Расчет радиолиний связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И АНТЕННЫЕ УСТРОЙСТВА»

Тема: Расчет радиолиний связи

Исполнитель: курсант 431 учебной группы

Михаленок В.А.

Руководитель: начальник кафедры

полковник Гладейчук В.В.

Минск 2012



1. Радиолиния земной волны

1.1 Исходные данные

Рабочие частоты: f₁=8 МГц; f₂=16 МГц.

Мощность, подводимая к антенне: P₁=0,9 кВт.

Коэффициент усиления передающей и приемной антенн: G₁=1,4.

Дальность радиосвязи: r =32 км.

Минимально необходимый уровень сигнала на входе приемника: E_min=20 дБ(мкВ/м).

1.2 Выполнить

1.Расчитать напряженности поля земной радиоволны (в мкВ/м и в дБ(мкВ/м)) вертикальной поляризации для заданной дальности радиосвязи на двух типах однородной земной поверхности:

а) сухой почве с параметрами: у =0,001 См/м; е=15;

б) влажной почве с параметрами: у =0,01 См/м; е=30;

2. Для условий п.1 определить максимальные дальности радиосвязи, если минимально необходимый уровень сигнала на входе приемника: E_min=20 дБ(мкВ/м);

3. Сделать выводы о влиянии частоты и типа земной поверхности на уровень напряжённости поля в заданной точке приема и максимальную дальность связи земной радиоволной;

1.3 Расчет напряженности поля земной волны

Напряженность поля земной волны в точке приема для плоского случая рассчитывается по следующей формуле:



,( 1.3.1)

где - значение напряженности поля над идеально проводящей поверхностью;

F(с) -множитель ослабления, учитывающий влияние Земли на РРВ, зависящий от численного значения ;

- амплитуда поля в свободном пространстве без учета влияния Земли, которая определяется следующим образом:

Или

Согласно критерию Фейнберга расстояние, на котором можно воспользоваться формулой Шулейкина-Ван-дер-Поля, определяется следующим образом:

для,

(неравенство верное, следовательно, для критерий Фейнберга выполняется);



для

(неравенство верное, следовательно, для критерий Фейнберга выполняется);

Учитывая факт выполнения критерия Фейнберга для обеих частот, для расчета множителя ослабления воспользуемся формулой Шулейкина-Ван-дер-Поля:

; (1.3.2)

При известных электрических параметрах , земной поверхности, можно определить численное расстояние , которое для вертикально поляризованной волны определяется по формуле:

; (1.3.3)

--для сухой почвы (у =0,001 См/м; е=15)

· при работе на частоте f₁=8МГц:

Или



· при работе на частоте f₂=16 МГц:

Или

-- для влажной почвы (у =0,01 См/м; е=30)

· при работе на частоте f₁=8МГц:

Или

· при работе на частоте f₂=16 МГц:

Или



1.4 Определение максимальной дальности связи земной радиоволной

Задача определения максимальной дальности связи земной радиоволной имеет важную особенность - множитель ослабления зависит от расстояния. При ее решении полагают известными: мощность Р₁, коэффициент G₁, рабочую частоту (длину волны), параметры радиотрассы и минимально необходимую напряженность поля в месте приема Е_min.

Если предполагаемое значение максимальной дальности удовлетворяет условию , то при с ? 25 для ее вычисления можно воспользоваться формулой Шулейкина - Ван-дер-Поля (выражение 2.1.4). При этом r_max определится из равенства

. (1.4.1)

Если в (1.4.1) подставить выражения для с (1.3.3), то формула для нахождения максимальной дальности радиосвязи при вертикальной поляризации примет вид

. (1.4.2.)

где Е_min=10^-5 В/м

Используя формулу ( 1.4.2) рассчитаем максимальную дальность связи земной радиоволной для обеих частот при различных видах почвы:

--для сухой почвы (у =0,001 См/м; е=15)

· при работе на частоте f₁=8 МГц:



- это значение удовлетворяет условию

· при работе на частоте f₂=16 МГц:

- это значение удовлетворяет условию

-- для влажной почвы (у =0,01 См/м; е=30)

· при работе на частоте f₁=8 МГц:

- это значение удовлетворяет условию

при работе на частоте f₂=16 МГц:

- это значение удовлетворяет условию



Частота	f1=8 МГц;	f2=16 МГц;
Тип земной поверхности	Сухая	Влажная	Сухая	Влажная
rmax, м	30000	46660	21000	30490
Напряжённость поля в заданной точке приёма, мкВ/м	17,62	45,57	8,51	18,84
Напряжённость поля в заданной точке приёма, дБ	24,92	33,17	18,52	25,5

1.5 Выводы

В ходе проделанных расчетов было установлено, что с изменением частоты вертикально поляризованной волны напряженность поля в точке приема изменяется, что объясняется взаимосвязью частоты с длиной волны и множителем ослабления. С увеличением рабочей частоты длина волны уменьшается, что приводит к увеличению числового расстояния, а множитель ослабления уменьшается, следовательно, напряженность поля в точке приема так же уменьшается.

В случае с влажной почвой напряженность земной волны больше, чем при сухой, т.к. относительная диэлектрическая проницаемость и удельная проводимость влажной почвой больше чем сухой. С увеличением электродинамических параметров земной поверхности (относительной диэлектрической проницаемости и удельной проводимости). Числовое расстояние уменьшается, что приводит к возрастанию множителя ослабления и напряженности поля в точке приема.

Максимальная дальность связи земной радиоволной зависит от рабочей частоты. С увеличением рабочей частоты максимальная дальность связи земной радиоволной уменьшается. Так же максимальная дальность связи земной радиоволной зависит от типа земной поверхности. При сухой почве максимальная дальность связи меньше чем при влажной почве, т.к. электродинамические параметры сухой почвы меньше чем влажной

Рис. 2.1 Графики МСЭ для сухой почвы (у = 0,001 См/м; е = 15)

Рис. 2.2. Графики МСЭ для влажной почвы (у = 0,01 См/м; е = 30)



2. Расчет напряженности поля на линии связи ионосферной волной

2.1 Исходные данные

Дальность радиосвязи: r =1250 км.

Рабочие частоты: f₁=6,5МГц,

f₂=9,5МГц.

Мощность, подводимая к антенне: Р₁=0,9 кВт.

Коэффициент усиления передающей антенны: G₁=1,4.

Время осуществления радиосвязи (местное время в точке отражения):

Т₁=15ч,,Т₂=03 ч.

2.2 Задание

1. Определить максимально применимые частоты (МПЧ) и оптимальные рабочие частоты (ОРЧ) слоев F₂, F₁, E для заданных протяженности радиотрассы r и времени суток Т₁, Т₂.

2. Рассчитать напряженность поля ионосферной волны (ИВ) для рабочих частот f₁, f₂ в заданное время суток Т₁, Т₂.

3. Сделать выводы о влиянии частоты и времени суток на напряженность поля ИВ.

2.3 Общие сведения по расчету радиолинии связи ионосферной волной

спутниковый радиолиния напряженность ионосферный

Определение МПЧ и ОРЧ. Расчет МПЧ и ОРЧ проводят в следующей последовательности:

1. Для заданной длины трассы определить углы падения ИВ (рис. 2.2.1) на слои ионосферы , , из выражения:



,

где - угловое расстояние от центра Земли между точками передачи и приема; а - радиус Земли (6370 км); h_д - действующая высота слоев F₁, F₂, E.

При расчетах в курсовой работе значения действующих высот необходимо принять следующими:

(днем);

(ночью);

(только днем);

(днем и ночью).

2. По графикам суточного хода критических частот для слоев F₂,F₁,E, приведенным на рис. 2.3.2 из прогноза на месяц, определить частоты , , .

Для Т₂=03ч:

Для Т₁=15ч:

3. Рассчитать МПЧ слоев F₂,F₁,E для заданного расстояния между точками передачи и приема r:

; ; . (2.3.1)

Для Т₁=15ч:

Для Т₂=03ч:

4. Определить ОРЧ слоев F₂,F₁,E, учитывая следующее обстоятельство. Рассчитанные значения МПЧ обеспечивают отражение в 50% времени (медианные значения МПЧ). Для увеличения надежности отражения рабочую частоту уменьшают. Установлено, что для обеспечения отражения в 90% времени МПЧ для слоя F₂ необходимо уменьшить на 15%; для слоя F₁ - на 5%. Полученные частоты называют оптимальными рабочими частотами (ОРЧ). Для слоя Е значения МПЧ и ОРЧ совпадают, так как он по своим электродинамическим характеристикам является самым стабильным.

Тогда



; ; .

Для Т₁=15ч:

Для Т₂=03ч:

Определение напряженности поля ИВ. Существующие методы расчета напряженности поля ИВ являются приближенными. В инженерной практике наибольшее распространение получил метод А. Н. Казанцева, используемый для определения медианного значения напряженности поля ИВ на трассах, проходящих в средних широтах.



Рис. 2.3.1

Расчет напряженности поля проводят обычно для одного (основного) луча, а действие других учитывают при оценке быстрых замираний. Основным называют луч, претерпевший наименьшее количество отражений от ионосферы и прошедший меньший путь в ней.

Следовательно, перед тем как начинать рассчитывать напряженность поля ИВ, необходимо определить основной луч для заданной радиотрассы. Для этого требуется найти все лучи, способные отражаться от слоев ионосферы, руководствуясь условием

,

где f - рабочая частота; f_мпч - МПЧ для слоя ионосферы, определенная ранее (2.3.1). Далее из всех отразившихся от слоев ионосферы лучей выбрать один, прошедший наименьший путь в ней.

Исходное выражение для определения действующего значения напряженности поля ИВ по методу Казанцева имеет вид

. (2.3.2)

Здесь Р₁ - мощность, подводимая к антенне; G₁ - коэффициент усиления передающей антенны; r_л - расстояние, проходимое волной по основному лучу (по ломаной линии) между точками передачи и приема; - модуль коэффициента отражения от Земли; n - число отражений от ионосферы; Г - интегральный коэффициент поглощения в ионосфере.

Значение r_л определяется из выражения

.



Множитель 1/2 в (2.3.2) характеризует уменьшение мощности, переносимой волной, на 6 дБ. Из них 3 дБ обусловлены расщеплением волны в ионосфере на обыкновенную и необыкновенную (необыкновенная волна интенсивно поглощается в ионосфере, и поэтому полагают, что в пункт приема приходит только обыкновенная волна). Другие 3 дБ обусловлены поляризационным рассогласованием (волна после отражения от ионосферы в общем случае приобретает эллиптическую поляризацию, а используемые на практике приемные антенны имеют линейную поляризацию).

Множитель учитывает факт сложения полей прямой и отраженной от Земли волн в точке приема. При расчетах полагают .

Следующий множитель учитывает потери, возникающие при отражении от Земли в случае многоскачкового распространения.

Последний множитель характеризует поглощение волны, распространяющейся в ионосфере.

Коэффициент поглощения волны в ионосфере Г определяется путем суммирования поглощений во всех слоях, через которые проходит радиоволна.

А.Н.Казанцев установил, что поглощение в слоях ионосферы можно выразить через критические частоты слоя Е.

В простейшем случае коэффициент поглощения определяется при отражении от слоя F₂ днем из равенства

,

где f - рабочая частота, выраженная в МГц; f_L= 0,8 МГц - частота продольного гиромагнитного резонанса.

При отражении от слоя F₂ ночью



.

При отражении от слоя F₁

.

При отражении от слоя Е днем

.

При отражении от слоя Е ночью

.

Для f₁=6,5МГц:

Для

Для

Для f₂=9,5МГц:

Для

Для



Частота	f1=6,5 МГц;	f2=9,5 МГц;
Время осуществления радиосвязи	T1=15ч	T2=03ч	T1=15ч	T2=03ч
Действующее значение напряженности поля ИВ, мкВ/м	2,5295	23,844	12,824	51,96

2.4 Выводы

По итогам расчета установлено, что при отражении волны от слоя E напряженность поля ИВ в точке приема возрастает при увеличении рабочей частоты и уменьшается при уменьшении рабочей частоты. Т.к. коэффициент поглощения уменьшается при увеличении рабочей частоты. При отражении волны от слоя F² напряженность поля ИВ в точке приема уменьшается при увеличении рабочей частоты и увеличивается при уменьшении рабочей частоты. Т.к. коэффициент поглощения увеличивается при увеличении рабочей частоты. Так же напряженность поля ИВ в значительной степени зависит от времени суток, т.к. коэффициент поглощения зависит от критической частоты, а критические частоты для слоев F₂, F₁, E для дня и ночи имеют различные значения. При одинаковых рабочих частотах и отражении волны от одинакового слоя коэффициент поглощения увеличивается при увеличении критической частоты. По расчетам напряженность поля ИВ принимает максимальное значение в ночное время суток(T₂=03ч) на частоте f₂=9,5 МГц, при этом отражение происходит от слоя ионосферы.



3. Тропосферная радиолиния

3.1 Исходные данные

Рабочая частота:;

Дальность радиосвязи: ;

Надежность связи:

Кратность разнесения при приеме: n_p=2;

Коэффициент усиления антенн:

Географические высоты подъема антенн:

Географические высоты препятствий:

Расстояния от препятствий до антенн:

3.2 Выполнить

1.Рассчитать результирующий множитель ослабления (в дБ) на тропосферной радиолинии зимой и летом.

3. Сделать выводы о влиянии времени года и других факторов на величину множителя ослабления тропосферной радиолинии.



3.3 Общие сведения по расчету тропосферной радиолинии

Существующие в настоящее время методы расчета тропосферных радиолиний (ТРЛ) являются приближенными. Наибольшее распространение из них получил метод, разработанный группой ученых под руководством академика Б.А. Введенского. Ниже приведены основы расчета ТРЛ указанным методом.

Ключевым моментом расчета ТРЛ является определение множителя ослабления, который находят из выражения:

или ,

где F_ст - множитель ослабления для стандартных условий распространения тропосферной радиоволны; F_мет - поправка, учитывающая отличие местных метеоусловий от стандартных; F_р - поправка, учитывающая рельеф местности в районе расположения ТРС; ДG - поправка, учитывающая потери усиления антенн ТРС; F_мз - поправка за счет медленных замираний; F_бз - поправка за счет быстрых замираний.

Стандартный множитель ослабления. Стандартный множитель ослабления F_ст определяют, используя следующие допущения: распространение радиоволн происходит над гладкой, сферической поверхностью земли; передача и прием осуществляются антеннами, для которых суммарный коэффициент усиления не превышает 60 дБ; индекс преломления у земной поверхности N₀ = 310 (европейская территория бывшего СССР; время года - зима).

Значение F_ст для расстояний связи в пределах

100 км ? r, км ? 100 (1+lgл,см) км (ближняя зона ДТР)

определяется из выражения

;

в пределах 100 (1+lgл,см) км < r, км ? 800 км (дальняя зона ДТР):

.

Для данного варианта:

;

100 км ? r, км ? 100 (1+lgл,см) км, ;

;

Влияние метеоусловий. Установлено, что от метеорологических и климатических условий зависит степень искривления траектории радиоволн (режим рефракции) в тропосфере. При этом изменяется высота рассеивающего объема. От метеорологических и климатических условий также зависит интенсивность неоднородностей тропосферы.

При этом величина поправки F_мет определяется для различных расстояний из следующих выражений:

для дальностей r=100 - 350 км ; F _мет, дБ=(0,93 - 1,63·10^-3 r,км)•(N₀ -310);

Здесь N₀ - индекс показателя преломления на уровне моря.

При расчетах в данной курсовой работе значение индекса преломления необходимо выбирать равным: N₀ = 310 - для зимы; N₀ = 325 - для лета.

Зима: F _мет = (0,93 - 170·1,63·10^-3 )•(310 -310)=0дБ;

Лето: F _мет = (0,93 - 170·1,63·10^-3 )•(325 -310)= 9,8дБ;

Влияние рельефа местности, в районе нахождения антенн. Изменение объема рассеяния определяется углами закрытия в₁ и в₂ антенн корреспондентов (рис. 3.3.1). Углом закрытия называют угол между горизонтальной плоскостью, проходящей через центр антенны, и прямой, проведенной через центр антенны и вершину препятствия. Как видно из рисунка, значения углов закрытия могут быть положительными и отрицательными. Их вычисляют с учетом кривизны земной поверхности при нормальной рефракции по формуле

. (3.3.1)

Здесь Н_1,2 и h_1,2 - высоты расположения препятствий и антенн; r_1,2 - расстояния от антенн до препятствий; а_экв - эквивалентный радиус Земли при нормальной рефракции (при расчетах принимать а_экв = 8500 км).

Рис.3.3.1



Зная в₁ и в₂, величину F_р находят из выражения

,

где в₁ и в₂ выражаются в угловых минутах, а r - в километрах.

Для отрицательных углов закрытия F_р величина поправки принимает положительные значения.

Потери усиления антенн. Потери усиления антенн на линиях тропосферной связи проявляются в том, что увеличение параметров G₁ и G₂ не приводит к ожидаемому росту принимаемой мощности.

Потери усиления начинают проявляться у антенн с G₁₍₂₎ > 30 дБ.

Установлено, что при незначительно отличающихся коэффициентах усиления передающей и приемной антенн величина ДG зависит от суммы (G₁ + G₂), выраженной в дБ.

Указанная зависимость представлена на рис. 3.3.2.



(G₁+G₂), дБ

Рис. 3.3.2

Коэффициент усиления антенн:

Потери усиления начинают проявляться у антенн с G₁₍₂₎>30дБ;

G=G₁+G₂=68дБ; В соответствии с графиком: ?G= -3,5 дБ.

Учет медленных и быстрых замираний. Поправка, учитывающая медленные замирания F_мз, зависит от требуемой надежности связи р и определяется по формуле

,

где t_р - параметр, определяемый из графика, приведенного на рис. 3.3.3, по заданной надежности связи р. Величина стандартного отклонения у находится из графика, представленного на рис. 3.3.4. Верхний график соответствует летним условиям, а нижний - зимним.

Множитель ослабления, учитывающий быстрые замирания F_бз, зависит от кратности разнесенного приема n_р и необходимой надежности связи р. Величина F_бз находится из графиков, представленных на рис. 3.3.5.



Рис. 3.3.3

Рис. 3.3.4



Рис. 3.3.5

Надежность связи:

В соответствии с рис. 3.3.3: t_p=1,2;

В соответствии с рис. 3.3.4:

лето: у=7,4 дБ;

зима: у=5,2дБ;

Кратность разнесения при приеме: n_p=2;

В соответствии с рис. 3.3.5: F_бз(n_p=2)= -2,8дБ;

Лето:

Зима:

3.4 Выводы

Рассматривая результаты расчётов можно сказать, что влияние на уровень сигнала тропосферной линии зависит от времени года, рельефа местности, метеоусловий, стандартного множителя ослабления, потери усиления антенн. Основное ослабление в напряжённость поля вносит стандартный множитель ослабления. Тропосфера постоянно обменивается теплом с земной поверхностью, что приводит к образованию всякого рода неоднородностей, которые оказывают существенное влияние на уровень принимаемого сигнала. Зимой влияние метеоусловий практически нет, в отличии от лета. Тропосферная волна ослабляется из-за рассеяния поглощения ее гидрометеорами и порами газов. Летом ослабление в гидрометеорах и порах газа больше, чем зимой, т.к. летом интенсивность дождей и частота появления тумана выше, чем зимой, а эти два фактора наиболее сильно влияют на распространение волны.



4. Спутниковая радиолиния

4.1Исходные данные

Рабочие частоты:

Эквивалентная изотропно излучаемая мощность бортового ретранслятора:

Поляризация ЭМВ:

Коэффициент усиления антенны земной станции:

Тип орбиты спутника: геостационарная.

Интенсивность дождя:

Географическая высота антенны земной станции:

Место расположения земной станции: Минск.

Позиция спутника:

4.2 Выполнить

1. Выполнить расчет углов (угла места и азимута), определяющих направление на геостационарный искусственный спутник Земли (ИСЗ).

2. Выполнить расчет основных и дополнительных потерь сигнала на участке «Земля - ИСЗ» на двух частотах.

3. Определить возможность обеспечения связи на двух частотах, если минимально необходимый уровень мощности сигнала на входе приемника составляет: P_min = - 125 дБВт (иногда обозначают дБ/Вт).

4. Сделать выводы о влиянии частоты на уровень сигнала в месте приема в условиях осадков заданной интенсивности.

4.3 Расчёт уровня сигнала на спутниковой радиолинии

4.3.1 Общие сведения по расчёту спутниковой радиолинии

Населенный пункт	Минск	Брест	Гродно	Витебск	Гомель	Могилев
Северная широта,	53°54'	52°06'	53°42'	55°12'	52°24'	53°54'
Восточная долгота,	27°30'	23°42'	23°43'	30°06'	31°00'	30°18'

Для организации спутниковой связи требуется, чтобы максимум диаграммы направленности антенны земной станции был ориентирован на ИСЗ по углу места (возвышения) и азимуту (рис. 4.3.1). Значения этих параметров для геостационарных ИСЗ определяются из следующих выражений:

(4.3.1)

.

,



Здесь и - долгота спутника и места приема, - широта места приема (выражаются в градусах).

Для осуществления радиосвязи необходимо также выполнить следующее условие:

,

где Р₂ - мощность сигнала на входе приемника; Р_2min - минимально необходимый уровень мощности сигнала на входе приемника, обеспечивающий связь с заданным качеством.

Мощность сигнала на входе приемника в односторонних спутниковых линиях связи на любом из участков «Земля - ИСЗ», «ИСЗ - Земля» определяется уравнением радиопередачи (радиосвязи):

. (4.3.2)

Здесь - мощность передатчика; - коэффициент усиления передающей антенны; - коэффициент усиления приемной антенны; - КПД передающего фидерного тракта; - КПД приемного фидерного тракта; - длина волны; r - расстояние от спутника до земной станции; F - множитель ослабления на трассе СЛС.

Величину

(4.3.3)

называют основными потерями радиолинии.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4.3.1

Тогда уравнение (4.3.2) запишется в виде

или

.

Замечания:

1. Поскольку в исходных данных указана ЭИИМ бортового ретранслятора

(P₁G₁, дБВт), то последнее выражение целесообразно использовать в виде:

.

Для f₁=5,5ГГц:

Для f₂=10,5ГГц:

2. При расчетах КПД фидерных трактов принять равным: з₁= з₂=0,7.

Основные потери на трассе СЛС. Основные потери вносят наибольший вклад в суммарные потери на спутниковой радиолинии и определяются из выражения (4.3.3) или в децибелах

;

Для f₁=5,5ГГц:

Для f₂=10,5ГГц:

Расстояние до геостационарного ИСЗ (наклонная дальность) определяется из выражения



.

Здесь a - радиус Земли (а=6370 км); Н= 35870 км.

Дополнительные потери на трассе СЛС. Установлено, что дополнительные потери на спутниковой радиолинии в основном зависят от потерь в атмосфере за счет затухания в молекулах кислорода, воды, и в гидрометеорах - L_а; от потерь, вызванных эффектом Фарадея - L_ф.

Тогда

.

Для f₁=5,5ГГц:

Для f₂=10,5ГГц:

Потери энергии за счет затухания в атмосфере. Установлено, что в диапазонах частот выше 500 МГц затухание в атмосфере определяется в основном газами тропосферы - кислородом и водяными парами, а также дождем и другими гидрометеорами.

Оценочное выражение для определения затухания имеет вид:

,

Для f₁=5,5ГГц:

Для f₂=10,5ГГц:

где , , - коэффициенты погонного затухания (дБ/км) в кислороде, парах воды, зависящие от частоты и определяемые по графикам, представленным на рис. 4.3.2; - коэффициент погонного затухания (дБ/км) в гидрометеорах; l_к, l_п, l_гм - эквивалентная длина пути сигнала в этих средах.

Эквивалентная длина пути сигнала в кислороде и парах воды для стандартной атмосферы (рис. 4.3.3) определяется из выражений:

; .

Здесь h_к =5,3 км, h_п =2,1 км - эквивалентная толщина слоя кислорода и водяных паров; h_з - высота земной станции над уровнем моря (географическая высота); и - угол места (находится из (4.3.1)).

Определение затухания в гидрометеорах оказывается более сложной задачей, так как оно зависит от вида гидрометеоров, интенсивности осадков, размеров зоны их выпадения и других факторов. Установлено, что наибольшее ослабление сигнала наблюдается в жидких гидрометеорах: дождь, туман, мокрый снег. При расчетах практически учитывают лишь поглощение в дожде (наихудший случай).



Рис. 4.3.2



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4.3.3

В простейшем случае затухание в дожде определяется из выражения

,

Для f₁=5,5ГГц:

Для f₂=10,5ГГц:

где - коэффициент погонного затухания в дожде, зависящий от его интенсивности

I, мм/ч и определяемый из зависимостей, представленных на рис. 4.3.4.

Эквивалентная длина пути сигнала в дожде (рис. 4.4.3)



.

Здесь h_д - эквивалентная толщина дождевой зоны. При расчетах в курсовой работе она принимается равной 3,5 км.

Тогда общая формула для определения потерь сигнала за счет затухания в атмосфере примет вид

.

Для f₁=5,5ГГц:

Для f₂=10,5ГГц:



Рис. 4.3.4

Потери энергии, вызванные эффектом Фарадея. Эффект Фарадея заключается в повороте плоскости поляризации электромагнитной волны при ее прохождении через анизотропную среду (ионосфера под воздействием постоянного магнитного поля Земли). Угол поворота плоскости поляризации находится из приближенного равенств

,

где f - рабочая частота, выраженная в Гц; и - угол места (возвышения), выраженный в градусах.

Потери энергии сигнала вследствие эффекта Фарадея при использовании передающей и приемной антенн линейной поляризации определяются из выражения

Потери энергии сигнала вследствие эффекта Фарадея при использовании передающей и приемной антенн линейной поляризации определяются из выражения

.

Для частоты f1:

Результаты расчетов показывают, что на частотах выше 10 ГГц этими потерями можно пренебречь. Для избежания ощутимых потерь на частотах ниже 10 ГГц в системах спутниковой связи используется круговая поляризация. В этом случае потери за счет эффекта Фарадея практически отсутствуют и при расчетах принимают L_ф = 0 дБ.

4.4 Выводы

По результатам проделанных расчетов можно сделать вывод, что значение рабочей частоты влияет на мощность сигнала в месте приема в условиях осадков заданной интенсивности. Т.к. с увеличением рабочей частоты увеличиваются потери за счёт поглощения в кислороде, в парах воды и гидрометеорах. При увеличении частоты уровень сигнала в месте приема снижается. Так же на мощность сигнала в месте приема в условиях осадков заданной интенсивности оказывают влияние основные потери на трассе СЛС.

Они возрастают при увеличении дальности до ИСЗ и уменьшении рабочей длины волны. Потери энергии сигнала вследствие эффекта Фарадея при использовании передающей и приемной антенн линейной поляризации уменьшаются при увеличении рабочей частоты. Особенностью спутниковых линий связи является наличие больших потерь сигнала. Это связано с большой протяжённостью трасс. Для данного варианта r = 38855км.

Рассчитана мощность сигнала на входе приемника: на обеих рабочих частотах условие осуществления радиосвязи не выполняется. Для осуществления радиосвязи необходимо:

1.Уменьшить основные потери на трассе СЛС: увеличением длины волны (уменьшением рабочей частоты) или уменьшить расстояние до геостационарного ИСЗ.

2.Уменьшить потери энергии за счет затухания в атмосфере: уменьшение эквивалентной длины пути сигнала в дожде.



Литература

1. Улановский А.В. Заневский Д. В. Распространение радиоволн и работа радиолинии: учебное пособие. Минск 2004г.

2. Электродинамика и распространение радиоволн: Методические материалы по разделу РРВ.- Минск: ВА РБ, 1996г.

3. Распространение радиоволн и антенные устройства: пособие по курсовой работе. Минск: ВА РБ, 2008г.

Размещено на Allbest.ru