y(g_суб), м

0,0

53,1

0,00

0

0,7

20,0

0,75

2,06

1,3

20,0

1,33

3,66

1,7

40,0

1,68

4,63

2,3

40,0

2,17

5,97

2,7

42,0

2,46

6,77

2,9

40,0

2,60

7,15

3,0

40,0

2,66

7,33

3,2

60,0

2,79

7,68

3,7

65,0

3,08

8,48

4,6

60,0

3,50

9,65

5,0

70,0

3,65

10,06

R_x, м

h, м

y (g=0), м

y(g_суб), м

6,8

76,0

4,00

11,03

9,3

63,0

3,65

10,06

9,5

59,0

3,58

9,86

10,1

70,0

3,33

9,18

11,5

40,0

2,53

6,96

12,0

40,0

2,17

5,97

12,4

68,0

1,85

5,1

13,0

60,0

1,33

3,66

13,4

60,0

0,95

2,61

14,0

80,0

0,33

0,91

14,3

82,0

0,00

0

По полученным результатам строим профили пролёта без учета рефракции и при субрефракции (рис. 5.7). По рисункам видим, что при субрефракции величина просвета H(g₁)=1,85 м, трасса полузакрыта.

2). Длина второго пролёта Ульяновка - Форносово 15.2 км. Рассчитаем для данного пролёта нулевой уровень при благоприятных условиях:

а). Без рефракции g= 0

y(g₁)=,

где a-радиус земной поверхности, a= 6.37*10⁶ м

R_o=15200 м

R_x=0 м, y(g₁)=0 м

R_x=700 м, y(g₁)= (/(2*6.37*10⁶)=0.80 м

Дальнейший расчёт приведён в таблице 5.2.

б). Для субрефракции g 0, g= +,

где g - градиент диэлектрической проницаемости,

Е - относительная диэлектрическая проницаемость воздуха,

h - высота над поверхностью земли.

g_суб=_ср+4.6у_g(R₀),

где - математическое ожидание, среднее значение эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости.

у_g(R₀)=(10^-7+)(-1)+(у_g/y),

где y определяется по графику (рис. 5.15) y=0.68 для второго пролёта, у_g - стандартное отклонение вертикального градиента диэлектрической проницаемости.

Для климатического района №1:

- для летних месяцев: = -9*10^-8, у_g=7*10^-8

тогда у_g(R₀)=(10^-7+(-9*10^-8/3.1))(-1)+(7*10^-8/0.68)=13.63*10^-8()

g_суб= -9*10^-8+4.6*13.63*10^-8=53.70*10^-8()

- для зимних месяцев: = -10*10^-8, у_g=3*10^-8

тогда у_g(R₀)=(10^-7+(-10*10^-8/3.1))(-1)+(3*10^-8 /0.68)=7,60*10^-8()

g_суб= -10*10^-8+4.6*7.60*10^-8=24,96*10^-8()

Из двух рассчитанных вариантов выбираем худший вариант - летние месяцы, так как в этом случае происходит большее закрытие трассы (g_суб=53,70*10^-8()). Тогда y(g₁)=.При R_x=700 м

y(g₁)=(6.37*106* 53,70*10^-8+2) (15200-700) 700/(4*6.37*10⁶)=2,16 м. Остальные значения приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2

Rx, км	h, м	y (g=0), м	y(gсуб), м
0,0	82,0	0,00	0
0,7	77,0	0,80	2,16
1,5	85,0	1.61	4,37
1,7	80,0	1.80	4,88
2,2	80,0	2,25	6,08
2,9	82,0	2,80	7,59
3,2	79,0	3,01	8,17
3,7	85,0	3,34	9,05
3,9	77,0	3,50	9,38
4,5	82,0	3,78	10,24
6,3	80,0	4,40	11,93
7,1	70,0	4,51	12,23
Rx, м	h, м	y (g=0), м	y(gсуб), м
7,4	60,0	4,53	12,28
8,2	60,0	4,51	12,21
9,2	80,0	4,33	11,74
9,8	69,0	4,15	11,26
10,2	73,0	4,00	10,85
10,7	69,0	3,78	10,24
11,7	80,0	3,21	8,71
12,5	70,0	2,65	7,18
13,8	65,0	1,52	4,11
14,4	70,0	0,90	2,45
15,2	85,0	0,00	0

По полученным результатам строим профили пролёта без учета рефракции и при субрефракции (рис. 5.8). По рисункам видим, что при субрефракции величина просвета H(g₁)=1,09 м, трасса полузакрытая.

3). Длина третьего пролёта Форносово - Сусанино 15.3 км. Рассчитаем для данного пролёта нулевой уровень при благоприятных условиях:

а). Без рефракции g= 0

y(g₁)=,

где a-радиус земной поверхности, a= 6.37*106 м

R_o=15300 м

R_x=0 м, y(g₁)=0 м

R_x=500 м, y(g₁)= (/(2*6.37*10⁶)=0.58 м

Дальнейший расчёт приведён в таблице4.3.

б). Для субрефракции g 0,

g= +,

где g - градиент диэлектрической проницаемости,

Е - относительная диэлектрическая проницаемость воздуха,

h - высота над поверхностью земли.

g_суб=_ср+4.6уg(R₀), где - математическое ожидание, среднее значение эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости.

у_g(R₀)=(10-7+)(-1)+(уg/y),

где y определяется по графику (рис. 5.15) y=0.68 для третьего пролёта, у_g - стандартное отклонение вертикального градиента диэлектрической проницаемости. Для климатического района №1:

- для летних месяцев: = -9*10^-8 у_g=7*10^-8

тогда у_g(R₀)=(10^-7+(-9*10^-8/3.1))(-1)+(7*10^-8 /0.68)=13.63*10^-8()

g_суб= -9*10^-8+4.6*13.63*10^-8=53.70*10^-8()

- для зимних месяцев: = -10*10^-8, у_g=3*10^-8

тогда у_g(R₀)=(10^-7+(-10*10^-8/3.1))(-1)+(3*10^-8 /0.68)=7,60*10^-8()

g_суб= -10*10^-8+4.6*7.60*10^-8=24,96*10^-8()

из двух рассчитанных вариантов выбираем худший вариант - летние месяцы, так как в этом случае происходит большее закрытие трассы (g_суб=53,70*10^-8()). Тогда y(g1)=.

При R_x=500 м y(g1)=(6.37*10⁶*53,70*10^-8+2)*(15300-500) 500/(4*6.37 *10⁶)=1,57 м. Остальные значения приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3

Rx, км	h, м	y (g=0), м	y(gсуб), м
0,0	85,0	0,00	0
0,5	82,0	0,58	1,57
3,3	83,0	3,11	8,42
4,2	85,0	3,66	9,92
5,3	73,0	4,16	11,28
5,7	75,0	4,30	11,64
6,5	76,0	4,49	12,17
7,7	65,0	4,59	12,45
8,4	55,0	4,55	12,33
Rx, м	h, м	y (g=0), м	y(gсуб), м
9,4	55,0	4,35	11,8
11,3	57,0	3,55	9,62
12,1	56,0	3,04	8,24
12,5	56,0	2,75	7,45
13,2	54,0	2,18	5,9
14,2	50,0	1,23	3,32
14,4	51,0	1,02	2,76
15,3	65,0	0,00	0

По полученным результатам строим профили пролёта без учета рефракции и при субрефракции (рис. 5.9). По рисункам видим, что при субрефракции величина просвета H(g₁)=1,54 м, трасса полузакрыта.

4). Длина четвёртого пролёта Сусанино-Гатчина 16.2 км. Рассчитаем для данного пролёта нулевой уровень при благоприятных условиях:

а). Без рефракции g= 0

y(g₁)=,

где a-радиус земной поверхности, a= 6.37*10⁶ м

R_o=16200 м

R_x=0 м, y(g₁)=0 м

R_x=1100 м, y(g₁)= (16200-1100) 1100/(2*6.37*10⁶)=1,30 м

Дальнейший расчёт приведён в таблице 5.3.

б). Для субрефракции g 0, g= +,

где g - градиент диэлектрической проницаемости,

Е - относительная диэлектрическая проницаемость воздуха,

g_суб=_ср+4.6у_g(R₀), где - математическое ожидание, среднее значение эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости.

у_g(R₀)=(10^-7+)(-1)+(у_g/y),

где y определяется по графику (рис. 5.15) y=0.69 для четвёртого пролёта, у_g - стандартное отклонение вертикального градиента диэлектрической проницаемости. Для климатического района №1:

- для летних месяцев: = -9*10^-8, у_g=7*10^-8

тогда у_g(R₀)=(10^-7+(-9*10^-8/3.1)) (1/0,69 -1)+(7*10^-8 /0.69)=13.33*10^-8()

g_суб= -9*10^-8+4.6*13.33*10^-8=52.32*10^-8()

- для зимних месяцев: = -10*10^-8, у_g=3*10^-8

тогда у_g(R₀)=(10^-7+(-10*10^-8/3.1)) (1/0,69 -1)+(3*10^-8 /0.69)=7,39*10^-8()

g_суб= -10*10^-8+4.6*7.39*10^-8=23,99*10^-8()

Из двух рассчитанных вариантов выбираем худший вариант - летние месяцы, так как в этом случае происходит большее закрытие трассы (g_суб=52,32*10^-8()). Тогда y(g1)=. При R_x=1100 м

y(g1)=(6.37*10⁶*52,32*10^-8+2) (16200-1100) 1100/(4*6.37*10⁶)=3,48 м. Остальные значения приведены в таблице 5.4

Таблица 5.4

Rx, км	h, м	y (g=0), м	y(gсуб), м
0,0	65,0	0,00	0
1,1	47,0	1,30	3,48
1,7	40,0	1,94	5,16
2,4	20,0	2,60	6,93
3,1	20,0	3,19	8,5
4,2	40,0	3,96	10,55
5,2	10,0	4,49	11,97
6,2	40,0	4,87	12,98
6,5	25,0	4,95	13,2
7,4	35,0	5,11	13,63
8,7	42,0	5,12	13,66
Rx, м	h, м	y (g=0), м	y(gсуб), м
9,3	30,0	5,04	13,43
9,9	48,0	4,90	13,05
10,3	40,0	4,77	12,72
10,9	50,0	4,53	12,09
11,9	69,0	4,02	10,71
12,6	55,0	3,56	9,49
13,6	66,0	2,78	7,4
14,0	64,0	2,42	6,45
14,4	66,0	2,03	5,42
15,0	65,0	1,41	3,77
16,2	72,0	0,00	0

По полученным результатам строим профили пролёта без учета рефракции и при субрефракции (рис. 5.10). По рисункам видим, что при субрефракции величина просвета H(g₁)=1,31 м, трасса полузакрыта.

Критерием выбора высот подвеса антенн является первая зона Френеля (формула 5.1):

R_1Ф= 17,3,

где R₀ - протяженность пролета, км

f₀ - рабочая частота, ГГц

k - относительная координата наивысшей точки на трассе

f₀=()+fmin (5.2)

Выбор рабочих частот произведен, исходя из известной длины пролета.

Таблица 5.5

Диапазон, ГГц	ГГц	f0, МГц
15	14,5-15,35	14925
18	17,7-19,7	18700
23	21,2-23,6	22400

Пример расчёта для диапазона 15 ГГц:

f₀=(+14500) 10⁶=14925 МГц

Для первого пролёта Тосно-Ульяновка: наивысшая точка R_x=10.1 км; k=10.1/14,3=0,71

R_Ф1=17.3=7,7 м

Вычислив для всех диапазонов R_Ф1, выберем максимальный радиус R_Ф1=7.7 м - диапазон 15 ГГц и нанесём на построенный профиль. После чего определим высоту подвеса антенны. Расчет рабочих частот и первой зоны Френеля для всех диапазонов для всех пролётов представлены в таблице 5.6.

Основным критерием при выборе аппаратуры является рабочий диапазон, скорость передачи 16 Мбит/с и возможность моноблочной конструкции.

Таблица 5.6

Аппаратура	Диапазон частот, ГГц	f0, ГГц	RФ1 I пролёт	RФ1 II пролёт	RФ1 III пролёт	RФ1 IV пролёт	Pпд, дБм
Mini-LINK 15-C	14.5-15.35	14.9	7,7	8.5	7.8	8.0	25
Mini-LINK 15-E	14.6-15.35	14.9	7,7	8.5	7.8	8.0	25
DMR 18	17.7-19.7	18.7	6,9	7.6	7.0	7.2	20
DMR 23	21.2-23.6	22.4	6,3	7.0	6.4	6.5	20
Mini-LINK 23-C	21.6-23.6	22.4	6,3	7.0	6.4	6.5	20
Mini-LINK 23-E	21.6-23.6	22.4	6,3	7.0	6.4	6.5	20

5.2 Уточнение высот подвесов антенн

В реальных РРЛ условия распространения радиоволн существенно отличаются от условий их распространения в свободном пространстве из-за влияния атмосферы Земли и земной поверхности. Для учета этого влияния вводится понятие множителя ослабления поля свободного пространства , который сокращенно называют множителем ослабления. Модуль множителя ослабления V характеризует дополнительное ослабление радиоволн по сравнению с их ослаблением в свободном пространстве. Для того, чтобы уточнить высоту подвеса антенн, необходимо вычислить H(g) опт. Для этого воспользуемся графиком зависимости множителя ослабления от относительного просвета p(g). Чтобы построить для каждого пролёта свой график необходимо определить параметр , характеризующий радиус кривизны сферы, аппроксимирующей препятствие, и зависящий от высоты y=2 R_Ф1. На рисунках 5.7-5.10 откладываем от наивысшей точки препятствия вниз y=2R_Ф1. для первого пролёта (диапазон 15ГГц) - y=2 R_Ф1=2*7.7=15.4 м. через найденную точку проводим линию, параллельную лучу от первой антенны ко второй, данная линия будет пересекать препятствие и величина r=1.47 км и естьширина препятствия в данной точке параллельно лучу от одной антенны к другой. Находим по формуле:

=, (4.3)

Где =y/Н₀=1, l= r/ R₀, k - относительная координата наивысшей точки пролёта.

Для первого пролёта k =0.71, l=1,47/14,3=0,103.

₁==3,2

Следовательно из семейства кривых выбираем кривую для =3,2 (зависимости V от p(g) для всех пролётов представлены на рис. 5.11-5.14), по оси V откладываем вниз от нуля величину, равную величине запаса на гладкие замирания М=39,82 дБ для первого пролёта, диапазон 15 ГГц (рассчитывается в разделе 5), через полученную точку проводим вертикально линию, тем самым мы графически определяем зону устойчивой работы. Чтобы определить рабочую зону определяем

p(g1)= H(g1)/ R_Ф1,

где H(g1) - величина просвета при субрефракции, для первого пролёта H(g1)=1.85 м, следовательно, p(g1)=1,85/7,7=0,24. p(g2) обычно берётся 2. графически определяем рабочую зону и можем определить

H(g)_опт= R_Ф1* p(g)_опт=R_Ф1* (5.4)

Для первого пролёта H(g)_опт=7,7*=6,8 м. ос тальные вычисления приведены в табл. 5.7 В третьем столбце таблицы указаны координаты наивысшей точки пролёта R_x в км. p(g)_опт, p(g1), p(g2) наносим на графики, определяем рабочую зону.

Таблица 5.7

Пролёт	R0, км	Rx км	k	r, км	l, км		p(g1)	p(g)опт	H(g)опт, м
Тосно- Ульяновка	14,3	10,1	0,71	1,47	0,103	3,20	0,24	0,88	6,8
Ульяновка- Форносово	15,2	9,2	0,61	4,83	0,318	1,66	0,13	0,94	7,9
Форносово- Сусанино	15,3	4,2	0,27	7,40	0,484	1,11	0,20	0,90	7,0
Сусанино- Гатчина	16,2	11,9	0,73	2,10	0,130	2,66	0,16	0,92	7,4

6. Расчет уровней сигналов на интервале РРЛ

Качество работы линии связи определяется уровнем сигнала на входе приёмника P_пр и возможными отклонениями этого уровня при замираниях

P_пр= P_пд+G₁+ G₂-L₀-L_Ф1 - L_Ф2 - L_r - L_РФ - L_доп, (6.1)

где P_пд - уровень мощности передатчика

G₁, G₂ - коэффициент усиления приёмной и передающей антенн

L₀ - ослабление сигнала в свободном пространстве

L_Ф1, L_Ф2 - ослабление сигнала в фидерных линиях

Lr - ослабление сигнала в в атомах кислорода и молекулах воды, имеющихся в составе атмосферы

L_РФ - ослабление сигнала в разделительных фильтрах

L_доп-дополнительные потери, складывающиеся из потерь в антенных искажениях L_ао и потерь от перепада высот приёмной и передающей антенн L_пв.

Рассмотрим упрощенную структурную схему интервала радиолинии и соответствующую диаграмму уровней (рис. 6.1). Очевидно, что качество работы линии связи, определяется уровнем сигнала на входе приемника Pпр 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 G₁. За счет потерь в фидерной линии L_ф1 уровень сигнала еще уменьшиться, а в передающей антенне увеличится на величину G₁.

При распространении сигнала по интервалу РРЛ (протяженностью R0, 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.

В приемной антенне уровень сигнала увеличится на величину G₂, затем уменьшится в приемной фидерной линии, в разделительном фильтре и поступит на вход приемника с уровнем Pпр. 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).

Рис. 6.1. Упрощенная структурная схема интервала радиолинии и соответствующая диаграмма уровней

1). Расчет коэффициента усиления антенны G для различных диаметров антенн

G= 20lg(d)+20lg(f)+17.5 (6.2)

В диапазонах 15 и 18 ГГц применяются антенны радиусом 0,6, 1,2, 1,8 м, в диапазоне 23 ГГц 0,3, 0,6, 1,2 м. При моноблочном конструкциях применяются антенны 0,3 и 0,6 м, поэтому произведем расчет для всей аппаратуры с антенной диаметром 0,6 м, для аппаратуры диапазона 23 ГГц и для антенн диаметром 0,3 м.

Рассчитаем G и для диапазона 15 ГГц, D=0.6 м:

G=20lg (14.925)+20lg (0.6)+17.5=36.58 дБ

Остальные вычисления приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Диапазон, ГГц	Габариты, м	G, дБ
15	D-0.6	36,58
18	D-0.6	38,17
23	D-0.3 D-0.6	34,28 40,30

При выборе усиления антенн необходимо учитывать, что на практике не применяются антенны с 28>G>45 дБ.

2). Расчёт ослабления сигнала L:

L₀=20lg (4.189*10⁴*R₀*f), (6.3)

где f - рабочая частота (ГГц), R₀ - протяжённость интервала РРЛ (км).

Для первого интервала (R₀=14.3 км)

диапазон 15: L₀=20lg (4.189*10⁴*14,3*15)=139,07 дБ

диапазон 18: L₀=20lg (4.189*10⁴*14,3*18)=140,65 дБ

диапазон 23: L₀=20lg (4.189*10⁴*14,3*23)=142,78 дБ

Значения L₀(дБ) для остальных пролётов представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Диапазон, ГГц	Пролёт 1	Пролёт 1	Пролёт 1	Пролёт 1
15	139,07	139,60	139,66	140,15
18	140,65	141,18	141,24	141,74
23	142,78	143,31	143,37	143,87

L_Ф1=l*а,

где l - длина фидера (м), а - погонное затухание (дБ/м), L_Ф2 определяется аналогично. При отсутствии фидера (когда приёмопередатчики объединены с антенной в виде моноблока) необходимо учитывать конструктивные особенности устройства объединения. При больших диаметрах антенн соединение производится коротким отрезком гибкого волновода, потери в котором L_Ф1= L_Ф2=0,5 дБ.

L_РФ - определяется из параметров аппаратуры, но при моноблочной конструкции данные на уровень мощности передатчика и пороговые значения уровня сигнала на входе приёмника часто относятся к точкам, соответствующим уровням на антенном волноводном соединителе. В этих случаях величина потерь L_РФ=0. L_доп=1-2 дБ. L_r рассчитывается в пункте 7.1.

Произведём расчёт для аппаратуры Mini-LINK 15-C для первого пролёта Тосно - Ульяновка, возьмём антенну диаметром 0.6 м с коэффициентом усиления G=36.58 дБ (на обоих концах пролёта антенны с одинаковым коэффициентом усиления): P_пр=25+36,58+36,58-139,07-0,5-0,5-1,273-0-1= - 44.183-44.18 дБ

Таблица 6.4

Аппаратура	Диапазон чаcтот, ГГц	Диаметр антенны, м	Pпд, дБм	Скорость, Мбит/с	Рпор (10-3), дБм
Mini-LINK 15-C	14.5-15.35	0,6	25	8,448*2	-81
Mini-LINK 15-E	14.6-15.35	0,6	25	2*8	-84
DMR 18	17.7-19.7	0,6	20	8*2	-80
DMR 23	21.2-23.6	0,3; 0,6	20	8*2	-79
Mini-LINK 23-C	21.6-23.6	0.3; 0,6	20	8,448*2	-80
Mini-LINK 23-E	21.6-23.6	0.3; 0,6	20	2*8	-83

Первый пролёт Тосно - Ульяновка (14.3 км)

Таблица 6.5

Аппаратура	Диапазон чаcтот, ГГц	G, дБ	Pпр, дБм	Pпр порог, дБм	М, дБ
Mini-LINK 15-C	14.5-15.35	36,58	-44.18	-81	36.82
Mini-LINK 15-E	14.6-15.35	36,58	-44.18	-84	39.82
DMR 18	17.7-19.7	38,17	-49.84	-80	30.12
DMR 23	21.2-23.6	34.28 40,30	-66.18 -57.13	-79	12.82 21.87
Mini-LINK 23-C	21.6-23.6	34.28 40,30	-66.18 -57.13	-80	13.82 22.87
Mini-LINK 23-E	21.6-23.6	34.28 40,30	-66.18 -57.13	-86	19.82 28.87

Второй пролёт Форносово - Ульяновка (15.2 км)

Таблица 6.6

Аппаратура	Диапазон чаcтот, ГГц	G, дБ	Pпр, дБм	Pпр порог, дБм	М, дБ
Mini-LINK 15-C	14.5-15.35	36,58	-44.79	-81	36.21
Mini-LINK 15-E	14.6-15.35	36,58	-44.79	-84	39.21
DMR 18	17.7-19.7	38,17	-50.59	-80	29.41
DMR 23	21.2-23.6	34.28 40,30	-67.34 -55.29	-79	11.66 23.71
Mini-LINK 23-C	21.6-23.6	34.28 40,30	-67.34 -55.29	-80	12.66 24.71
Mini-LINK 23-E	21.6-23.6	34.28 40,30	-67.34 -55.29	-86	18.66 30.71

Третий пролёт Форносово - Сусанино (15.3 км)

Таблица 6.7

Аппаратура	Диапазон чаcтот, ГГц	G, дБ	Pпр, дБм	Pпр порог, дБм	М, дБ
Mini-LINK 15-C	14.5-15.35	36,58	-44.86	-81	36.14
Mini-LINK 15-E	14.6-15.35	36,58	-44.86	-84	39.14
DMR 18	17.7-19.7	38,17	-50.68	-80	29.32
DMR 23	21.2-23.6	34.28 40,30	-67.46 -55.42	-79	11.53 23.58
Mini-LINK 23-C	21.6-23.6	34.28 40,30	-67.46 -55.42	-80	12.53 24.58
Mini-LINK 23-E	21.6-23.6	34.28 40,30	-67.46 -55.42	-86	18.53 30.58

Четвёртый пролёт Сусанино - Гатчина (16.3 км)

Таблица 6.8

Аппаратура	Диапазон чаcтот, ГГц	G, дБ	Pпр, дБм	Pпр порог, дБм	М, дБ
Mini-LINK 15-C	14.5-15.35	36,58	-45.43	-81	35.57
Mini-LINK 15-E	14.6-15.35	36,58	-45.43	-84	38.57
DMR 18	17.7-19.7	38,17	-51.40	-80	28.60
DMR 23	21.2-23.6	34.28 40,30	-68.60 -56.55	-79	10.40 22.45
Mini-LINK 23-C	21.6-23.6	34.28 40,30	-68.60 -56.55	-80	11.40 23.45
Mini-LINK 23-E	21.6-23.6	34.28 40,30	-68.60 -56.55	-86	17.40 29.45

Т.к. запас на замирания не должен быть меньше 26 - 28 дБ, то из таблиц 6.5 - 6.8 видно, что нельзя использовать антенны диаметром 0,3 м.

Произведем расчет запаса на гладкие замирания. К гладким относятся интерференционные замирания, не изменяющие частотную характеристику цифрового ствола.

Запас на гладкие замирания:

М(10^-3) = P_пр - Р_пор(10^-3),

где Рпор(10^-3) - пороговый уровень сигнала на входе приемника при k_o = 10^-3 (определяется из параметров аппаратуры).

Для аппаратуры Mini-LINK 15-C с антенной диаметром 0.6 м с коэффициентом усиления G=36.58 дБ для первого пролёта Тосно - Ульяновка: М(10^-3)= - 44.18 - 81=36.82 дБ

Рис. 6.2. Диаграмма уровней для первого пролета

7. Расчет влияния атмосферы и гидрометеоров на работу ЦРРЛ

Известно, что гидрометеоры оказывают сильное влияние на работу линий связи при частотах выше 6 ГГц (без учета экологических условий, приводящих к проявлению их экранирующих свойств и на более низких частотах).

Ослабляющее действие гидрометеоров оказывает достаточно длительное влияние на качество работы систем связи, ухудшая показатель неготовности (ПНГ). Показатели неготовности складываются из

ПНГ = ПНГ_д + ПНГ_с + ПНГ_а + ПНГ_п + ПНГ_э.

где ПНГ_д - неготовность линии связи из-за влияния гидрометеоров (дождей),

ПНГ_с - неготовность линии связи из-за закрытия трассы (влияние субрефракции),

ПНГ_а - аппаратурная ненадежность,

ПНГп - ошибки обслуживающего персонала,

ПНГэ - неготовность линии связи из-за влияния промышленных атмосферных метеоров (экологические причины).

На влияние гидрометеоров необходимо относить 70-80% их норм на ПНГ, так как остальная часть приходится на нарушения работоспособности линии связи при отказах аппаратуры, ошибках обслуживающего персонала и неблагоприятной экологической обстановки. Это справедливо для случаев, когда вероятность закрытия трассы РРЛ стремится к 0. В противном случае, доля влияния гидрометеоров должна быть еще меньше. В принципе, доли составляющих причин, приводящих к неготовности ЦРРЛ, нужно согласовывать с заказчиками расчетов и фирмами-производителями аппаратуры.

Основными факторами, определяющими работоспособность систем радиосвязи в диапазонах частот выше 10 ГГц, являются потери в гидрометеорах и газах атмосферы. С увеличением рабочих частот эти потери стремительно растут.

7.1 Учет атмосферных потерь

Атмосферные потери, в основном, складываются из потерь в атомах кислорода и в молекулах воды. Ослабление в водяных парах атмосферы зависит от их концентрации и весьма велико во влажном теплом климате и доминирует на частотах ниже 45 ГГц. Погонные потери (дБ/км) в атомах кислорода

, (7.1)

где f рабочая частота, ГГц.

Формула справедлива для рабочих частот ниже 57 ГГц, при нормальном атмосферном давлении и при температуре воздуха +15 град. С.

Погонные потери в водяных парах (дБ/км), формула (7.2):

,

где r - концентрация водяных паров в атмосфере, г/м³ (обычно r = 7.5 г./м³).

Суммарные погонные потери (дБ/км) при температуре, отличной от 15 С:

gtot = [1 - (t - 15) 0.01] go + [1 - (t - 15) 0.06] gw, (7.3)

где t - температура воздуха в С.

Полные потери в газах атмосферы можно найти, умножив погонное ослабление на протяженность интервала линии связи.

Произведём расчёт для рабочей частоты f=14.925 ГГц:

Погонные потери (дБ/км) в атомах кислорода

г₀==8,22дБ/км

Погонные потери в водяных парах (дБ/км)

г_w=

·=0.021 дБ/км

Суммарные погонные потери (дБ/км) при температуре, отличной от 15 град. С (t=-30єС)

гtot=

Полные потери в газах атмосферы

гУ= гtot·R0=Lr (7.4)

L_r= гУ=0.089·14.3=1.273 дБ/км

Остальные расчеты приведены в таблице 7.1

Таблица 7.1

Аппаратура	f0, ГГц	г0·103, дБ/км	гw, дБ/км	гtot, дБ/км	Lr, дБ Пролёт 1	Lr, дБ Пролёт 2	Lr, дБ Пролёт 3	Lr, дБ Пролёт 4
Радиан-15	14.9	8,22	0,021	0,089	1,273	1,35	1,36	1,44
Mini-LINK 15-C	14.9	8,22	0,021	0,089	1,273	1,35	1,36	1,44
Mini-LINK 15-E	14.9	8,22	0,021	0,089	1,273	1,35	1,36	1,44
DMR 18	18.7	9,75	0,063	0,247	3,532	3,75	3,78	4,00
DMR 23	22.4	12,00	0,184	0,696	9,953	10,58	10,65	11,28
Mini-LINK 23-C	22.4	12,00	0,184	0,696	9,953	10,58	10,65	11,28
Mini-LINK 23-E	22.4	12,00	0,184	0,696	9,953	10,58	10,65	11,28

7.2 Влияние гидрометеоров

К гидрометеорам относятся дожди, снег, град, туман и пр. Влияние гидрометеоров заметно уже при частотах больше 8 ГГц, а в неблагоприятных экологических условиях (при наличии в атмосферных осадках металлизированной пыли, смога, кислот или щелочей) и на значительно более низких частотах. Методика учета влияния гидрометеоров на показатели неготовности линии связи основывается на расчете ослабления сигнала в атмосферных осадках, вероятность появления которых в данной местности равна 0.01%.

Погонное затухание в дождевых образованиях определяется по формуле:

gд = b I ^a, дБ/км, (7.5)

где I - интенсивность осадков (мм/час), из графика (рис. 7.1) определяем I_0.01=55 мм/час

b и a - коэффициенты, которые вычисляются по следующим формулам:

- вертикальная поляризация

a_v = a_0v + a_1v (ln f)^-1 + a_2v (ln f)^-3 + a_3v (ln f)^-5,

где a_0v = -2.125 a_1v = 16.48 a_2v = -87.9 a_3v= 232.2.

b_v = exp [b_0v + b_1v (ln f) + b_2v (ln f)²],

где b_0v = - 12.39 b_1v = 4.1 b_2v = - 0.288

- горизонтальная поляризация

a_h = a_0h + a_1h (ln f)^-1 + a_2h (ln f)^-3 + a_3h (ln f)^-5,

где a_0h = - 1.761 a_1h = 13.81 a_2h = - 62.77 a_3h = 142.

b_h = exp [b_0h + b_1h (ln f) + b_2h (ln f)²],

где b_0h = - 12.76 b_1h = 4.365 b_2h = - 0.324

Рис. 7.1 Статистические распределения среднеминутных значений интенсивности дождей

Рассчитаем для рабочей частоты f=14.925 ГГц:

- вертикальная поляризация:

a_v = -2.125+ 16.48 (ln 14.925)^-1 -87.9 (ln 14.925)^-3 +232.2 (ln 14.925)^-5=1.131

b_v = exp [-12.39 + 4.1 (ln 14.925) - 0.288 (ln 14.925)²]=0.026

g_дв = 0,026 ·55^1,131=3,05 дБ/км

- горизонтальная поляризация:

a_h = -1.761 + 13.81 (ln 14.925)^-1 -62.77 (ln 14.925)^-3 + 142 (ln 14.925)^-5=1.154

b_h = exp [-12,76+ 4,365 (ln 14,925) -0,324 (ln 14,925)²]=0,036

g_дг = 0,036·55^1,154=4,03 дБ/км

Так как g_дв <g_дг, дальнейшие вычисления производим для горизонтальной поляризации.

Эффективная протяженность дождевого образования, определяется по формуле:

R_эфф = 35·exp (-0.015· I_0.01) (7.6)

R_эфф = 35·exp (-0.015· 55)=15,33 км

Ослабление сигнала (дБ), к которому приводит дождь данной интенсивности:

A_0.01 = g_д ·k·R₀, дБ, (7.8)

где k=, R₀ - протяжённость интервала связи.

Произведём расчет для первого пролёта Тосно-Ульяновка:

k==0,52

Для диапазона 15 ГГц: A_0.01 = 4,03 ·0,52·14,3=29,96 дБ. Остальные вычисления приведены в таблице 7.2.

Процент времени T_д, в течение которого уровень сигнала на входе приемника на пролете линии связи станет меньше порогового значения для коэффициента ошибок 10^-3 (что соответствует составляющей показателя неготовности линии связи) определяется следующим выражением:

T_д=, (7.9)

где М(10^-3) - запас на замирания для k_o = 10^-3.

Таблица 7.2

Аппара-тура	f0, ГГц	av	bv	ah	bh	гдг дБ/км	А0,01, дБ Пр. I	А0,01, дБ Пр.2	А0,01, дБ Пр.3	А0,01, дБ Пр.4I
Mini-LINK 15-C	14.9	1,131	0,033	1,154	0,036	4,03	29,96	30,63	30,82	32,64
Mini-LINK 15-E	14.9	1,131	0,033	1,154	0,036	4,03	29,96	30,63	30,82	32,64
DMR 18	18.7	1,081	0,058	1,115	0,064	5,536	41,17	42,07	42,35	45,12
DMR 23	22.4	1,05	0,088	1,081	0,098	7,472	55,56	56,79	57,16	60,52
Mini-LINK 23-C	22.4	1,05	0,088	1,081	0,098	7,472	55,56	56,79	57,16	60,52
Mini-LINK 23-E	22.4	1,05	0,088	1,081	0,098	7,472	55,56	56,79	57,16	60,52

Рассчитаем Tд для аппаратуры Mini-LINK 15-C с антенной диаметром 0.6 м с коэффициентом усиления G=36.58 дБ для первого пролёта Тосно - Ульяновка:

T_д=0.0056%

Остальные расчеты приведены в таблицах 7.3 -7.6.

Первый пролёт Тосно-Ульяновка (14.3 км)

Таблица 7.3

Аппаратура	f, ГГц	Рпд, дБм	L0, дБ	Lr, дБ	G, дБ	Рпор (10-3), дБм	Рпр, дБм	М, дБ	А0,01, дБ	Тд,% ПНГ/2=0,0143%
Mini-LINK 15-C	14.925	25	139.07	1.27	36.58	-81	-44.18	36.82	29.96	0.0056
Mini-LINK 15-E	14.925	25	139.07	1.27	36.58	-84	-44.18	39.82	29.96	0.0045
DMR 18	18.7	20	140.65	3.53	38.17	-80	-49.84	30.12	41.17	0.0221
DMR 23	22.4	20	142.78	9.95	40.30	-79	-57.13	21.87	55.56	0.0934
Mini-LINK 23-C	22.4	20	142.78	9.95	40.30	-80	-57.13	22.87	55.56	0.0847
Mini-LINK 23-Е	22.4	20	142.78	9.95	40.30	-86	-57.13	28.87	55.56	0.0501

Второй пролёт Форносово - Ульяновка (15.2 км)

Таблица 7.4

Аппаратура	f, ГГц	Рпд, дБм	L0, дБ	Lr, дБ	G, дБ	Рпор (10-3), дБм	Рпр, дБм	М, дБ	А0,01, дБ	Тд,% ПНГ/2=0,0152%
Mini-LINK 15-C	14.925	25	139.60	1.35	36.58	-81	-44.79	36.21	30,63	0.0063
Mini-LINK 15-E	14.925	25	139.60	1.35	36.58	-84	-44.79	39.21	30,63	0.0050
DMR 18	18.7	20	141.18	3.75	38.17	-80	-50.59	29.41	42,07	0.0248
DMR 23	22.4	20	143.31	10.58	40.30	-79	-55.29	23.71	56,79	0.0821
Mini-LINK 23-C	22.4	20	143.31	10.58	40.30	-80	-55.29	24.71	56,79	0.0749
Mini-LINK 23-Е	22.4	20	143.31	10.58	40.30	-86	-55.29	30.71	56,79	0.0457

Третий пролёт Форносово - Сусанино (15.3 км)

Таблица 7.5

Аппаратура	f, ГГц	Рпд, дБм	L0, дБ	Lr, дБ	G, дБ	Рпор (10-3), дБм	Рпр, дБм	М, дБ	А0,01, дБ	Тд,% ПНГ/2=0,0153%
Mini-LINK 15-C	14.925	25	139,66	1,36	36.58	-81	-44.86	36.14	30,82	0.0064
Mini-LINK 15-E	14.925	25	139,66	1,36	36.58	-84	-44.86	39.14	30,82	0.0051
DMR 18	18.7	20	141,24	3,78	38.17	-80	-50.68	29.32	42,35	0.0254
DMR 23	22.4	20	143,37	10,65	40.30	-79	-55.42	23.58	57,16	0.0843
Mini-LINK 23-C	22.4	20	143,37	10,65	40.30	-80	-55.42	24.58	57,16	0.0769
Mini-LINK 23-Е	22.4	20	143,37	10,65	40.30	-86	-55.42	30.58	57,16	0.0469

Четвёртый пролёт Сусанино - Гатчина (16.2 км)

Таблица 7.6

Аппаратура	f, ГГц	Рпд, дБм	L0, дБ	Lr, дБ	G, дБ	Рпор (10-3), дБм	Рпд, дБм	М, дБ	А0,01, дБ	Тд,% ПНГ/2=0,0162%
Mini-LINK 15-C	14.925	25	140,15	1,44	36.58	-81	-45.43	35.57	32,64	0.0079
Mini-LINK 15-E	14.925	25	140,15	1,44	36.58	-84	-45.43	38.57	32,64	0.0063
DMR 18	18.7	20	141,74	4,00	38.17	-80	-51.40	28.60	45,12	0.0314
DMR 23	22.4	20	143,87	11,28	40.30	-79	-56.55	22.45	60,52	0.1063
Mini-LINK 23-C	22.4	20	143,87	11,28	40.30	-80	-56.55	23.45	60,52	0.0966
Mini-LINK 23-Е	22.4	20	143,87	11,28	40.30	-86	-56.55	29.45	60,52	0.0582

Анализируя результаты вычислений, видим, что нам подходит по норме ПНГ/2 для всех пролётов аппаратура Mini-LINK 15-C и Mini-LINK 15-E. Дальнейшие расчеты будем производить только для этой аппаратуры.

8. Расчет вероятности появления интерференционных замираний

Интерференционные замирания приводят к достаточно быстрым изменениям коэффициента ошибок в ЦРРЛ (единицы и доли секунд), поэтому они влияют на показатели качества линии связи по ошибкам (ПКО). В общем случае, ПКО складывается из двух основных компонент:

ПКО = ПКО_гл + ПКО_чс, (8.1)

где ПКО_гл и ПКО_чс влияние гладких и частотно-селективных интерференционных замираний, соответственно.

Как показывает практика, учет влияния частотно-селективных замираний необходимо проводить при протяженности пролетов линии связи более 20 км и при скоростях работы более 50 Мбит/с, что не относится к нашим пролётам. Вероятность появления гладких интерференционных замираний определяются в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т 338-4

Р_инт = К_кл Q f bR₀d c, (8.2)

где К_кл - климатический фактор, b, c и d - коэффициенты, Q - фактор условий земной поверхности.

В разных климатических зонах наблюдаются весьма большие различия при выборе величин, входящих в формулу 8.2. Данные для их выбора приведены в табл. 8.1, 8.2. Фактор влияния условий земной поверхности (Q), учитывающий наличие отраженных волн от поверхности Земли, принимается равным единице, если пролет можно отнести к разряду пересеченных. К ним относятся пролеты, в которых отражением от поверхности можно пренебречь из-за неровностей поверхности отражения, превышающими удвоенную величину критического просвета Н₀, при экранировании отраженной волны или при малых значениях коэффициентов отражения (например, в случае отражении от поверхности леса). Выбираем район Северо-запад России и Санкт-Петербург, климат умеренный.

Таблица 8.1

№	Район	Ккл	b	d
1	Сухопутные районы России	4.1 10-4	1.5	2
2	Приморские районы и районы, расположенные непосредственно вблизи водохранилищ, крупных рек и других водных массивов России	2 10-3	1.5	2
3	Северо-запад России и Санкт-Петербург	4.1 10-4	1.5	2
4	Западная Европа	1.4 10-6	1	3.5
5	Скандинавия	6.8 10-5	1	3

Таблица 8.2

№	Климат	с
1	Сухой	0,5
2	Умеренный	1
3	Жаркий, влажный климат или умеренный климат в прибрежных районах	2
4	Прибрежные районы с жарким, влажным климатом	4

Расчетное значение параметра СПС:

СПС_расч = Р_инт 10^{-0.1 М(-3)}, (8.3)

Расчёт для первого пролёта Тосно - Ульяновка, для диапазона 15, антенна диаметром 0.6 м, Mini-LINK 15-C:

Р_инт=4.1*10^-4*1*14.925^1..5*14.3²*1=4.834%

СПС_расч=4.834*10^-0.1*36,82=0,00101%

Остальные расчеты приведены в таблице 8.3.

Таблица 8.3

Аппаратура	Диапазон частот, ГГц	Ринт, %	СПСрасч%	Ринт, %	СПСрасч%	Ринт, %	СПСрасч%	Ринт, %	СПСрасч%
		Пролёт 1 СПС=0,00143%	Пролёт 2 СПС=0,00152%	Пролёт 3 СПС=0,00153%	Пролёт 4 СПС=0,00162%
Mini-LINK 15-C	14.5-15.35	4,834	0,00101	5,462	0,00131	5,534	0,00134	6,204	0,00172
Mini-LINK 15-E	14.6-15.35	4,834	0,00050	5,462	0,00066	5,534	0,00067	6,204	0,00086

Из таблицы видим, что по норме СПС подходит только аппаратура Mini-LINK 15-E с антенной диаметром 0,6 м, соответственно, данную аппаратуру мы и будем использовать.

9. Учет влияния внутренних и внешних радиопомех

Обычно, при работе любой радиорелейной линии связи на вход приемных устройств поступает полезный сигнал и один или несколько мешающих сигналов, приходящих как от самой линии, так и от посторонних источников. На рис. 9.1 показаны характерные примеры образования помеховых сигналов на входе приемного устройства узловой станции С1 пролета С1 - С3 для одного ствола РРЛ.

Рис. 9.1 Образование помеховых сигналов на входе приемного устройства узловой станции С1 пролета С1 - С3 для одного ствола РРЛ

Пути прохождения помеховых сигналов показаны пронумерованными стрелками.

1 - сигнал, поступающий на вход приемника с предыдущего пролета С2 - С1 за счет заднего лепестка диаграммы направленности антенн;

2 - сигнал, поступающий на вход приемника с ответвления (пролет С1 - С6) за счет бокового лепестка диаграммы направленности антенн;

3 - сигнал, проходящий через три пролета со станции С5 до станции С1;

4 - мешающий сигнал, приходящий от других источников (например, от спутниковых систем связи).

В случае многоствольной работе сигналы соседних стволов также являются источниками помех. При учете влияния мешающих сигналов на работу линии связи, необходимо различать коррелированные и некоррелированные составляющие помех. К коррелированным мешающим сигналам относятся помеховые составляющие, замирания которых взаимосвязаны с замираниями полезного сигнала. Поэтому, здесь отношение полезного сигнала к мешающему сигналу (Sк = Pc / Pп) постоянно во времени. Главные источники таких мешающих сигналов - помехи от соседних стволов на пролете. Известно, что соседние стволы РРЛ различаются рабочими частотами, а в диапазонах до 15-18 ГГц - и различной поляризацией. При этом основной причиной коррелированных замираний являются замирания в гидрометеорах, которые частотно-независимы в широком диапазоне частот. Кроме того, при относительно длинных пролетах к коррелированным замираниям нужно относить замирания из-за закрытия трассы. Замирания же сигналов из-за интерференции, как правило, частотно-независимы в разных стволах РРЛ (особенно в системах большой емкости). Поэтому влияния сигналов соседних стволов при интерференционных замираниях не относятся к коррелированным помехам.

Некоррелированные мешающие сигналы ведут себя независимо от полезных сигналов. Следовательно, отношение полезного сигнала и мешающего может меняться и быть разным в течение времени. Поэтому, при учете влияния некоррелированных помех нужно рассматривать наихудший случай, при котором полезный сигнал максимально ослаблен, а условия прохождения мешающих сигналов - наилучшие. Практически все помеховые сигналы (рис. 9.1) можно отнести к некоррелированным.

Влияние мешающих сигналов в ЦРРЛ эквивалентно ухудшению пороговых значений сигналов в приемных устройствах. Естественно, что изменение пороговых значений приемников приводит к изменению отношения сигнал / помеха в демодуляторах. При помехоустойчивых методах модуляции, таких как 4ФМ, ФММС, ЧММС и пр., допустимое отношение С/П в демодуляторе составляет 15-25 дБ. Для менее помехоустойчивых методов модуляции (16КАМ, 64КАМ), требуемое отношение С/П значительно выше (30-40 дБ). Допустимое отношение С/П и связь его с ухудшением порога необходимо находить из данных на технические характеристики аппаратуры ЦРРЛ.

Общий подход к улучшению помеховой ситуации на линии связи заключается в правильном выборе:

- мест расположения станций РРЛ для обеспечения «зигзагообразности» трассы и «отстройки» от внешних мешающих сигналов;

- антенн с высокими направленными действиями и защитными свойствами;

- оптимальных мощностей передатчиков;

- плана распределения рабочих частот в многоствольных системах.

9.1 Расчет влияния некоррелированных помех

Общий принцип расчета заключается в выборе величины ухудшения пороговых характеристик приемника в пределах 1-3 дБ (в зависимости от предполагаемой помеховой ситуации) и пересчете показателей линии связи с новой величиной Рпр пор. Можно предложить следующий порядок расчета:

· определить мощности мешающих сигналов.

Эти величины измеряются на практике или рассчитываются с учетом того, что вместо коэффициента усиления приемной антенны необходимо использовать величину ослабления антенны для сигналов, поступающих сзади или сбоку Для учета влияния мешающих сигналов необходимо знать характеристики диаграмм направленности антенн. Точные характеристики приводятся фирмами-производителями.

Рпi = Рпрi + А(Q) + Арф, (9.1)

где Рпi - уровень мощности i-того мешающего сигнала;

Рпрi - уровень мощности сигнала на входе приемника мешающего направления;

А(Q) - ослабление сигнала, приходящего под углом ? в антенну;

Арф - ослабление сигнала в разделительных фильтрах (при разнице частот полезного и мешающего сигналов).

Общий уровень мощности помех, приходящих с разных направлений и от разных источников

, (9.2)

где Рпi - мощность сигнала помехи, приходящей с i-го пролета или источника помех (дБм);

· определить разность уровней мощностей полезного и мешающего сигналов без замираний

S₀ = Р_пр - Р_п; (9.3)

· определить разность уровней мощностей полезного и мешающего сигналов при замираниях

S = S₀ - М(10^-3); (9.4)

· сравнить полученную величину со значениями отношения С/П, приводящими к эквивалентному ухудшению порогов приемных устройств конкретной аппаратуры ЦРРЛ

Соотношения между помеховой ситуацией и ухудшением порога для аппаратуры ЦРРЛ представлены в табл. 9.1

Таблица 9.1

Отношение. С / П., дБ	Ухудшение порога (Y), дБ
17	3
18	2
20	1
24	0.5

· определить величину ухудшения порога (Y), если значения отношения С/П укладываются в диапазон, указанный в таблице. Ухудшение порога выше 3 дБ недопустимо и требует проведения полного пересчета параметров и структуры линии связи;

· определить запас на замирания с учетом ухудшения порога

М₁(10^-3) = М(10^-3) - Y (9.5)

и пересчитать параметры линии связи с учетом этого нового значения запаса.

Если пересчитанные параметры не укладываются в норму, то нужно улучшить энергетические показатели на пролете (увеличить мощность передатчика или коэффициенты усиления антенн) и повторить расчеты. В ряде случаев возможно придется изменить диапазон рабочих частот приемопередающей аппаратуры.

9.2 Расчет влияния коррелированных помех

Расчет влияния коррелированных помех можно проводить по аналогичной методике, только сравнение отношения С / П с величинами, приведенными в таблице 9.1 проводится для случая отсутствия замираний, определяемой по формуле

S0(к) = Рпр - Рп + X, (9.6)

где X - проектировочный запас для учета декорреляции процессов, проходящих на пролете РРЛ для разных стволов. Обычно X = 3 - 6 дБ.

Для наших пролётов имеют значения только коррелированные помехи: от сопряжённых пролётов и помеха, приходящая в приёмник через три пролёта.

На рис. 9.2 представлены пролёты, обозначены углы между их направлениями, обозначены углы, под которыми приходят помехи в приёмники от других несопряжённых пролётов.

Приведем пример расчета влияния некоррелированных помех для приёмника, находящегося в первой точке» Тосно», относящегося к первому пролёту Тосно-Ульяновка. Обозначим его приёмник 1.1 (первая точка, первый пролёт).

Видим, что на данный приёмник влияет только одна помеха, приходящая через три пролёта от передатчика, находящегося в точке 4 «Сусанино», излучающего в направлении третьего пролёта. Для того, чтобы рассчитать, уровень мощности этой помехи, нужно определить, под каким углом приходит данная помеха в приёмник, т.е. померять угол прихождения мешающего сигнала относительно основного направления. Из рис. 9.2 видим, что этот угол =40. Также нужно рассчитать с мощность этого мешающего сигнала на входе приёмника 1.1. по формуле:

P_пр= P_пд+G+ А(Q) - L₀-L_Ф1 - L_Ф2 - L_r - L_РФ - L_доп, (9.7)

где Pпд - уровень мощности передатчика

G - коэффициент усиления передающей антенны

А(Q) - ослабление сигнала, приходящего под углом ? в антенну

L₀ - ослабление сигнала в свободном пространстве

L_Ф1, L_Ф2 - ослабление сигнала в фидерных линиях

L_r - ослабление сигнала в атомах кислорода и молекулах воды, имеющихся в составе атмосферы

L_РФ - ослабление сигнала в разделительных фильтрах

L_доп-дополнительные потери, складывающиеся из потерь в антенных искажениях Lао и потерь от перепада высот приёмной и передающей антенн Lпв.

Из параметров выбранной аппаратуры P_пд=25 дБм, G=36,58 дБ. L_Ф1=L_Ф2=0,5 дБ, L_РФ=0 дБ, L_доп=1 дБ. L₀ определяется по формуле 6.3, а Lr по формуле 7.4. Определим L₀, для этого определим расстояние между первой и четвёртой точкой R_1-4=35.5 км, тогда L₀=20lg (4.189*10⁴*35,5*15)=146,97 дБ. Теперь определим L_r: L_r=0.089 ·35,5=3,16 дБ/км. Определим А(Q).В таблице 9.2 представлены формулы расчета гарантированной величины огибающих боковых и задних лепестков диаграмм направленности параболических антенн и примеры диаграмм направленности, рассчитанной по формулам и предоставляемой производителями оборудования.

Таблица 9.2

А(?)	Углы	Примечание
- G + 40 - 10 lg (Da * f / 30) -25 lg (?/2)	4500 / f /Da <= ? = 75o	не > - G
- G - 20 lg[(? - 72) / 3]	75o < ? <= 170o	не > - (G + 25)
- (G + 20)	170o < ? <= 180o	-

Так как =40, то нужно взять формулу:

А(Q)=- G + 40 - 10 lg (Da * f / 30) - 25 lg (Q/2) (9.8)

Тогда А(Q)=-36,58+40-10 lg (60 * 15/ 30) -25 lg (40/2)=-43,87 дБ.

Тогда P_пр1=25+36,58-43,87-146,97-0,5-0,5-3,16-0-1=-134,42 дБ

Тогда Р_п.1 =-134,42-43,87+0=-178,29 дБ, так как помеха единственная, то Р_п.1=P_, тогда S₀ =-44,18 - (-178,29)=134,11 дБ и S =134,11-39,82=94,29 дБ. Ясно, что такое отношение сигнал / помеха не приведёт к ухудшению порога (табл. 9.1). Для приёмников, находящихся на промежуточных точках, ситуация будет другой, т. к. в этих случаях на приёмники будет влиять помеха от сопряжённого пролёта.

Приведем второй пример расчета влияния некоррелированных помех для приёмника, находящегося во второй точке» Ульяновка», относящегося ко второму пролёту Ульяновка-Форносово. Обозначим этот приёмник 2.2 (вторая точка, второй пролёт). Первая помеха, приходящая через три передатчика, находящегося в точке 5 «Гатчина».

Определим L₀, для этого определим расстояние между второй и пятой точкой R_1-4=41 км, тогда L₀=20lg (4.189*10⁴*41*15)=148,21 дБ. Теперь определим L_r: L_r=0.089·*41=3,65 дБ/км. Определим А(Q).Определим, под каким углом приходит данная помеха в приёмник, т.е. померять угол прихождения мешающего сигнала относительно основного направления. Из рис. 9.2 видим, что этот угол =35. Из табл. 9.2 выбираем формулу и определяем

А(Q)=-36,58+40-10 lg (60 * 15/ 30) - 25 lg (35/2)=-42,43 дБ.

P_пр1=25+36,58-42,43 -148,21-0,5-0,5-3,65 -0-1=-134,71 дБ

Р_п.1=-134,71-42,43+0= -177,14 дБ

Таблица 9.3

№ приёмника	P, дБ	S, дБ	Y, дБ	М1(10-3), дБ	Tд, %	ПНГ/2, %
1.1	-178,29	94,29	0	39,82	0,0045	0,0143
2.1	-105,45	21,45	1	38,82	0,0048	0,0143
2.2	-104,83	20,83	1	38,21	0,0054	0,0152
3.2	-109,79	25,74	0,5	37,71	0,0056	0,0152
3.3	-109,64	25,64	0,5	38,64	0,0053	0,0153
4.3	-102,84	18,84	2	37,14	0,0059	0,0153
4.4	-102,27	18,27	2	36,57	0,0073	0,0162
5.4	-167,73	83,73	0	38,57	0,0063	0,0162

Из табл. 9.3 видно, что помехи, возникающие на пролётах, не приводят к превышению нормы ПНГ/2.

Заключение

В дипломном проекте разработан проект участка цифровой радиорелейной линии связи протяжённостью 61 км и соединяющий технологические объекты энергосети Гатчинского района. Произведён выбор оборудования, выбраны антенны, рассчитаны высоты подвеса антенн. В проекте выполнен расчёт основных энергетических характеристик и оценены качественные показатели работы ЦРРЛ при использовании частотно-разнесённого приема.

Рассчитанные показатель качества по ошибкам и показатель неготовности удовлетворяют нормам рекомендованным ГИСЭ-Р.

цифровой радиорелейный антенна связь

Список источников

1. Данилович О.С. и др. Методические указания к расчету устойчивости работы РРЛ прямой видимости / ЛЭИС.-Л., 1987

2. Справочник по радиорелейной связи / под ред. С.В. Бородича. - М.: Радио и связь, 1981

3. Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи: Курсовое проектирование. - М.:Радио и связь, 1987.

4. Мордухович Л.Г. Радиорелейные линии связи: Курсовое и дипломное проектирование. М.: Радио и связь, 1989.

5. Немировский А.С. и др. Радиорелейные и спутниковые системы передачи. - М.: Радио и связь, 1986.