Определение высот подвеса антенн на интервале

На построенном продольном профиле интервала от наивысшей точки препятствия откладывается по вертикали вверх значение просвета в отсутствии рефракции, которое определяется из условия

; (6.1)

(6.2)

где – критический просвет, примерно равный 0,6 от радиуса первой зоны Френеля, м;

– длина волны, м;

– относительная координата наивысшей точки препятствия.

Считается, что для рассчитанного по (6.1) просвета основной объем радиоволн распространяется от передатчика к приемнику в условиях свободного пространства, без ограничений со стороны рельефа местности.

На слабопересеченных интервалах для снижения вероятности попадания отраженных сигналов в раскрыв антенны можно принять

(6.3)

, м, (6.4)

где – приращение просвета из-за рефракции, которая искривляет траекторию распространения радиоволн, м;

– вертикальный градиент диэлектрической проницаемости атмосферы, 1/м.

В формулах (6.3) и (6.4) значение принимается равным средней (нормальной) рефракции . В общем случае изменяется в зависимости от состояния тропосферы и влияет на величину просвета. При положительной рефракции () общий просвет увеличивается, при отрицательной или субрефракции () – уменьшается.

На уровне верхней отметки рассчитанного просвета проводится линия прямой видимости, которая соединяет предположительные центры антенн и служит основанием для определения высот подвеса антенн (см. рисунок 5.1). Для выбора высот с учетом смежных интервалов вычерчивают подряд 3-4 интервала, определяют для них просветы, проводят на каждом из них несколько альтернативных линий прямой видимости и останавливаются на варианте, при котором сумма высот антенных опор минимальна.

С помощью (6.1) – (6.4) определяют относительный просвет при средней рефракции:

(6.5)

Полученное значение должно удовлетворять условию , которое характеризует принадлежность интервала к открытому типу. В зависимости от атмосферной рефракции интервал из открытого типа может перейти в полузакрытый () или даже закрытый (). Закрытие интервала возникает при субрефракции (), которая наблюдается летом или осенью в присутствии туманов. В этих условиях траектория распространяемых волн обращена поверхностью «вниз» и их основной объем (минимальная зона Френеля) экранируется рельефом местности.

Для установленных значений высот и и эффективного градиента проверяется выполнение условия прямой видимости:

(6.6)

, м, (6.7)

где – эквивалентный радиус Земли;

– стандартное отклонение градиента , равное для Республики Беларусь, 1/м.

Затем выбирается тип антенных опор, которые различаются конструкцией, методом установки, несущей способностью, доступом к антенне и оборудованию. Учитывается, что в зависимости от типа станции РРЛ часть оборудования может располагаться рядом с антенной и для его технического обслуживания необходимо предусмотреть лестницы, ограждения, площадки и др. При проектировании РРЛ местного и внутризонового назначения могут использоваться металлические решетчатые антенны, устанавливаемые на поверхности земли (высотой до 120 м) или на зданиях (высотой до 35 м); бетонные опоры (высотой от 19 до 28 м); трубчатые конструкции (высотой до 30 м), удерживаемые с помощью растяжек и др.

Строительство антенных опор и оформление на них разрешительных документов является затратной процедурой, поскольку их возведение требует согласования с надзорными организациями и соответствующими службами (радионавигации, воздушных перевозок и др.). Поэтому антенные опоры должны быть типовыми и содержать все основные средства технической эксплуатации.

7 РАСЧЁТ УРОВНЕЙ СИГНАЛОВ НА ВХОДЕ ПРИЁМНИКА

В курсовом проекте определяются два крайних уровня сигналов, которые могут присутствовать на входе приёмника. Это средний уровень , наблюдаемый в 50 % времени в условиях средней атмосферной рефракции, и пороговый , при котором на выходе демодулятора приёмника или декодера при наличии помехоустойчивого кодирования вероятность ошибок составляет 10^–6 или 10^–3.

Определение уровней сигналов ведётся для указанного заданием интервала в одном направлении от передатчика к приёмнику с учётом характеристик станций и среды распространения (рисунок 7.1).

Рисунок 7.1 – Структурная схема радиотракта интервала

Средний уровень сигнала на входе приёмника открытого интервала определяется на основании уравнения передачи:

, дБм, (7.1)

где – уровень мощности передатчика на входе фидерного тракта, дБм;
– усиление передающей и приёмной антенн, дБ;

– потери в фидерных устройствах на стороне передачи и приёма, дБ;

– потери мощности сигнала в свободном пространстве и атмосфере соответственно, дБ.

Потери в фидерном тракте зависят от способа размещения оборудования станций. При их размещении у основания опоры (вариант характерен для стан-

ций большой емкости диапазона до 8 ГГц) потери составляют

, дБ, (7.2)

где – длина фидера вертикального и горизонтального участков, м;

– погонное затухание сигнала в фидере соответствующего участка, дБ/м;

– потери в элементах базового тракта, дБ.

Базовый тракт состоит из поляризационного селектора, поглотителя высших типов волн, герметизирующих вставок со штуцером (для подключения системы осушки), волноводных соединений и др. [1–3]. Потери можно принять 0,5..1,2 дБ.

Фидер вертикального участка обычно имеет волноводную конструкцию с длиной, примерно равной высоте антенной опоры, и с погонным затуханием 0,018...0,022 дБ/м. Для возможности передачи сигналов с горизонтальной и вертикальной поляризацией по одному фидеру используют волноводы круглого сечения. Горизонтальные участки фидеров чаще всего строятся на эллиптических волноводах длиной 15…20 м и с погонным затуханием 0,08…0,1 дБ/м.

При размещении высокочастотного блока ЦРРСП на верхней части опоры потери в фидере зависят от способа его соединения с антенной. Если соединение осуществляется отрезком гибкого волновода длиной 0,5…1,0 м, то потери составляют около 0,5…0,8 дБ. При жёсткой конструкции соединения блока с антенной потери 0,1…0,3 дБ.

Потери радиосигнала в поле свободного пространства, связанные с расходимостью фронта излучения на интервале, определяются из выражения

, дБ, (7.3)

где – рабочая частота, ГГц;

– длина интервала, км.

Атмосферные потери в основном обусловлены поглощением части передаваемой мощности в парах воды и кислороде:

, дБ, (7.4)

где – коэффициенты поглощения мощности сигнала в парах воды и кислороде, дБ/км.

Значения и определяются по приближенным выражениям [6]:

дБ/км (7.5)

дБ/км, (7.6)

где p – влажность воздуха при температуре 20ºС, равная 7,5 г/м³.

Потери заметны на частотах свыше 15 ГГц и имеют резонансный характер с «пиками» и окнами «прозрачности» в зависимости от частоты [1].

Укажем, что в области максимума поглощения мощности в парах воды (около 20,4 ГГц) = 0,18 дБ/км, а = 0,013 дБ/км. В окне прозрачности на частоте 30 ГГц = 0,02 дБ/км, = 0,08 дБ/км.

Отношение средней мощности сигнала к мощности шума Р _ш на входе приемного устройства (точка Б) составляет

, дБ. (7.7)

В выражении (7.7) величина – пороговая чувствительность приемника, определяемая для двух значений и на основании формул (4.6) – (4.12).

По полученным значениям и вычисляется энергетический запас на плоские замирания (для двух уровней ошибок, и ), который характеризует диапазон возможных изменений уровней входных сигналов на приеме в условиях эксплуатации системы:

, дБ. (7.8)

С учетом (7.7) величина может определяться как

, дБ, (7.9)

где – значения ОНШ при среднем и пороговом уровнях входных сигналов, дБ.

Типовые значения энергетического запаса на замирания находятся в пределах 38…45 дБ. Для увеличения следует повысить уровень входного сигнала (за счет уменьшения длины интервала, повышения усиления антенны и др.) или уменьшить требуемое значение ОНШ за счет помехоустойчивого кодирования. Снижать ОНШ путем повышения величины в цифровых системах недопустимо. Это связано с пороговым режимом работы ЦРРСП. При в приемных устройствах наблюдается срыв синхронизации и потеря сигнала.

На основании полученных данных строится диаграмма уровней, которая отображает характерные изменения уровней передаваемого сигнала на интервале от передатчика к приемнику (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 – Диаграмма уровней на интервале

Дата добавления: 2014-11-29