Расчёт цифровой радиорелейной линии связи

Оптимальные высоты подвеса определяют, добиваясь наибольшей возможной в данных условиях устойчивой связи. Наличие оптимума связано с различным влиянием высот подвеса антенн на составляющие устойчивости связи.

Выполним построение профиля пролёта, предварительно рассчитав линию условного нулевого уровня:

;

где - длина пролёта;

- геометрический радиус Земли;

- текущая относительная координата заданной точки;

- расстояние до текущей точки.

Профиль пролёта можно получить, прибавляя к высоте условного нулевого уровня высотные отметки из табл.1: ;

Произведём расчёт профиля интервала и результаты занесём в табл.4:

Табл.4.

Профиль пролёта представлен на рис.1:

Рис.1. Профиль пролёта.

Определим величину просвета :

;

где - величина просвета без учёта рефракции радиоволн, - критический просвет,

;

где - длина пролёта;

- рабочая длина волны,

- относительная координата наивысшей точки профиля пролёта, - приращение просвета, обусловленное явлением рефракции и определяемое как:

;

где - среднее значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости тропосферы.

Подставим значения и произведём расчёты:

;

;

;

Высоты подвеса антенн h1 и h2 получают графическим методом, откладывая величину вверх от наивысшей точки профиля и соединяя антенны прямой линией. В данном случае высоты подвеса антенн будут различны, т.е.

h1= , а

h2=.

Зная высоты подвеса антенн, рассчитаем КПД антенно-фидерного тракта для каждой антенны по формуле:

;

где - общее затухание тракта, складывающееся из затухания сосредоточенных элементов (принять = 3дБ), и затухания волновода. Затухание волновода находят, зная длину волновода (принять =0,05 дБ/м).

Вычислим общее затухание для h1:

;

Вычислим общее затухание для h2:

;

Определим КПД антенно-фидерного тракта для высоты h1=67,5м.:

Определим КПД антенно-фидерного тракта для высоты h2=41,5м.:

Расчёт минимально-допустимого множителя ослабления . Для этого воспользуемся формулой:

;

где - пороговая мощность сигнала на входе приёмника;

- мощность сигнала на выходе передатчика;

- затухание сигнала в свободном пространстве;

;

- коэффициенты усиления передающей и приёмной антенн, дБ.

Величину G рассчитаем по формуле:

;

где S =3,4 мІ- площадь раскрыва антенны;

- длина волны;

- коэффициент использования поверхности раскрыва антенны.

Определим коэффициенты усиления передающей и приёмной антенн.

;

Рассчитаем множитель ослабления:

Рассчитаем величину , характеризующую суммарную устойчивость связи на пролёте ЦРРЛ. В общем случае:

;

где - процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счёт экранирующего действия препятствий на пролёте РРЛ,

- процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счёт интерференции прямой волны и волн, отражённых от земной поверхности,

- процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счёт интерференции прямой волны и волны, отражённой от неоднородностей тропосферы,

- процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счёт деполяризационных явлений в тропосфере.

Расчёт составляющей :

Данная величина зависит от протяжённости интервала, длины волны, величины просвета, рельефа местности. определяется в зависимости от параметра

;

Параметр А рассчитаем как:

;

где - стандартное отклонение градиента диэлектрической проницаемости тропосферы;

- длина волны;

- относительная координата наивысшей точки профиля пролёта;

- длина пролёта;

;

- относительный просвет на пролёте при . Вычисляется по формуле:

;

- относительный просвет, при котором V=Vmin= - 59,58 дБ. Эта величина находится из графика, приведённого на рис.2 в зависимости от параметра , характеризующего препятствие на пролёте:

Рис.2. Зависимость множителя ослабления от относительного просвета.

;

;

Значение параметра определим графически из рис.1, отложив вниз от наивысшей точки профиля значение и проведя прямую линию до пересечения с профилем.

;

Тогда

;

;

Определим относительный просвет:

;

По рис.2 графическим методом определим значение множителя ослабления:

;

;

По графику, представленному на рис.3, определим :

;

Рис.3 График для определения Т0.

Расчёт величины будем производить по формуле:

;

где - двумерная функция, определяемая по графику, приведённому на рис.4.

Величину Ф - коэффициент отражения от земной поверхности, в расчётах принимаем равным единице.

;

Подставим значения:

;

Рис.4. график для определения двумерной функции.

Расчёт величины .

При :

;

где - параметр, учитывающий вероятность возникновения многолучевых замираний, обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с перепадом диэлектрической проницаемости воздуха .

Значения представляются в%:

;

где Q=1 - климатический коэффициент;

R0=50 км. - длина пролёта;

F=2ГГц. - рабочая частота.

Подставим значения и произведём расчёт:

;

;

Расчёт величины .

Данную величину рассчитывают в том случае, если ЦРРЛ работает в диапазоне >8 ГГц. Потому, что длина волны становится сопоставима с размерами гидрометеоров и влияние последних на качество связи становится весьма ощутимым. Но т.к рассчитываемая ЦРРЛ работает в диапазоне 2 ГГц, то величину рассчитывать не будем.

Рассчитаем величину :

;

Ожидаемая величина процента времени, в течение которого не выполняется норма на устойчивость связи на всей ЦРРЛ, рассчитаем по формуле:

;

где n=5 - число пролётов на линии.

;

Сравним полученное значение с нормируемым значением:

Таким образом, норма на устойчивость связи для всей ЦРРЛ выполняется.

5. Расчёт устойчивости связи на ЦРРЛ с учётом резервирования