МГц, представляющие собой графические зависимости медианного значения напряженности электромагнитного поля Е₂ от расстояния r между точкой приема и источником излучения.

Кривые приведены для следующих условий: h₁h₂ = 100 м² (кривые 1 и 2) – произведение высот установки стационарной и возимой антенн над поверхностью земли; h₁h₂ = 25 м² (кривая 3) – произ­ведение высот установки возимых антенн; Р₁ = 1 Вт – мощность пере­датчика; G₁ = 0 дБ – коэффициент усиления передающей антенны по отношению к полуволновому вибратору; затухание в фидере, соеди­няющем передатчик с антенной, равно нулю (a₁l₁ = 0 дБ); индекс преломления воздуха соответствует стандартной атмосфере (N = - 40). Расстояние r отсчитывается по прямой линии.

Рисунок 20 – Базовые кривые распространения радиоволн

в диапазоне стандарта 160 МГц

Кривая 1 соответствует случаю, когда направление распростране­ния радиоволн совпадает с направлением трассы железной дороги. Кри­вая 2 соответствует случаю, когда направление связи не совпадает с трассой железной дороги. Кривая 3 используется при расчете дальности связи между локомотивами.

Уровень сигнала на входе приемника возимой радиостанции U₂ определяется величиной напряженности поля Е₂, найденной по соответствующей кривой на рисунке 20, с учетом поправочных и вероятностных коэффициентов.

Поправочные коэффициенты учитывают отличие параметров антенно-фидерных трактов, мощности передатчика и высот установки антенн от условий, для которых построены базовые кривые распространения.

Вероятностные коэффициенты учитывают пространственные и временные флюктуации напряженности электромагнитного поля[13].

Величину U₂, дБ, определяем по формуле

(27)

где Е₂ – напряженность тока, дБ;

В_м – коэффициент мощности, дБ;

М – высотный коэффициент;

G₁, G₂ – соответственно, коэффициент усиления антенны стационарной и возимой радиостанции, дБ;

α₁, α₂, – соответственно, постоянная затухания антенного фидера стационарной и возимой радиостанции, дБ/м;

l₁, l₂ – соответственно, длина антенного фидера стационарной и возимой радиостанции, м;

К_э – коэффициент экранирования антенны возимой радиостанции, дБ;

К_кс – коэффициент ослабления напряженности поля контактной сетью, дБ;

g₂ – коэффициент, учитывающий преобразование напряженности поля высокочастотного сигнала в точке соединения возимой антенны с фидером, дБ;

К_и, К_в, К_м – соответственно, вероятностные коэффициенты, учитывающие пространственные и временные флюктуации напряженности электромагнитного поля, вызванные интерференцией падающих и отраженных волн (К_и); волнистостью земляной поверхности (К_м) и изменениями (суточными и сезонными) электронной плотности и состояния атмосферы (К_в), дБ.

Коэффициент мощности В_м учитывает отличие мощности передатчика Р от мощности Р₁ =1 Вт.

Его величину можно рассчитать по формуле

B_М =10 lg (P/P₁) (28)

или определить по графику, изображенному на рисунке 21.

Рисунок 21 – График для получения поправочного коэффициента В_м

Высотный коэффициент М, дБ, определяется по формуле

(29)

и учитывает отличие произведения высот установки антенн от 100 м².

При этом высота установки антенны возимой радиостанции h₂=5м.

Величину М можно определить по графику, изображенному на рисунке 22.

Рисунок 22 – График для определения поправочного коэффициента М

Направленные свойства передающей и приемной антенн должны учитываться при расчете их коэффициентами усиления, соответственно, G₁ и G₂ (по отношению к полуволновому вибратору).

Значение коэффициента усиления стационарных антенн приведены в таблице 18, коэффициент усиления возимых антенн G₂ = 0.

Затухание, вносимое фидером стационарной радиостанции, равно α₁l₁, дБ, где α₁ – постоянная затухания фидера, дБ/м; l₁ – длина фидера, м.

Величина α₁ на частотах стандарта 160 МГц определяется по таблице 22.

Длина фидера стационарной радиостанции l₁ дана в исходных данных к задаче. Затухание, вносимое фидером возимой радиостанции, составляет α₂l₂, дБ, где α₂ - постоянная затухания фидера, дБ/м (см. таблицу 22); l₂ – длина фидера, м. Длина антенного фидера возимой радиостанции l₂ = 5 м.

Таблица 22 – Постоянная затухания коаксиального кабеля

№ п/п	Типа кабеля	Величина α, дБ/м
1	2	3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17	РК75-4-11 РК75-4-12 РК75-4-15 РК75-4-16 РК75-7-11 РК75-7-12 РК75-7-15 РК75-7-16 РК75-9-12 РК75-9-13 РК50-4-13 РК50-7-11 РК50-7-15 РК50-9-11 РК50-9-12 РК50-13-51 РК50-17-51	0,130 0,150 0,130 0,150 0,090 0,090 0,090 0,090 0,080 0,070 0,150 0,100 0,100 0,070 0,070 0,030 0,020

Коэффициент экранирования К_э учитывает ослабление напряженности поля из-за влияния металлической крыши и наличия в месте расположения возимой антенны различного оборудования. Значение К_э дискоконусной антенны АПЛ/2,3 приведены в таблице 23.

Таблица 23 – Коэффициенты экранирования АПЛ/2,3

№ п/п	Подвижный объект	Место расположения антенны на крыше объекта	Значение Кэ, дБ
1	2	3	4
1 2 3 4 5	Электровозы: – переменного тока – постоянного тока Тепловозы Электро- и дизель – поезда Дрезины и автомотрисы Вагоны	Над прожектором в середине секции -//- -//- На крыше головного вагона На металлической крыше Вблизи экранирующих предметов На крыше вагона	3 2 0 0 0 8 0

На электрифицированных участках железной дороги необходимо учитывать ослабление напряженности поля контактной сетью, т. е. коэффициент К_кс.

Для однопутных участков железной дороги К_кс = 1 дБ, для двухпутных участков – К_кс = 2 дБ [37].

Преобразование напряженности поля высокочастотного сигнала в точке соединения возимой антенны с фидером учитывается коэффициентом g_2, значение которого приведено в таблице 24.

Таблица 24 – Коэффициент, учитывающий преобразование поля ВЧ сигнала

№ п/п	Волновое сопротивление коаксиального кабеля, Ом	Значение g2, дБ
1	2	3
1 2	50 75	12 10

Вероятностные коэффициенты, учитывающие флюктуации сигнала определяются по графикам, приведенным на рисунках 23 и 24.

Рисунок 23 – Зависимости коэффициента К_М от типов трасс

и вероятностных уровней надежности радиоканала

(номера кривых соответствуют типу трассы)

Рисунок 24 – Зависимость коэффициентов К_И, К_В

от вероятностных уровней надежности радиоканала

(1 – электрифицированный участок железной дороги

2 – неэлектрифицированный участок железной дороги)

Для получения качества тракта технологической радиосвязи не хуже удовлетворительного необходимо, чтобы уровень высокочастотного сигнала на входе приемника возимой радиостанции был не менее минимально допустимого уровня сигнала(U_{2 min}, дБ) [49].

Значения U_{2 min}, дБ для различных условий эксплуатации радиосредств приведены в таблице 25.

Таблица 25 – Минимально допустимый уровень полезного сигнала на входе приемника возимой радиостанции.

№ п/п	Характеристика участка железной дороги	Значение U2 min, дБ
1	2	3
1 2	Неэлектрифицированный участок Электрифицированный участок: – по системе постоянного тока – по системе переменного тока	2 6 10

По результатам произведенных в задаче расчетов следует сделать вывод о качестве тракта технологической радиосвязи.