Влияние тропосферной рефракции на распространение радиоволн

 

Искривление траектории радиолуча в тропосфере

Радиолуч, проходя через нижний (неионизированный) слой атмосферы, претерпевает отклонение, вызванное наличием градиента индекса рефракции. Поскольку величина индекса рефракции меняется главным образом по высоте, то, как правило, рассматривают только его вертикальный градиент. Поэтому кривизна луча в точке происходит в вертикальной плоскости и выражается уравнением:

, (1)

где:

r: радиус кривизны траектории луча;

n: индекс рефракции в атмосфере; связь с ε -

d n /d h: вертикальный градиент индекса рефракции;

h: высота точки над поверхностью Земли;

j: угол траектории луча относительно горизонтальной плоскости в рассматриваемой точке.

Такая кривизна луча определяется как положительная, если отклонение луча направлено к поверхности Земли. Это явление фактически не зависит от частоты, если на расстоянии, равном длине волны, градиент индекса рефракции меняется незначительно.

Эквивалентный радиус Земли

Если трасса является почти горизонтальной, величина j близка к нулю. Однако, так как n очень близок к единице, уравнение (1) упрощается следующим образом:

(2)

Поэтому очевидно, что если вертикальный градиент является постоянным, то траектории представляют собой дуги круга.

Если высотный профиль изменения рефракции линеен, то есть градиент рефракции остается постоянным вдоль траектории луча, возможно преобразование, которое позволяет рассматривать распространение как прямолинейное. Это преобразование предполагает, что распространение происходит над гипотетической Землей с эквивалентным радиусом Re = k a, при:

, (3)

где a – фактический радиус Земли, а k – коэффициент эквивалентного радиуса Земли (k -фактор). В результате такого геометрического преобразования траектории лучей становятся линейными независимо от угла места.

Строго говоря, градиент рефракции остается постоянным, только если трасса горизонтальна. На практике для высот менее 1000 м экспоненциальную модель усредненного профиля индекса рефракции (см. Рекомендацию МСЭ-R P.453) можно заменить линейной. При этом k = 4/3.

 

 

Список литературы

1.Основы управления использованием радиочастотного спектра / Под ред. М.А. Быховского. – М.: Красанд, 2011.

1/1: Том 1: Международная и национальная системы управления РЧС. Радиоконтроль и радионадзор. — 152 c. – 340c.

1/2: Том 2: Обеспечение электромагнитной совместимости радиосистем. – 552c.

1/3: Том 3: Частотное планирование сетей телерадиовещания и подвижной связи. Автоматизация управления использованием радиочастотного спектра. – 368 c.

2. Управление РЧС и ЭМС радиосистем / Под ред. М.А. Быховского. – М.: Эко-Трендз, 2006.

Пр. 3. Регламент радиосвязи. Тома 1-4. – Женева, МСЭ, 20010.

4. Регламент радиосвязи Российской Федерации -- М.: Радио и связь, 1991(2).

5б. ГОСТ Р 50397-92 (ГОСТ 50372-95) “Совместимость технических средств электромагнитная”. – М.: Стандарты и качество.1995 содержание

5a. ГОСТ Р 50842-95 (ГОСТ 50016-95) Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. Устройства радиопередающие народнохозяйственного применения. Требования к побочным радиоизлучениям. Методы измерения и контроля. – М.: Стандарты и качество.1995

6. Нормы на ширину полос радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского применения. – М.: ГКРЧ, 2005. Не 2002?

7. C.В. Бородич. ЭМС наземных и космических служб. -- М.: Радио и связь, 1990.

8. А.И. Калинин. Распространение радиоволн на трассах наземных и космических радиолиний. -- М.: Cвязь, 1979, 296c.

9. Электромагнитная совместимость систем спутниковой связи. Под ред.Л.Я. Кантора и В.В. Ноздрина.-- М.: НИИР, 2009

10. Cорокин А.С., Cорокин Г.И. Методы расчета и обеспечения ЭМС систем радиосвязи в общих полосах частот. Учебное пособие / МТУСИ. – М., 2011, 51с.

11. Бадалов А.Л. Нормы на параметры ЭМС РЭС. -- М.: Радио и связь, 1990.

12. Сорокин А.С., Сорокин Г.И. Технические основы анализа ЭМС РЭС. Учебное пособие/МТУСИ.-М., 2013.-54 с.

13. Системы радиосвязи. Учебник / Калашников Н.И., Крупицкий Э.И., Дороднов И.Л., Носов В.И; Под ред. Калашникова Н.И., − М.: Радио и связь, 1988.

14. Е.И. Егоров, Н.И. Калашников Н.И., А.С. Михайлов. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи. − М.: Радио и связь, 1981.

16. Буга Н.Н., Канторович В.Я., Носов В.И. “Электромагнитная совместимость РЭС”. М.:Радио и Связь, 1993.. [Учеб. пособие для вузов по спец. "Многоканал. электросвязь", "Радиосвязь, радиовещание и телевидение" и по направлению "Телекоммуникации" базового высш. образования] / Н. Н. Буга, В. Я. Конторович, В. И. Носов; 240,[1] с. ил. 21 см; М. Радио и связь 1993]

17. А.с. №843255 СССР. Устройство для компенсации помех при приеме сигналов с частотной модуляцией / Н.И.Калашников, И.В.Терентьев. -- Опубл. 1981, Бюл.№24; А.с. №809600 СССР. Устройство для компенсации помех при приеме фазомодулированных сигналов / Н.И.Калашников, И.В.Терентьев. -- Опубл. 1981, Бюл.№8 Калашников Н.И., Пустовойтов Е.Л., Терентьев И.В. Авторское свидетельство №793311 "Устройство подавления помех при приеме сигналов с частотной модуляцией". Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 1 сентября 1980.

18. Справочник по управлению использованием спектра на национальном уровне, МСЭ, 1995.

19. Ю.С.Горшкова, С.А. Деревянко, C.В. Севостьянов, А.Г.Тарасенко. К методике оценки ЭМС РЭС, размещенных в локальных группировках и на радиотехнических объектах. Труды НИИР, 2012г, №5.

20. Приложение 8 Регламента радиосвязи. Метод определения необходимости координации между геостационарными спутниковыми сетями, совместно ис-пользующими одни и те же полосы частот. – Женева: БР МСЭ, 2008.

21. Рекомендация МСЭ-R P.452-14 (10/2009). Процедура прогнозирования для оценки помех между станциями, находящимися на поверхности Земли, на частотах выше приблизительно 0,1 ГГц.

22. Системы спутниковой связи с эллиптическими орбитами”. М, Глобсатком, 2010. П/ред. Камнева Е.Ф. (Камнев Е.Ф., Аболиц А.И., Акимов А.А., Белов А.С., Бобков В.Ю., Пелехатый М.И.), 724 стр.

23. Е.Л. Пустовойтов. Метод анализа влияния мешающего радиосигнала на приемник цифровой системы радиосвязи при известных законах распределения быстрых и медленных замираний полезного и мешающего радиосигналов. Восьмая отраслевая научно-техническая конференция «Технологии информационного общества». – Москва, 21.02.2014

24. Пустовойтов Е.Л, Евстратов А.Г. Расчет влияния мешающего радиосигнала на приемник цифровой системы радиосвязи при известных законах распределения быстрых и медленных замираний полезного и мешающего радиосигналов. Восьмая отраслевая научно-техническая конференция «Технологии информационного общества». – Москва, 21.02.2014 -- потом заменить на журн. статьи!

25. Б.Р. Левин. Теоретические основы статистической радиотехники. Книга первая. М.- Советское радио, 1966г.

 

Приложение 4

Общие сведения о расчетно-программном комплексе РАКУРС для управления радиочастотным спектром

 

Программный комплекс РАКУРС (Р асчетно- А налитический К омплекс для целей У правления Р адиочастотным С пектром) создан специалистами Центра Анализа ЭМС ФГУП НИИР и в настоящее время успешно эксплуатируется. РАКУРС предназначен для решения задач управления радиочастотным спектром в интересах радиовещательной службы (аналогового и цифрового телевизионного и звукового радиовещания в диапазонах ОВЧ и УВЧ) на национальном уровне. Комплекс применяется для экспертизы частотных присвоений (как аналоговых, так и цифровых) и частотных выделений, разработки рекомендаций по выбору частотных каналов для новых или модифицируемых частотных присвоений и выделений и для учета таких присвоений и выделений. Кроме того, комплекс широко используется для решения задач по приграничной двусторонней и многосторонней координации частотных присвоений и выделений и регистрации их в Международном Союзе Электросвязи (МСЭ).

РАКУРС является третьим поколением национальной автоматизированной системы экспертизы, назначения и учета частотных присвоений ТВ и ОВЧ ЧМ станциям и частотным выделениям. Первая подобная система была разработана в конце 70-х годов коллективом специалистов ФГУП НИИР. Система предназначалась для частотного планирования аналогового ТВ радиовещания. Программирование было осуществлено специалистами существовавшего тогда Главного вычислительного центра Минсвязи СССР.

Программный комплекс РАКУРС работает на операционных системах и поддерживающий работу с Системой Управления Базой Данных (СУБД) в режиме «клиент-сервер». Основой базы данных программного комплекса является реляционная СУБД Informix. В программном комплексе реализован автоматизированный расчет условий распространения радиоволн на базе цифровой топографической карты и учтены все новейшие рекомендаций МСЭ-Р. Сфера использования системы расширена на цифровое телевизионное и звуковое вещание, и поэтому в систему включены новые критерии и процедуры частотно-территориального планирования.

При разработке комплекса стояла задача сделать его максимально гибким, не требующим изменений программного обеспечения при изменении исходных данных частотного планирования, таких как, например, табулированные кривые распространения, распределение служб по полосам частот, стандарты и частоты аналогового ТВ вещания и DVB-T2 вещания, минимальные используемые напряженности поля, защитные отношения, координационные расстояния. Поэтому помимо записей о передающих станциях и частотных аналоговых и цифровых присвоениях и частотных выделениях база данных содержит большое количество электронных справочников параметров частотного планирования. Данные в этих справочниках при необходимости легко могут быть изменены.