3. Расчет дальности радиосвязи.

Для решения данной задачи необходимо воспользоваться похожим алгоритмом расчета, только по заданным высотам установки антенн. Находим произведение, вычисляем уровень напряжения на входе и по графику на рис. 2. определяем максимальную дальность связи.

Порядок расчета дальности радиосвязи канала РС - > РВ на ЭВМ.

Расчет производился для радиостанций 1_РС_ПО и 1_РВ_ПО.

Рисунок 5. Окно расчета дальности радиосвязи.

Рисунок 6. Протокол решения задачи по определению дальности радиосвязи.

Определение дальности радиосвязи между 1_РС_ПО и 1_РВ_ПО

Quality = 95,00%

H1 = 15,00

H2 = 5,00

HH = 75,00

P1 = 5 W

P2 = 9 W

B = bL + bHP + bF + bK - bI = 9,00 + 0,00 + 4,00 + 8,00 - -7,20 = 28,20

G = G1 + G2 = -7,93 + 0,50 = -7,43

U2MIN1 = 6,00

U2MIN2 = 6,00

U1 = U2MIN1 + B + BH + BM1 - G = 6,00 + 28,20 + 0,00 + 3,80 - -7,43 = 45,43

U2 = U2MIN2 + B + BH + BM2 - G = 6,00 + 28,20 + 0,00 + 1,25 - -7,43 = 42,88

R1 = R(HH,U1) = R(75,00, 45,43) = 3,46

R2 = R(HH,U2) = R(75,00, 42,88) = 4,08

Произведем расчет для канала радиосвязи 1_РС_ПФ и 1_РН_ПФ.

Радиостанция ДСПФ – стационарная радиостанция РС-46МЦ, мощность РРС = 1 Вт. Ненаправленная антенна АСС-1/2 (,G_рс = 2 дБ), установленная на высоте 25м, соединена с радиостанцией кабелем марки РК-50-4-13 длиной L_ф = 35 м с удельным затуханием α = 0,15 дБ/м.

Носимая радиостанция Р33П-1 «Гранит», мощностью РРВ = 2Вт, имеет ненаправленную антенну РН (Gрв = -2 дБ), установленную на высоте 1,5 м и подключенную кабелем марки РК-50-4-13 длиной 0,1 метра с удельным затуханием α = 0,15 дБ/м.

Определим уровень сигнала u'₂ на входе приемника носимой радиостанции:

В_м – поправочный коэффициент, для 2 Вт передатчика РН В_м = 10lg (12/2) = 7,8 дБ, РС (1Вт) - В_м = 10lg (12/1) = 10,8 дБ.

Порядок расчета дальности радиосвязи канала РС - > РН:

u'₂ = u_{2 min} + (α₁ℓ₁ + α₂ℓ₂) + В_к – В_и + B_{м рс} – G_рс – G_рн=6 +(0,15*35+0,15*0,1)-(-6,5)+10,8-2-(-2)=28,56дБ.

Из графика зависимости u'₂ = f(r) рис.2 по известным величинам u'₂ = 28,56дБ и h_рс* h_рн = 37,5м2, находим дальность уверенной радиосвязи: r = 7,5 км.

Порядок расчета дальности радиосвязи канала РН - > РС:

u'₂ = u_{2 min} + (α₁ℓ₁ + α₂ℓ₂) + В_к – В_и + B_{м рс} – G_рс – G_рн=6 +(0,15*35+0,15*0,1)-(-6,5)+7,8-2-(-2)=25,56дБ.

Из графика зависимости u'₂ = f(r) рис.2 по известным величинам u'₂ = 25,56дБ и h_рс* h_рн = 37,5м2, находим дальность уверенной радиосвязи: r = 9,2 км.

Вывод:

Надежная радиосвязь между стационарной радиостанцией ДСПФ и носимой радиостанцией в обоих направлениях будет обеспечена на расстоянии до 9,2 км, что обеспечивает запас, так как фактическое расстояние между радиостанциями r=0,3 км.

4. Расчет координационных расстояний.

Решение этой задачи позволяет определить возможные воздействия, мешающие влияния между радиостанциями.

Возможные воздействия:

Большое количество радиосредств, используемых в настоящее время на железнодорожных станциях, создает предпосылки к возникновению между ними взаимных мешающих влияний. Возможны следующие виды влияний между радиосредствами СРС, а также радиосредствами поездной (ПРС) и ремонтно-оперативной (РОРС) радиосвязи, работающими в дециметровом и гектометровом диапазонах волн, а также радиосредствами каналов передачи данных систем автоматики и мониторинга:

- влияние основного излучения передатчиков на основной канал приема при работе радиостанций на одинаковых частотах;

- блокирование между радиостанциями метрового диапазона волн;

- интермодуляция второго порядка видов f1 + f2 = fДМ и fДМ – f1 = f2 между радиостанциями метрового диапазона волн с частотами f1 и f2 и дециметрового с частотой fДМ;

- интермодуляция второго порядка видов f1 ± fГМ = f2 и f1 – f2 = fГМ между радиостанциями метрового (f1 и f2) и гектометрового (fГМ) диапазонов волн;

- интермодуляция третьего порядка видов 2f1 – f2 = f3 и f1 + f2 – f3 = f4 между радиостанциями метрового диапазона волн;

- влияние побочных излучений передатчиков радиостанций метрового диапазона волн на каналы приема радиостанций того же диапазона;

- влияние второй гармоники передатчиков радиостанций метрового диапазона волн на каналы приема дуплексных радиостанций, работающих в дециметровом диапазоне волн.

Расчет уровня сигнала от мешающей радиостанции на входе приемника:

Проблема электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, работающих на одной станции, решается путем подбора интермодуляционно-совместимых рабочих частот, проверки соблюдения необходимого частотного и пространственного разносов между антеннами радиостанций и, при необходимости, их коррекции.

Расчет минимально необходимых разносов ведется в предположении, что:

- радиостанции работают непрерывно; - вероятность превышения мешающим сигналом допустимого уровня составляет р = 5 %; - соотношение сигнал/помеха на выходе приемника радиостанции, относительно которой ведется расчет, превышает 6 дБ; - одновременно могут работать не более трех радиостанций.

Для обеспечения нормальной работы радиостанций необходимо, чтобы на входе приемника уровень сигнала от мешающей радиостанции u_2меш не превышал допустимого для данного влияния уровня мешающего сигнала u_{2меш доп}:

u_2меш ≤ u_{2меш доп}

Значение u_{2меш доп} определяется параметрами защищенности приемника по конкретному виду влияний. Значение u_2меш может быть найдено по формуле u'₂ = u₂ + ΣB – ΣG, приняв u₂ = u_2меш:

u_2меш = u'₂ – ΣВ + ΣG, при этом u'₂ определяется по кривым рис. 2 для заданных высот установки антенн и расстояния между ними.

В случае, когда антенны радиостанций в горизонтальной плоскости находятся на небольшом расстоянии друг от друга (до 50 м), уровень мешающего сигнала определяется уровнем выходного сигнала мешающего передатчика и затуханием электромагнитного поля между антеннами.

Уровень мешающего сигнала на входе приемника от близкорасположенного передатчика

u_2меш = 148 – В_м – В_ф – _Ва + ΣG, где В_а определяется по графику-зависимости переходного затухания от расстояния между антеннами.

При использовании направленных антенн переходное затухание между ними определяется как сумма полученного из графика значения В_а и коэффициентов усиления антенн с учетом взаимной ориентации их диаграмм направленности. Для этого определяются углы между прямой, соединяющей точки расположения радиостанций и направлениями максимума излучения диаграммы направленности антенн. По найденным значениям углов из диаграммы направленности находят соответствующие значения коэффициентов усиления.

Расчет координационных расстояний:

Координационным расстоянием называется минимально допустимое расстояние между антеннами радиостанций, работающих на одной частоте без взаимных мешающих влияний.

Допустимый уровень мешающего сигнала, частота которого совпадает с частотой настройки приемника, для УПП u_{2меш доп} ≤ – 10,46 дБ (U_шп = 0,3 мкВ; N = 20lg(U_шп/1мкВ)). При этом уровне исключается срабатывание шумоподавителя от мешающего сигнала, а также прослушивание мешающего сигнала при наличии полезного сигнала, превышающего u_2min.

Координационное расстояние между двумя стационарными радиостанциями находится по рис. 2.1, для чего сначала определяется величина u'₂ при u_2меш = u_{2меш доп} = –10,46 дБ:

u'2 = ΣB – ΣG – 10,46.

Для двух стационарных радиостанций ΣB = В_м – В_и + В_ф .

При заданном расстоянии между радиостанциями, работающими на одной частоте, необходимо по формуле (3.1) сделать расчет u_2меш и сравнить его с u_{2меш доп}:

u_2меш = u'₂ – ΣB + ΣG ≤ 10,46 дБ.

Если неравенство не выполняется, то необходимо принять меры по снижению u_2меш:

1. Уменьшить высоту установки одной или обеих антенн;

2. Уменьшить мощность передатчиков;

3. Уменьшить излучение в сторону защищаемой радиостанции, используя направленные антенны.

Меры могут быть применены при условии обеспечения заданной дальности связи в зоне обслуживания каждой радиостанции. В случае если эти меры недопустимы или не позволяют снизить u_2меш до допустимого уровня, то необходимо заменить рабочую частоту одной из радиостанций.

Расчет координационного расстояния.

Найдем минимально допустимое расстояние между стационарными радиостанциями, работающими на одной и той же частоте, при котором они не будут оказывать друг на друга мешающее влияние.

Произведем оценку возможности использования в ПО на станции Бабаево радиостанций, работающих на одной частоте (1_РС_ПО и 2_РС_ПО) и имеющих аналогичные характеристики, включая антенно-фидерный тракт. Расстояние между радиостанциями r<1км.

Радиостанция ДСПО (1_РС_ПО) – стационарная радиостанция РС-46МЦ, мощность РРС = 5 Вт. Направленная антенна АС-2/2 (G_рс = 5 дБ), высота установки – 15м, соединена с радиостанцией кабелем марки РК-50-7-11 длиной L_ф = 25 м с удельным затуханием α = 0,1 дБ/м. Допустимая вероятность превышения помехой на входе приемника допустимого уровня – 5 %. Уровень срабатывания шумоподавителя – u_{2меш доп} = 0,3 мкВ.

Радиостанция ПТО (2_РС_ПО) – стационарная радиостанция РС-46МЦ, мощность РРС = 1 Вт. Направленная антенна АС-2/2 (G_рс = 5 дБ), высота установки – 10м, соединена с радиостанцией кабелем марки РК-50-7-11 длиной L_ф = 15 м с удельным затуханием α = 0,1 дБ/м. Допустимая вероятность превышения помехой на входе приемника допустимого уровня – 5 %. Уровень срабатывания шумоподавителя – u_{2меш доп} = 0,3 мкВ.

Расчет координационного расстояния 1_РС_ПО и 2_РС_ПО на ЭВМ.

Рисунок 7. Окно расчета координационного расстояния.

Рисунок 8. Протокол решения задачи расчета координационного расстояния.

Расчет координационного расстояния между 1_РС_ПО и 2_РС_ПО

Distance = 0,000 km

Quality = 5,00%

H1 = 15,00 m

H2 = 10,00 m

HH = 150,00

P1 = 5 Vatt

P2 = 1 Vatt

G = G1 + G2 = 3,00 + 3,00 = 6,00

BI = 4,00

BM1 = 3,80

BM2 = 10,79

U1 = BH + BF - BI + BM1 + USH1 - G = 0,00 + 4,00 - 4,00 + 3,80 + -10,46 - 6,00 = -12,66

U2 = BH + BF - BI + BM2 + USH2 - G = 0,00 + 4,00 - 4,00 + 10,79 + -10,46 - 6,00 = -5,67

R1 = r(hh,u1) = r(150,00, -12,66) = 68,23 km

R2 = r(hh,u2) = r(150,00, -5,67) = 49,06 km

Порядок расчета.

Поскольку характеристики обеих радиостанций одинаковы, то одинаковы и расчеты радиоканалов в обоих направлениях связи. Расчет выполняется в следующем порядке:

- определяется уровень мешающего сигнала u'₂ от второй радиостанции на входе первой:

u'₂ = В_м – В_и + В_ф - G_рс1 - G_рс2 + u_{2меш доп}.

u'₂ = 3,81 – 4 + (25*0,15 + 15*0,15) – 5– 5 – 10,46 = – 14,65 дБ

- по найденному значению u'₂, и произведению высот антенн h₁* h₂ = 15*10 = 150 м² из графика зависимости u'₂ = f(r) находим искомое значение координационного расстояния r = 70 км.

Вывод:

Для исключения взаимного мешающего влияния между радиостанцией ДСПО и радиостанцией ПТО расстояние между ними должно быть r=70км, что невозможно. В связи с этим необходимо выполнить перенастройку РС ПТО на другую частоту.