Расчет качественных показателей РРЛ прямой видимости

 

Расчет множителя ослабления на пролетах РРЛ

На раскрытых промежутках РРЛ множитель ослабления имеет интерференционный характер, так как в точку приема, кроме прямой волны, приходят одна или несколько волн, отраженных от поверхности земли. Точки отражения вычисляются из состояния равенства углов скольжения θ между касательными к профилю в данной точке и прямыми, проведенными из этой точки в пункты приема и передачи. В основном встречаются трассы с одной и с несколькими отражающимися точками.[9] Чаще всего встречаются первые случаи

(см. рисунок 6.1).

Рисунок 6.1—Профиль трассы с одной точкой отражения

Модуль множителя ослабления вычисляют по формуле 6.1:

(6.1)

где Ф - модуль коэффициента отражения от поверхности земли, который

зависит от характера рельефа местности и от угла скольжения. В связи с трудностью и обилием природных условий не является возможным вычислить коэффициент отражения Ф достаточно точно и необходимо использовать различные приближенные оценки. В зависимости от типа поверхности в точке отражения и диапазона данных частот для пролета Ф=0,4-0,6.

Вычисление множителя ослабления для пролета РРС-1 – РРС-2:

дБ

 

Расчет запаса на замирания

Возможность нарушения радиосвязи, которая вызвана многолучевым замиранием, вычисляется величиной запаса на замирание. Расчет нужного запаса на замирания производится последующим образом. Погодные условия влияют на передачу на РРЛ прямой видимости. Степень принимаемого сигнала меняется во времени и характеристики системы определяются вероятностью того, что уровень сигнала снизится ниже порогового значения, или спектр принимаемого сигнала будет очень сильно искажён. [9]

Рассмотрим упрощенную структурную схему промежутка радиолинии и соответствующую диаграмму уровней сигнала (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2— Диаграмма уровней сигнала на пролете РРЛ

 

Из этого видно, что качество работы ЛС, определяется уровнем сигнала на входе приемника P_пр вероятными изменениями этого уровня при замираниях. На данной диаграмме уровней показано, что сигнал излучается передатчиком с уровнем P_пд, проходит через разделительный фильтр (РФ), в котором уровень снизится за счет внутренних потерь и поступает через фидерную линию в передающую антенну с коэффициентом усиления G₁. За счет потерь в фидерной линии L_ф1 уровень сигнала еще немного уменьшится, а в передающей антенне увеличится на величину G₁.

Распространяясь по интервалу РРЛ (длиной R, на рабочей частоте f)

уровень сигнала уменьшится за счет расходимости луча в свободном пространстве (L₀), потерь в газах атмосферы (L_Г) и некоторых дополнительных потерь (L_доп). Суммарное ослабление сигнала в связи с данными обстоятельствами может достигнуть 130-140 дБ и более. В антенне приема уровень сигнала увеличится на величину G₂, затем уменьшится в приемной фидерной линии, в разделительном фильтре и поступит на вход приемника с уровнем P_пр. Данное значение имеет место при отсутствии замираний сигнала на пролете РРЛ. Запас на замирания М считается разницей между уровнем сигнала на входе приемника P_пр и его пороговым значением P_{пр пор}, которое определяется значениями определенной аппаратуры цифровых РРЛС для заданной величины вероятности ошибки k_ош (10^–3 или 10^–6).

Уровень сигнала на входе приемника с учетом рис. 6.2 можно вычислить по следующей формуле (6.2):

(6.2)

где P_пд - уровень мощности передатчика, дБм;

P_пд= 19 дБм.

G₁, G₂ – коэффициенты усиления антенн приема и передачи.

, (6.3)

где S – площадь раскрыва антенны:

K₁ – коэффициент использования поверхности раскрыва (апертуры) антенны. Возьмем K₁=0,6.

дБ

L₀ - уменьшение радиоволн при распространении в свободном пространстве; обусловлено расходимостью волны, что приводит к уменьшению плотности потока мощности при удалении волны от источника; вычисляется по следующей формуле:

, (6.4)

где f- рабочая частота, ГГц;

R- длина интервала, км.

Вычисление пролета РРС-1 – РРС-2:

дБ

L_ф1, L_ф2 - уменьшение сигнала в фидерных линиях (Ф1, Ф2), дБ; при отсутствии фидера (когда приемопередатчики соединены с антенной в виде моноблока) необходимо принять во внимание конструктивные особенности устройства объединения, обычно в таких случаях потери в фидерах равняются 0 дБ; при больших диаметрах антенн соединение проводится коротким отрезком гибкого волновода, потери в котором L_ф1=L_ф2= 0,5 дБ.

L_г - атмосферные потери (потери в газах) вычисляются по формуле (6.5):

, (6.5)

γ₀ и γ_H - погонные затухания в водяных парах и кислороде атмосферы.

Погонные потери в кислороде (дБ/км) вычисляем по формуле (6.6):

(6.6)

.

Погонные потери в водяных парах атмосферы (дБ/км) вычислим по формуле:

,

где ρ – концентрация водяных паров в атмосфере, г/м³ (обычно 7,5г/м³).[9]

 

.

Пользуясь формулой (6.5) вычислим атмосферные потери (потери в газах) для пролета:

L_рф – она зависит от характеристик используемой аппаратуры; в основном значение уменьшения в разделительных фильтрах приравнивается к сумме потерь в устройствах приема и передачи; при моноблочной системе, данные на уровень мощности передатчика и пороговые значения уровня сигнала на входе приемника, чаще относят к точкам, которые соответствуют уровням на антенном волноводном соединителе (другими словами, в значения уровней уже заложены потери в разделительных фильтрах); в таких случаях величина потерь L_рф= 0; при разнесенной конструкции приемопередатчиков и антенн, величина данных потерь составляют до 4-5 дБ.

L_доп - дополнительные потери (1-2 дБ), которые составляются из потерь в антенных обтекателях и потерь, при перепадах высот антенн приема и передачи. Среднее значение от возможного L_доп= 1,5 дБ.

Вычислим уровень сигнала на входе приемника для пролета по формyле (6.2):

Из этого следует, что расчет запаса на замирания вычисляется по cледующей формyле (6.7) с yчетом чувствительности приемника фирмы «Микран» равной P_{пр пор}= -66 дБм:

(3.7)

Вычисление для пролета РРС-1 – РРС-2: