Расчет множителя ослабления (V)
I. Для открытых трасс
В этом случае V определяется условиями интерференции прямой волны и одной или нескольких отраженных от земной поверхности. Учитывается обычно одна отраженная волна, тогда
где: |Ф| - модуль коэффициента отражения от земной поверхности.
 -
относительное значение просвета.
Н(g)=Н(0)+Н(g) - полное значение просвета с учетом рефракции.
Для открытой трассы Р(g)>1 и зависимость V от Р(g) имеет интерференционный характер.
Интерференционные максимумы имеют место, когда
а интерференционные минимумы - когда P(q)=√6n,
где: n, m = 1,2,3… - номера интерференции минимумов и максимумов.
При
и при |Ф|=1, V=1, т.е. отраженный луч не ослабляет поля прямого луча.
|Ф| - определяют экспериментально или приближенно.
В зависимости от λ , |Ф| - лежат в пределах от 1 до 0,1.
II. Расчет V для полуоткрытых и закрытых трасс
Одна из таких трасс приведена на рис.15. В области малых значений просвета при
Р(g)=Н(g)/Н0<1 - интерференционные формулы не пригодны.
Необходимо учитывать дифракцию радиоволн βg - угол дифракции, равный
Рис.15.
Для случая Нg < Н0 убывание V при увеличении угла дифракции имеет экспоненциальный характер. При этом зависимость V от Н(g) в (дБ) будет линейной.
Если при Н(g)=Н0, V=1 , то при Н(g) ≠ Н0
V(дБ)=V0(дБ)[1-P(q)]
где: V0(дБ) при Н(q)=0.
При сравнительно больших высотах антенн V0 не зависит от электрических параметров огибающей волной сферы, а определяется параметром μ, включающим геометрические характеристики трассы
где: l=r/r0 и α=Δу/Н - параметры сферы, аппроксимирующей препятствие.
Параметр r определяется из профиля где Δу=Н0.
Результаты расчетов V в зависимости от Р(g) и для различных μ в случае трассы с одним препятствием приводятся соответствующими графиками.
Все расчетные формулы для V получены в предположении, что Е постоянна вдоль трассы и линейно изменяется по высоте, т.е. параметр (g) не зависит от (h). Для учета реальных изменений Е по высоте и длине трассы вводят понятие об эффективном вертикальном градиенте диэлектрической проницаемости воздуха gэ.
Под этой величиной понимается такой постоянный по высоте градиент, при котором напряженность поля в месте приема будет такой же, как и в случае реального изменения Е на трассе. При этом во всех расчетных формулах, в которые входит величина g1, необходимо заменять ее величиной gэ. Значение gэ находят в результате многочисленных измерений напряженности поля на трассах, проходящих в различных климатических районах. Данные о значениях gэ для различных климатических районов приводятся в соответствующих таблицах.
Замирания сигналов на интервалах РРС и расчет устойчивости сигнала
В связи с случайным изменением метеорологических условий на трассах РРС происходит и случайное изменение уровня сигнала в месте приема (замирание сигнала).
Под случайным изменением метеорологических условий понимается изменение температуры, давления и влажности атмосферы. В свою очередь случайное изменение перечисленных параметров приводит к флуктуации (g) во времени и соответственно к изменению Н(g).
Как известно, при возрастании (g) просвет Н(g) уменьшается и при Р(g)<1 множитель ослабления с уменьшением Р(g) монотонно убывает, т.к. происходит дифракционное ослабление сигнала из-за экранирующего действия препятствия на трассе.
Если Р(g)<<1 приемная антенна попадает в область глубокой тени и уровень принимаемого сигнала становится малым. Это может происходить от нескольких минут до нескольких часов.
Такие замирания носят медленный характер и они частотно независимы, т.е. замирание идет одновременно на всех стволах РРЛ.
Замирание будет и в том случае, если при уменьшении g, просвет Н(g) увеличится. Объясняется это тем, что происходит интерференция прямой и отраженной волны от поверхности земли. Замирания будут глубокими, если точка приема попадет в интерференционный минимум. При этом если |Фп|=1, то V→0.
Причем изменение уровня сигнала может составить 25 - 30 дБ в секунду и поэтому они называются быстрыми.
Быстрые замирания носят частотозависимый характер, т.е. они селективны. Оба типа замираний связаны с изменением рефракции в тропосфере, поэтому они называются рефракционными.
Замирание на интервале будет иметь место и в том случае, если в тропосфере будет область слоистых неоднородностей (резкое изменение диэлектрической проницаемости). В этом случае замирание происходит за счет интерференции прямого луча и отраженного от слоистых неоднородностей.
Этот вид замирания селективен и происходит быстро. Глубина замирания достигает 20 - 30 дБ.
Замирание сигнала на интервале возможно также из-за возникновения сверхрефракции (тропосферной волновод), которая приводит к многолучевому распространению радиоволн.
Замирание может возникнуть также из-за экранирующего действия слоистых неоднородностей в тропосфере. В этом случае большая часть энергии отражаясь от слоистых неоднородностей не попадает в пункт приема.
Оба последних типа замираний чаще всего бывает на трассах проходящих в прибрежных и морских районах.
Кроме перечисленных замираний, в РРЛ работающей на сантиметровом диапазоне возникают дополнительные ослабления сигнала. Например, на волнах короче 5-6 см, возникают дополнительные ослабления сигнала из-за поглощения и рассеяния радиоволн атмосферными образованиями или гидрометеорами (дождь, туман, снег, град). На волнах короче 2 см учитывается также поглощение радиоволн вследствие резонансных явлений в газах атмосферы (в молекулах кислорода и водяных парах).
Расчет устойчивости сигнала
Так как замирания носят случайный характер, то поэтому глубину и продолжительность их определяют статистически.
I. Интегральные распределения глубины замираний W(V) показывают, в течение какого процента времени множитель ослабления V находится ниже заданных значений Vмин.
II. При малых W(V) вероятность того, что V будет Vмин, приближенно можно представить в виде суммы
W(Vмин) = Wр(Vмин) + Wтр(Vмин) + Wg(Vмин),
где: Wр(Vмин) - процент времени, в течении которого множитель ослабления V меньше из-за случайных изменений градиента g;
Wр(Vмин) = W0(Vмин) + Wn(Vмин),
здесь W(Vмин) - процент времени. В течении которого множитель ослабления меньше |Vмин|, когда
Р(g) = Н(g)/Н0<1,
Wn(Vмин) - процент времени. Когда множитель ослабления меньше Vмин из-за попадания в область интерференционных минимумов;
Wтр(Vмин) - процент времени, в течение которого значение |V|<|Vмин| из-за влияния волн, отраженных от слоистых неоднородностей тропосферы;
Wg(Vмин) - процент времени, в течении которого |V|<|Vмин| из-за потерь в гидрометеорах.
Затем W(Vмин) полученное по расчету, сравнивают с нормами, рекомендованными МККР.
Для того, чтобы повысить устойчивость, необходимо выбирать также трассы, в которых отраженный от земли луч сильно ослаблен. У таких трасс отсутствуют водные поверхности и равнины (у таких поверхностей |Ф|→1). Если же избежать это невозможно, то нужно разность высот антенн интервала сделать как можно больше. Тогда точка отражения будет вблизи низко расположенной антенны и изменение Н(g) будет меньше, следовательно рефракционное изменение уровня сигнала уменьшится. В некоторых случаях отраженную волну экранируют искусственным препятствием, но это не всегда удается и дорого.
Наиболее эффективный метод борьбы с замираниями является метод разнесенного приема. Этот метод дает наибольший эффект в том случае, если удается создать копии сигналов с малой корреляцией между ними.
На РРЛ такие копии получают либо с различных антенн разнесенных по пространству, либо от сигналов с различными частотами. При разнесении по пространству обычно антенны устанавливают на различных высотах
(Δh=10-15 м). При разнесении по частоте Δf/f = 2·10-2 - 5·10-3,
где f - рабочая частота; Δf - разность между частотами.
|
