Расчет уровней сигналов на интервале РРЛ

Рассмотрим упрощенную структурную схему интервала радиолинии и соответствующую диаграмму уровней (рис. 5.1). Очевидно, что качество работы линии связи, определяется уровнем сигнала на входе приемника P пр и возможными отклонениями этого уровня при замираниях.
На диаграмме уровней видно, что сигнал излучается передатчиком с уровнем P пд, проходит через разделительный фильтр (РФ), в котором уровень упадет за счет внутренних потерь и поступает через фидерную линию в передающую антенну с коэффициентом усиления G 1. За счет потерь в фидерной линии L ф1 уровень сигнала еще уменьшиться, а в передающей антенне увеличится на величину G 1.
При распространении сигнала по интервалу РРЛ (протяженностью R 0, на рабочей частоте f) уровень сигнала упадет за счет ослабления свободного пространства, потерь в газах атмосферы и некоторых дополнительных потерь. Общее ослабление сигнала за счет этих причин может достигнуть 130-140 дБ и больше.

Рис. 5.1

В приемной антенне уровень сигнала увеличится на величину G 2, затем уменьшится в приемной фидерной линии, в разделительном фильтре и поступит на вход приемника с уровнем P пр. Это значение получается в отсутствии замираний сигнала на пролете РРЛ.
Запас на замирания (M) является разницей между пороговым значением уровня сигнала на входе приемника P пр и пороговым значением P пр пор, которое определяется из параметров конкретной аппаратуры цифровых РРЛ для заданной величины k oш (10^-3 или 10^-6).
Перед расчетами необходимо выяснить, для каких характерных точек на пролете линии связи приведены технические данные на аппаратуру фирмой - изготовителем. Основные точки показаны на рис. 5.2.

Рис. 5.2

К примеру могут быть данные на уровень мощности передатчика для точки А', B' или С', а пороговое значение уровня сигнала на входе приемника может относится к точкам C, B или А.
Уровень сигнала на входе приемника (P пр, дБм)

Р пр = Р пд + G 1 + G 2 - L 0 - L ф1 - L ф2 - L г - L рф - L доп, (5.1)

где Р пд - уровень мощности передатчика, дБм;
G 1, G 2 - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн. При расчетах можно выбрать параметры типовых антенны из таблицы или задаться диаметрами антенн (для параболических структур) и определить их коэффициенты усиления из соотношения:

G = 20 Lg(D) + 20 Lg(f) +17.5, дБ (1)

где D - диаметр антенны, м (для диапазона частот выще 10 ГГц D = 0.3 - 1.2 м), f - рабочая частота, ГГц (при расчетах используйте округленное значение средней частоты выбранного диапазона).
При выборе антенн необходимо учитывать, что на практике не применяются антенны с коэффициентами усиления большими, чем 45 - 47 дБ.
В дальнейших расчетах эти параметры можно будет изменять для оптимизации проектируемой линии связи.
L ф1, L ф2 - ослабление сигнала в фидерных линиях (Ф1, Ф2), дБ.
L ф1= L a, где L - длина фидера, м; a - погонное затухание фидера, дБ/м,
L ф2 - определяется аналогично.
Погонное затухание в фидерных линиях зависит от типа волновода и конструктивных особенностей АФТ [ 1, глава 3].
При отсутствии фидера (когда приемопередатчики объединены с антенной в виде моноблока) необходимо учитывать конструктивные особенности устройства объединения. При диаметре антенн 30 - 50 см приемопередающий блок соединяется с антенной непосредственно с помощью прецизионного волноводного соединителя, поэтому в этих случаях потери в фидерах можно принять равными 0 дБ.
При больших диаметрах антенн соединение проводится коротким отрезком гибкого волновода, потери в котором
L ф1 = L ф2 = 0.5 дБ.
L рф - определяется из параметров аппаратуры. Обычно значение ослабления в разделительных фильтрах соответствует сумме потерь в передающем и и приемном устройствах (РФ' + РФ'', рис. 5.2).
При моноблочной конструкции, данные на уровень мощности передатчика и пороговые значения уровня сигнала на входе приемника, часто относятся к точкам, соответствующим уровням на антенном волноводном соединителе (другими словами, в значения уровней уже заложены потери в разделительных фильтрах).
В этих случаях величина потерь L рф = 0. При разнесенной конструкции приемопередатчиков и антенн, потери в РФ составляют 4 - 5 дБ (в РРЛ большой емкости).
L доп - дополнительные потери, складывающие из потерь в антенных обтекателях L ао и потерь от перепада высот приемной и передающей антенн L пв. (L доп = 1 - 2 дБ)..

L 0 = 20 lg (4.189 10⁴ R 0 f), дБ, (5.2)

где R 0 - протяженность интервала РРЛ, км,
f - рабочая частота, ГГц,
L г рассчитывается по формуле
L г = (go +gн) R 0, дБ.
где go, gн - погонные затухания в водяных парах и атомах кислорода атмосферы (дБ/км), определяемые из графика (прил. 2).

Погонные потери радиосигнала в газах атмосферы

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Географические координаты некоторых городов России

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Координаты основных телевещательнывх спутников

ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Линейные спектры многоканальных сигналов с частотным разделением каналов

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Интенсивность дождя, идущего с вероятностью 0.01%

ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Параметры аналоговой радиорелейной аппаратуры

ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Коэффициенты усиления некоторых типов антенн, дБ