14. Влияние высот антенн на дальность радиосвязи в укв диапазоне

Определим максимальную длину УКВ радиоканала в пределах прямой видимости r_MAX. Абстрагируясь, считаем, что поверхность Земли абсолютно гладкая, что внося некоторую погрешность, позволяет существенно упростить анализ. Поскольку земная поверхность для УКВ радиоволн является диэлектриком, r_MAX (рисунок 2.20) представляет собой касательную ДЕ к окружности Земли.

где r₁ – расстояние от передающей антенны до точки касания луча поверхности Земли, r₂ – расстояние от точки касания луча поверхности Земли до приемной антенны.

Из одв и ове, соответственно, согласно теоремы Пифагора, имеем

где R_З – радиус Земли (R_З  6370 км), h₁ и h₂ – соответственно, высоты передающей и приемной антенн, м.

Тогда

Так как 2R_З >> h₁ и 2R_З >> h₂, значениями h₁ и h₂ в скобках (2.58) можно пренебречь.

Следовательно

Подставляя в (2.59) R_З в км, а h₁ и h₂ – в м, получаем

Американские исследователи Скиллинг, Берроуз и Феррел предложили, для учета нормальной тропосферной рефракции, действительный радиус земли R_З в расчетных формулах заменять эквивалентным значением R_Э, равным

где dN/dh – вертикальный градиент индекса преломления для нормальных условий в тропосфере, когда dN/dh = -0.04 1/м.

Тогда rэ  8500 км или rэ  4/3 rз. Подставляя это значение в (2.60), получим

Определим насколько влияет изменение высоты передающей антенны на дальность радиопередачи (рисунок 2.21).

Из ОКВ имеем

где r₁ – увеличение длины радиоканала за счет увеличения высоты передающей антенны, км; h₁ – увеличение высоты передающей антенны, м.

Так как h1+h₁<<2R_З, получим

Тогда, с учетом (2.62),

Если будет изменяться и высота приемной антенны h₂, то

Пример

h₁ = 9 м

h₂ = 4 м

h₁ = 7 м

h₂ = 5 м

r - ?

Следовательно, даже значительное увеличение передающей и приемной антенн не приводит к существенному увеличению длины УКВ радиоканала.

Если на передающей и приемной станциях используются остронаправленные антенны и в месте пересечения их диаграмм в тропосфере имеется коллоидная область, то из-за нормальной рефракции в тропосфере дальность радиосвязи будет определяться по следующей эмпирической формуле

где h₃ – высота расположения коллоидной области, м.

пример

h₁ = 9 м

h₂ = 9 м

h₃ = 10000 м

L - ?

Таким образом, за счет тропосферно-коллоидной рефракции могут быть организованы сверхдальние УКВ радиоканалы.

15. Классификация помех радиоприему

В радиосистемах на приемное устройство помимо ЭДС полезного принимаемого сигнала воздействуют посторонние ЭДС – помехи. Качество радиоприема определяется не абсолютным значением напряженности поля полезного сигнала в точке приема, а соотношением напряженности полей полезного сигнала и помехи, имеющей ту же частоту колебаний. Поэтому основной и наиболее сложной проблемой радиоприема является проблема помехоустойчивости, т.е. задача отыскания наилучших способов приема радиосигналов при наличии помех.

Классификация помех радиоприему приведена на рисунке 3.1. По месту расположения источника помех относительно приемного устройства радиопомехи подразделяются на внутренние (собственные шумы аппаратуры) и внешние.

Внутренние помехи обусловлены дискретной природой заряженных частиц, они образуются из-за их теплового движения в элементах электрических цепей, из-за флуктуационного (от лат. fluctuasio -–колебание) характера токораспределения и рекомбинации в полупроводниковых приборах, др. явлений. Для предотвращения или ослабления их влияния на полезный сигнал улучшают добротность элементов колебательных систем, применяют экранирование и различные схемные решения.

Внешние помехи по структуре и характеру спектра подразделяются на флуктуационные, импульсные и сосредоточенные.

Флуктуационные помехи представляют собой случайные последовательности коротких импульсов разных по форме, амплитуде и длительности. Причем импульсы эти могут перекрываться во времени. Спектр таких помех на входе радиоприемников достаточно широк.

Импульсные помехи в отличие от флуктуационных характеризуются значительными паузами между импульсами. С ростом частоты амплитуда их уменьшается. В диапазонах дециметровых и более коротких волн их влияние практически можно не учитывать

Сосредоточенные помехи характеризуются тем, что их спектр занимает узкую полосу частот.

Статистические временные распределения вероятностей уровней помех на любой случайно выбранной частоте при данной полосе пропускания в течении времени T, согласно критериям ² и А.Н. Колмогорова^*, достаточно хорошо апроксимируются, в боьшинстве случаев, нормальным законом

где x_T – среднее значение уровней помех, _X,T – среднеквадратичное отклонение уровней помех.

где U_П – напряжение радиопомех.

Вычисление теоретической интегральной функции распределения вероятностей уровней помех можно осуществить по следующей формуле

где Ф_О(t) – функция Гаусса – Лапласа^*.