Основные энергетические соотношения для свободного пространства

Ведение

Расчет РРЛ производится при их проектировании, реконструкции и, иногда, в условиях эксплуатации. Общей задачей расчета является определение качественных показателей работы линии. В зависимости от исходных данных расчет может производиться двумя методами:

1. Если трасса линии известна (задана), известны профили интервалов и высоты антенных опор, то производится поверочный расчет качественных показателей.

При этом определяются:

а) средние уровни сигнала на интервалах РРЛ;

б) мощность шума в верхнем телефонном канале или отношение U _ш /U _св телевизионном канале на конце линии, превышаемые в течение 20% времени;

в) устойчивость работы линии.

Полученные результаты сравниваются с рекомендациями МККР, после чего принимаются те или иные решения.

2. Если при проектировании РРЛ заданы лишь конечные и не которые промежуточные пункты, то производятся:

а) выбор трассы РРЛ и построение профиля трассы;

б) определение высот антенных опор;

в) поверочный расчет мощности шума в верхнем телефонном канале или отношения U _ш /U _св телевизионном канале, превышаемые в течение 50% или 20% времени, или поверочный расчет устойчивости;

г) поверочный расчет средних уровней сигнала.

Особенности диапазона ультракоротких волн

Радиорелейные линии работают в диапазоне ультракоротких волн (укв), который условно подразделяется та три поддиапазона:

длина волны частота

метровый 10 – 1 м 30 – 300 Мгц

дециметровый 100 – 10 см 300 – 300 Мгц

сантиметровый 10 – 1 см 3000 – 30000 Мгц

Принципиального различия в распространении метровых, деци-метровых, и сантиметровых волн нет. Однако по мере перехода от метровых волн к дециметровым и сантиметровым волнам на рас-пространение радиоволн начинают в большей степени сказыватся рельеф местности, различного рода строения, а также метеорологи-ческие условия. Кроме того, в коротковолновой части сантиметро-вого диапазона волн происходит поглощение в гидрометеорах (дождь, туман, град, снег) и газах атмосферы (кислород, водяные пары). Волны длиннее 3-4 м могут при благоприятных условиях распространяться на большие расстояния за счет отражения от ионизированных слоев атмосферы. На распространение более ко­ротких волн ионосфера влияния не оказывает.

Основные энергетические соотношения для свободного пространства

Распространением радиоволн в свободном пространстве назы-вают такой идеальный случай распространения, когда влияние земля и тропосферы отсутствует. Условия, близкие к свободному про-странству, наблюдаются при космических связях, вотдельные пе-риоды времени на интервалах PPЛ.

Энергетические соотношения, полученные в условиях свободного пространства, являются исходными для расчета линий во всех слу-чаях распространения укв.

Излучаемая передатчиком в пространство мощность

(8.2)

где Р_пер – мощность передатчика, вт,

G_nep – коэффициент усиления (пo мощности) передающей антенны относительно ненаправленной антенны,

η_пер – коэффициент полезного действия передающего антенно – фидерного тракта.

Коэффициент усиления антенны связан с ее действующей площадью S соотношением:

, (8.4)

Мощность сигнала на входе приёмника

(8.5)

или

(8.6)

где G_пр – коэффициент усиления (по мощности) приемной антенны по отношению к ненаправленной антенне,

η_пр – коэффициент полезного действия приемного антенно-фидерного тракта,

λ – длина волны.

Ослабление при передаче энергии в свободном пространстве

(8.7)

где последние слагаемое определяет ослабление в свободном пространстве при ненаправленных антеннах.

Влияние поверхности земли и тропосферы учитывается так называемым множителем ослабления поля свободного пространства V (сокращенно множителем ослабления).

В общем случае формулы для расчета напряженности поля, на-пряжения и мощности сигнала на входе приемников имеют вид:

Е_пр = Е₀ V, (8.8)

U_пр= U_{0 пр}V, (8.9)

P_пр = P_{0 пр}V². (8.10)

Множитель ослабления V зависит от протяженности трассы, длины волны, высот антенн, рельефа местности, метеорологических параметров тропосферы. Из-за сложности и многообразия реальных природных условий практически невозможно создать строгие методы расчета V. С удовлетворительной для практики точностью пользуются приближенными методами, учитывающими влияние рефракции и рельефа местности.