Учет рельефа местности в условиях рефракции радиоволн

На пролетах реальных РРЛ имеются крупные неоднородности: холмы, впадины, овраги, жилые массивы. Так как значение характеристик рельефа имеют большой разброс, применяют приближенные детерминированные методы, учитывающие конкретные особенности пролетов РРЛ. Прежде всего строится продольный профиль пролета.

Для удобства профиль строят в прямоугольных координатах. При этом линия изображающая условный нулевой уровень (уровень моря) является параболой, для которой

.

.

Профиль строится путем нанесения высотных отметок снятых с топографической карты относительно нулевого уровня. При определении множителя ослабления принято пользоваться просветом Н между прямой соединяющей точки передачи А и прямой В и наивысшей точкой профиля пролета. В зависимости от значения просвета пролеты разделяются на открытые, полуоткрытые и закрытые.

Для открытых пролетов

где – (первая зона Френеля);

– относительная координата точки определяющей просвет на пролете.

То есть на отрытых пролетах эллипсоид, ограничивающий минимальная область РРВ не пересекается с земной поверхностью.

При полуоткрытых пролетах минимальная область распространения частично перерываются профилями пролета, однако, прямая видимость между точками расположения антенны сохраняется 0<H<H₀. Для закрытых пролетов H<0.

Приведенное выражение определяет нулевой уровень соответствующий случаю отсутствия рефракции. Для учета влияния рефракции вместо R используется R_э определяемое как

;

Из-за рефракции профиль пролета трансформируется. В условиях рефракции просвет равен

,

Н – просвет в отсутствии рефракции; ΔH(g) – изменение просвета из-за рефракции

.

В результате трансформации профилей, отрытые пролеты могут превратиться в полуоткрытые и даже закрытые, и наоборот.

РАСЧЕТ МНОЖИТЕЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ НА ОТКРЫТЫХ ПРОЛЕТАХ РРЛ

В точку приема В наряду с прямой волной попадает отраженная от земной поверхности. Для расчета множителя ослабления используется интерференционная формула. Для этого для конкретного пролета рассчитывается разность хода и коэффициент расходимости с учетом рефракции.

.

Для расчета используются приведенные высоты .

.

Рефракция незначительно влияет на , поэтому . Тогда

.

Относительный просвет

.

Максимумы и минимумы имеют место при

РАСЧЕТ МНОЖИТЕЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ НА ПОЛУОТКРЫТЫХ И ЗАКРЫТЫХ ПРОЛЕТАХ

На полуоткрытых закрытых пролетах радиоволны распространяются благодаря дифракции. Согласно принципа Гюйгенса дифракция радиоволн возникает в результате попадания в точку приема вторичных волн, излучаемых не закрытой препятствиями частью фронта волны, то есть видимой частью зон Френеля.

Рассмотрим закрытый (или полуоткрытый) пролет (H<H₀) с одним препятствием. В этом случае приближенно множитель ослабления дБ

,

где V_{ка с} – значение модуля множителя ослабления, соответствующий касательному пролету (H=0), дБ

,

нормированный просвет, Н₀ -соответствует первой зоне Френеля.

Величина V_кас зависит от степени клиновидности препятствия, которая характеризуется параметром, μ изображена на рисунке.

При аппроксимации препятствия сферой с высотой сегмента Δy и длинной хорды r_в параметр μ

,

где:

; .

На полуоткрытых и слабо закрытых пролетах r_в определяется как расстояние между точками пересечения прямой параллельной АВ и отстоящей от вершины препятствия на Δy=H₀.

На закрытых пролетах r_в определяется как расстояние между точками касания касательных проведенных из точек А и В к профилю пролета. Величина Δy выбирается при этом равным расстоянию между вершиной препятствия и хордой.

Поведение зависимости множителя ослабления от значений нормированного просвета p(g) представлено на рисунке.

При фиксированном значении p(g) в области тем больше, чем больше . При форма препятствия приближается к клиновидной. Значение соответствует плоским трассам у которых при (опущенные на поверхность земли точки прием и передачи). Возрастание по мере увеличения объясняет явление под названием “выигрыш за счет препятствия”.

Статистические характеристики множителя ослабления

Причинами случайных изменений множителя ослабления, вызывающего замирания сигналов являются:

· Тропосферная рефракция;

· Интерференция прямой волны и волн, отражённых от земной поверхности и слоистых образований в тропосфере;

· Ослабление в гидрометеорах.

Под влиянием указанных причин могут иметь место следующие основные виды замираний:

· Субрефракционные замирания, связанные с экранирующим действием препятствий при возрастании вертикального градиента диэлектрической проницаемости;

· Интерференционные замирания возникают в результате рефракции и интерференции прямой волны и волн, отражённых от земной поверхности;

· Интерференционные замирания, обусловленные интерференцией прямой волны и волны, отражённой от слоистых неоднородностей тропосферы;

· Замирания, вызванные ослаблением радиоволн в гидрометеорах.

Процент времени, в течение которого множитель ослабления в пролёте не превышает V, при V<<1 определяется выражением:

,

где:– процент времени, в течении которого множитель ослабления не превышает из-за экранирующего влияния препятствий; – интерференция прямой и отраженной; – дождя.

Для нормального распределения вероятностей

,

где:

,

,

– максимальное значение , множитель ослабления при котором равен

На рисунке приведена зависимость .

Для оценки интенсивности интерференционных замираний при V<-20 дБ

,

Q – коэффициент, учитывающий влияние интерференционных минимумов, обусловленных отражением от земной поверхности и климатическим условиями; – процент времени, в течении которого множитель ослабления не превышает из-за интерференции от земной поверхности и слоистых неоднородностей тропосферы.

Для пересечённых пролётов, где отражением от земной поверхности можно пренебречь экспериментальное распределение

для сухопутных районов; для примоских.

Для слабопересечённых пролётов следует учитывать отражение от земной поверхности Q зависит от функции , характеризующей вероятность попадания точки приёма в интерференционный минимум:

,

n – номер интерференционного минимума.

Величина определяется на основе зависимости множителя ослабления V от интенсивности осадков и статистического распределения этой интенсивности

– зависимость погонного ослабления от интенсивности осадков.

– коэффициент, учитывающий пространственную неравномерность выпадения осадков и зависит от интенсивности осадков и длины пролёта r.

Зависимость погонного ослабления от интенсивности осадков и рабочей частот

Дата добавления: 2014-01-13