Місцевість вздовж траси має особливості щодо обстеження впливу на роботу радіорелейної лінії зв‘язку.

1. Земля з пагорбами та невеликими лісами. При наявності контурних мап легко виконується перевірка місця встановлення РРС.

2. Земля з пагорбами та густими лісами. Перевірка місця ускладнена.

3. Гориста місцевість. Місце встановлення станцій перевіряється легко, наявність прямої видимості перевіряється оптичним шляхом.

4. Рівнини та пустелі. Перевірка відбувається за допомогою альтиметру, навігаційного обладнання чи візуально використовуються переносні башти.

5. Прольоти над водяною поверхнею. Труднощі завжди виникають, коли мова йде про відбиття від водяної поверхні з високим коефіцієнтом відбиття. Існує велика ймовірність утворення атмосферного хвилеводу. Відбиття можуть бути усунені вибором місця встановлення станції, яке екрановане від відбитого променя.

6. Болота.Вони можуть викликати досить сильні відбиття сигналу від землі. Велика ймовірність багатопроменевого розповсюдження. Умови розповсюдження різні, в залежності від пори року. Критичними періодами є сезони дощів.

7. Пустелі.Вони можуть викликати відбиття від землі, але пісок має невисокий коефіцієнт відбиття. Висока ймовірність багатопроменевого розповсюдження, яке пов’язане з великим діапазоном зміни температури.

У всіх випадках суттєвий вплив на роботу радіорелейної лінії зв‘язку мають погодні умови – температура навколишнього середовища та інтенсивність опадів.

Через неоднорідність атмосфери радіохвилі розповсюджуються по криволінійній траєкторії, що одержало назву атмосферної рефракції.

Рефракція – викривлення траєкторії хвиль, обумовлене неоднорідним типом побудови атмосфери й залежить від коефіцієнта заломлення. При нормальному стані атмосфери температура з висотою знижується , тиск падає, а відносна вологість залишається незмінною. Це призводить до зменшення діелектричного проникнення повітря із збільшенням висоти h .

Зміну з висотою h оцінюють вертикальним градієнтом проникнення повітря

g₁ = d / d h . (2)

Уздовж інтервалу радіорелейної лінії величини та g₁ змінюються, тому вводять поняття ефективного градієнта g , при якому напруженість електричного поля в точці прийому буде такою ж, як при реальному значенні g₁ .Для регіонів України середнє значення g складає –12 х 10^-8 1/м.

На умови розповсюдження радіохвиль суттєве значення має характер місцевості.

На рис.1 наведений приклад профілю траси радіорелейної лінії в прямокутній системі координат. Контур поверхні Землі може бути з достатньою точністю представлений параболою за рівнянням

R _x (R-R _x )

y_x = ---- ------------ , (3)

2 r_з

Рис.1. Профіль траси радіорелейної лінії в прямокутній

системі координат

де R - довжина інтервалу;

R _x - поточна відстань від початку координат;

r_з - радіус Землі, r_з = 6370 км.

Після введення значення r_з із формули (3) одержимо

y_x ≈ 7,85 х10^-2 R _x (R-R _x ) . (4)

Побудована за формулою (3) крива визначає нульовий рівень - рівень моря. Відносно цього рівня будується профіль траси з позначенням в масштабі: ліс, будівлі,антени та інш. Відстань найвищої точки профілю від лінії, що з‘єднує вершини антен, являє собою величину просвіту без врахування рефракції.

За рахунок рефракції розмір просвіту змінюється на величину

ΔН (g) = - 0,25 R² g k _т(1- k _т ), (5)

де k _т = R₁ / R - відносна координата перешкоди на трасі.

Сумарна величина просвіту буде

Н (g) = Н + ΔН (g) . (6)

При g < 0 ( позитивна рефракція) величина просвіта збільшується.

При g > 0 ( cубрефракція) величина просвіта зменшується.

Введемо поняття відносного (нормованого) просвіту

Н (g) Н + ΔН (g)

р(g) = ------- = ---------------- , (7)

Н ₀ Н ₀

де Н₀-просвіт , при якому множник послаблення сигналу на інтервалі приблизно дорівнює [2]

_______________

Н ₀ = √ λ R k _т (1- k _т )/3 , (8)

λ- довжина хвилі.

При р(g) ≥ 1 , тобто Н (g) ≥ Н ₀ траса має назву відкритої.

При 0 ≤ р(g) < 1 , тобто 0 ≤ Н (g) < Н ₀ траса напіввідкрита.

При р(g) < 0 , тобто Н (g) < 0 траса закрита.

В більшості випадків траси радіорелейних ліній зв‘язку

відкриті. Через нерівність рельєфу, рослинності, будівель на трасі

змінюються умови розповсюдження радіохвиль.

Множник послаблення cигналу для відкритих трас визначається формулою [2]

_____________________

V = √ 1 + Ф² –2Ф cos2π/λ ΔR , (9)

де Ф- модуль коефіцієнта відбиття;

ΔR- різниця ходу прямої та відбитої хвилі.

Для гладкої плоскої поверхні Ф буде змінюватись від 2 до 0. При відбитті радіохвиль від випуклої поверхні Землі коефіцієнт відбиття буде

Ф = D Ф_пл , (10)

де D – коефіцієнт розбіжності радіохвиль [2 ];

Ф_пл - коефіцієнт відбиття від плоскої поверхні.

Для водної поверхні Ф_пл = 0.9-0,95, для рівнини, лугів

Ф_пл = 0.8 - 0,9, для лісистої місцевості Ф_пл = 0,2 0,4 [2]. Приблизне значення V можна виразити формулою

_____________________

V = √ 1 + Ф² –2Ф cos π/3 р² (g) . (11)

Максимальне значення V_макс та мінімальне значення V_мін визначаються формулами

V_макс = 1+Ф . (12)

V_мін = 1- Ф . (13)

У загальному випадку на відкритих прольотах множник послаблення має інтерференційний характер, так як у точку прийому окрім прямої хвилі можуть приходити одна чи кілька хвиль, відбитих від земної поверхні. Точка відбиття визначається рівністю кутів . Модуль множника послаблення V залежить від коефіцієнта відбиття від земної поверхні, залежного від характеру рельєфу місцевості. Чим більшу проводимість має основа відбиття, тим сильніше відбиття. Коефіцієнт відбиття також залежить від частоти. В загальному випадку він зменшується з частотою. Наприклад, якщо траса покрита дубово-сосновими лісами, коефіцієнт відбиття відносно малий і складає приблизно до 0,4 0,2 [2].

На трасі розповсюдження сигнал зазнає загасання в парах води та в кисні атмосфери (рис.2) [2].

Суттєве послаблення сигналу на трасі викликають опади –гідрометеори (рис.3). Послаблення електромагнітної енергії відбувається внаслідок розсіяння (перевипромінювання) та поглинання (нагрівання), причому послаблення поглинанням більше, ніж послаблення, викликане розсіюванням для хвиль, зрівняних із краплями дощу й меншими від них. Для хвиль, більших від крапель, послаблення, викликане розсіюванням, більше, ніж послаблення, викликане поглинанням. Кожна окрема крапля дощу вносить послаблення сигналу.

Величина послаблення залежить від частоти сигналу та розміру крапель. Особливо піддаються впливу від гідрометеорів сигнали з частотою більш ніж 10 ГГц [2].

Таким чином, загальне послаблення радіосигналу на прольоті буде:

L=V+(ά₁+ά₂+ά₃)R, (14)

де ά₁,ά₁,ά₃ – загасання сигналу в парах води, кисні атмосфери

(див.рис. 2), а також внаслідок опадів (див.рис. 3).

Через зміну з часом умов розповсюдження радіохвиль та послаблення сигналу рівень сигналу буде постійно змінюватись від мінімального до максимального значення. Мінімальне значення сигналу визначається як завмирання сигналу.

Рис.2. Загасання сигналу в парах води та в кисні атмосфери

Атмосферні збурення мають вплив на умови передачі радіолініями прямої видимості. Прийнятий сигнал змінюється за часом і характеристики системи визначаються ймовірністю того, що рівень сигналу впаде нижче порогового рівня або спектр приймального сигналу буде сильно спотворений. Відомо, що вхідний рівень сигналу знижується нижче порогового значення лише в короткі проміжки часу ( рис.4). В ці інтервали часу

Рис.3. Залежність послаблення сигналу від інтенсивності дощу й

частоти

спостерігається погіршення характеристик системи й можливі порушення зв’язку. Поява завмирань головним чином пов’язана, як

зазначалося раніше, з двома причинами: багатопроменевим розповсюдженням і опадами.

Чим більший запас на завмирання, тим менша ймовірність того, що рівень сигналу впаде нижче порогу. Таким чином, чим більший запас на завмирання, тим кращі характеристики системи. Це досягається збільшенням рівня вхідного сигналу, використанням великих антен, зниженням порогового рівня, зменшенням довжини прольоту і т.ін.

Рис. 4. Зміна сигналу на вході приймача за часом

Завмирання, викликані розшаруванням атмосфери, є головним фактором при погіршенні якості передачі в радіорелейних системах. Метеорологічні умови в просторі, що відокремлює

передавач та приймач досить часто мають негативний вплив на прийнятий сигнал. Промені, які зазвичай загасають у просторі, можуть заломлюватися й попадати в прийомну антену, де вони складаються з корисним сигналом. Амплітудні й фазові співвідношення між цими сигналами визначають результуючий сигнал на вході приймача. При цьому виникає два ефекти: коли всі компоненти спектру корисного сигналу зменшуються в рівній мірі, так звані “плоскі” завмирання, та коли зменшуються тільки деякі компоненти спектру, так звані селективні завмирання. Ці два ефекти проявляються окремо.

Вплив багатопроменевого завмирання, наприклад, на цифрову радіолінію видно з того, що:

• зменшується відношення сигнал/шум, що веде до збільшення ймовірності помилки –BER (bit error rate);

• зменшується сигнал/завада й спостерігається збільшення BER;

• спотворюється форма імпульсу, тим самим збільшуючи міжсимвольну інтерференцію та ймовірність помилки;

• збільшуються взаємні завади між ортогональними несучими, потоками І та і, відповідно, збільшується BER.

Система вважається неготовою, якщо BER перевищує 10^-3 для 10 послідовних секунд.

Якість та готовність цифрової радіорелейної лінії можна визначити характеристиками :

SES –сильно поражені секунди, ймовірність помилок (BER) - 10^-3,

виміряна за 1 секунду, BER - 10^-3 є величина, що непридатна для

більшості послуг;

DM –деградуючі хвилини, ВЕR - 10^-6 виміряна за 1 хвилину;

ES – секунди з помилками, ЕS – секунда, під час якої виникла хоча б

одна помилка.

Відповідно до рекомендацій G.821 прийнятними для гіпотетичного еталонного з‘єднання встановлені характеристики:

SES – BER не повинна перевищувати величину 10^-6 більше, ніж протягом 0,2% односекундних інтервалів у любий час;

DM - BER не повинна перевищувати величину 10^-6 більше, ніж протягом 10 % односекундних інтервалів у любий час;

ES – менше 8% односекундних інтервалів можуть мати любі помилки.