2 Методичні вказівки до виконання розрахунковографічної роботи та варіанти завдань

Метою виконання розрахунково-графічної роботи є перевірка ступеня засвоєння усіх змістових модулів дисципліни «Технічна електродинаміка». Робота складається з трьох завдань. Перше завдання – «Визначення очікуваної імовірності УКХ радіозв’язку з необхідною якістю і гарантованою по місцю розташування імовірністю для траси заданої довжини», друге завдання – «Визначення очікуваної граничної відстані УКХ радіозв’язку при заданих величинах імовірності зв’язку необхідної якості і гарантованій по місцю розташування», третє завдання – «Визначення залежності гарантованої імовірності по місцю розташування від дальності зв’язку». Номер варіанту завдання співпадає з номером по списку в журналі студента.

Звіт про виконану контрольну роботу має бути оформлений на стандартних аркушах формату А4 у тестовому редакторі MS Word (або Open Office.org Writer) та своєчасно поданий на перевірку викладачеві. Приклад оформлення контрольної роботи та її виконання поданий у додатку.

2.1. Основні фактори, що визначають ефективність укх радіозв’язку.

При зв'язку в метровій ділянці діапазону ультракоротких хвиль розподілене використання частотного діапазону дозволяє виключити взаємні завади між працюючими радіолініями. Тому основними природними факторами, що впливають на ефективність УКХ радіозв'язку, є рельєф місцевості і метеорологічні умови.

Так як ці фактори носять випадковий характер, то критерій ефективності УКХ радіозв'язку повинен бути імовірнісною величиною, обумовленою статистичними розподілами параметрів зазначених вище природних умов.

При організованому використанні УКХ діапазону для зв'язку, який виключає дію станційних завад, імовірність переданої інформації цілком визначається відношенням потужностей сигналу і флуктуаційних завад (шуму) у смузі прийому, що відповідає даному виду сигналу. При прийомі телефонних сигналів з частотною модуляцією, найбільш часто застосовуваних в УКХ радіозв'язку, можна рекомендувати такі величини перевищення потужності сигналу над потужністю флуктуаційного шуму на вході приймача:

для гарної якості зв'язку (на виході приймача);

для відмінної якості зв'язку (на виході приймача).

При використанні додаткових перетворень сигналу в кінцевій апаратурі величина припустимого перевищення сигналу над завадою на вході приймача, як у випадку гарної, так і у випадку відмінної якості зв'язку повинна бути збільшена на 5 – 6 дБ.

Потужність сигналу на вході приймача радіолінії визначається за формулою:

(1)

де – потужність передавача, що підводиться до фідера антени, Вт;

–коефіцієнт корисної дії фідера передавальної антени;

–коефіцієнт підсилення передавальної антени;

–множник ослаблення, енергії радіохвиль на трасі зв'язку;

–коефіцієнт підсилення прийомної антени;

–коефіцієнт корисної дії фідера прийомної антени.

Для зручності розрахунків виразимо усі величини, що входять до виразу (1), у децибелах:

(2)

Єдиною випадковою величиною, що входить у формулу (2), є множник ослаблення , який визначається виразом:

(3)

де – множник ослаблення енергії радіохвиль у вільному просторі;

–множник, що враховує втрати в ґрунті у випадку рівнинної сферичної поверхні (при нормальній рефракції хвиль);

–додатковий множник, що характеризує втрати, викликані нерівностями рельєфу місцевості;

–множник, що враховує додаткові втрати при розташуванні радіостанцій у лісистій місцевості;

–множник, що враховує можливі завмирання сигналів на трасі.

Множник визначається за формулою:

(4)

де – робоча довжина хвилі;

–довжина траси радіозв'язку.

Множник залежить від довжини трасивисоти підйому антендовжини хвилі(або частоти) і електричних параметрів ґрунту (величин діелектричної постійноїі провідності).

На рис.3,4 приведені сімейства графіків , які розраховані по дифракційних формулах для різних висот підйому антен і різних частот. Ці графіки відповідають сухому ґрунтові на трасі (, тобто піщаному і суглинному ґрунтові, скелястій території і суцільному лісові при будь-яких ґрунтах, а також більшості ґрунтів у зимовий час у районах з негативною температурою.

Додатковий множник визначається ступенем пересіченості місце-вості і є величиною випадковою. Кількісні дані по величині , отримані експериментально для середньо пересіченої місцевості на великій кількості трас, приведені на рис. 8 у виді графічної залежності.

При цьому величина визначає відсоток пунктів на місцевості, у яких забезпечується прийом сигналів на заданій відстані від передавача з імовірністю не гірше заданої, і називається імовірністю по місцю розташування.

Використовуючи графік на рис.5, можна визначити величину додаткового загасання длянеобхідної імовірності по місцезнаходженню на даній частоті зв'язку. При цьому варто мати на увазі, що для забезпечення імовірності по місцю розташування,(тобто радіозв'язок з імовірністю прийому сигналів не гірше заданої на даній відстані від передавача можлива лише в 50% пунктів на місцевості) множникможна не враховувати (). Якщо ж потрібно забезпечити підвищену (гарантовану) імовірність по місцю розташування (), то множникнеобхідно обов'язково враховувати.

Якщо радіостанції розгорнуті не на відкритій місцевості, а в лісі, то варто врахувати також додаткові втрати Згідно з експериментальними даними, при розташуванні одного з кореспондентів у лісі з листяним покривом , а при відсутності листяного покриву (взимку). Якщо обидва кореспондента розташовані в лісі, то, відповідно,.

Множник у виразі (3) характеризує ослаблення УКХ сигналів за рахунок завмирань, що виникають на закритих трасах великої довжинивнаслідок тимчасових змін атмосферної рефракції.

Величину можна визначити по емпіричних залежностяхпредставлених на рис.6-10. Ці залежності побудовані для різних частот і різних значень, які характеризують частку часу доби у відсотках, який на даній частоті відповідають визначені втратиза рахунок завмирань.

Якщо при заданих вимогах до вірогідності прийому сигналів (якості зв'язку) відома величина відповідної мінімально необхідної потужності сигналу на вході приймача, , то умовою якісного прийому сигналів буде:

або з урахуванням формули (1):

(5)

Вводячи поняття енергетичного потенціалу радіолінії:

(6)

а умову достовірного прийому сигналів можна представити у вигляді:

(7)

Так як ослаблення на трасі в загальному випадку є випадковою величиною, то ефективність УКХ радіозв'язку можна кількісно оцінити імовірністю зв'язку з імовірністю прийому сигналів не гірше заданої:

(8)

Відзначимо, що забезпечення УКХ радіозв'язку з імовірністю гірше заданої, обумовлено виразом (8), є функцією гарантованої імовірності по місцю розташування.

У ряді випадків доцільно ефективність УКХ радіозв'язку оцінювати по дальності зв'язку при заданому значенні її імовірності.

Розглянемо методику і порядок розрахунку показників ефективності радіозв'язку в УКХ діапазоні.