1.5 Расчёт дуги земной кривизны
Линия, изображающая на профиле уровень моря (линия земной кривизны) или условный нулевой уровень (условный горизонт) и имеющая вид параболы, рассчитывается по формуле:
у
(1)
где у – текущая координата дуги нулевого уровня, м;
R0 – протяженность интервала РРЛ, км;
R1 – расстояние от левого конца интервала, км, до точки, в которой определяется величина у;
Rз=6370 км – радиус Земли.
Для упрощенного построения дуги земной кривизны достаточно определить ординаты нескольких точек:
1 в относительной координате Ro/6 (в отношении координате 5/6 R0 у имеет равное этому значение);
2 в относительной координате Ro/3(в отношении координате 2/3 R0 у имеет равное этому значение);
3 в относительной координате Ro/2 (в этой точке у будет максимальной).
Расчет дуги земной кривизны для первого интервала:
У[R0/2]
=
9,3 м.
У[R0/3]
=
=
8,3 м.
У[R0/6]
=
=
5,14 м.
Расчет дуги земной кривизны для второго интервала:
У[R0/2]
=
24,6 м.
У[R0/3]
=
=
21,9 м.
У[R0/6]
=
=
13,7 м.
По полученным ординатам в пяти точках строят дугу земной кривизны. От дуги в выбранном масштабе по вертикали откладывают высотные отметки точек профиля, полученные на основании топографической карты, и соединяют эти точки прямыми линиями.
Для сокращения размеров чертежа высотные отметки отсчитывают от линии условного горизонта, которая выбирается в зависимости от рельефа местности. Полученная ломаная кривая характеризует профиль интервала данного участка связи. Затем на профиль наносят лес, существующие строения и другие местные препятствия.
Для первого и для второго пролета условный горизонт составляет 120 метров.
2 Расчет высоты подвеса антенн
При определении высот подвеса антенн должно выполняться условие отсутствия экранировки препятствиями интервала минимальной зоны Френеля, т.к. основная часть энергии передатчика распространяется в сторону приемной антенны именно в этой зоне.
Минимальная зона Френеля представляет собой эллипсоид вращения с фокусами в точках передающей и приемной антенн.
Радиус минимальной зоны Френеля находится в любой точке пролета по формуле:
(2)
Где
– относительная
координата критической точки интервала:
(3)
R1 – расстояние до препятствия;
λср – средняя длина радиоволны
(для аппаратуры Курс-6 λср =5,07 см = 5,07·10-2 м.).
Радиус Н0 называется также критическим просветом. При таком просвете множитель ослабления поля свободного пространства равен 1 (0 дБ), т.е. уровень принимаемого сигнала при таком просвете такой же, как и при установке антенн в свободном пространстве на расстоянии R0.
Необходимо
выбрать высоты подвеса антенн на пролете
так, чтобы просвет, существующий в
течение 80% времени, был не менее H0,
т.е. пролёт РРЛ при этом будет открытым
(просвет для радиоволны равен или больше
критического
).
Нахождение на пролете величины Н0 было бы достаточным для дальнейшего определения высот антенн, если бы не рефракция радиоволн (т.е. искривление ее траектории распространения). Рефракция радиоволн происходит за счет электрических неоднородностей среды, в которой она распространяется, в данном случае воздушной. Она характеризуется степенью неоднородности диэлектрической проницаемости воздуха ε в вертикальном направлении, т.е. вертикальным градиентом диэлектрической проницаемости воздуха g=dε/dh. Он характеризует степень неоднородности ε в вертикальном направлении. Если значение ε уменьшается с высотой h, величина g отрицательная, если ε с высотой возрастает, величина g положительная.
При
расчете курсового проекта принимаем
среднее значение вертикального градиента
диэлектрической проницаемости
=–9·10-8
1/м, и стандартное отклонение
σ = 7·10-8 1/м (для северо-запада России, в том числе и для Архангельской области). Рефракция радиоволн при этом будет положительный повышенной, эквивалентно увеличению дальности связи.
С учетом рефракции (для средней величины ) просвет для радиоволны будет изменяться на величину:
(4)
Таким образом, если величина g отрицательная, то просвет для радиоволны H(g) увеличивается по сравнению с просветом прямой видимости. Причем, приращение просвета будет максимальным на середине интервала и меньше к краям.
С учетом отклонения σ минимальное приращение просвета находится по формуле:
(5)
Просвет для прямолинейного распространения радиоволны рассчитывает по формуле:
(6)
Высоты подвеса антенн будут равны:
(7)
(8)
Определяем высоты подвеса антенн на первом пролете:
=
9,27
м.
0,63
2,49
м.
0,6
м.
9,27
– 0,6 =8,67 м.
10
+ 8,67 = 18,67 м.
9
+ 8,67 = 17,67 м.
Определяем высоты подвеса антенн на втором пролете:
=12,2
м.
0,51
7,05
м.
1,56
м.
12,2–1,56=10,6 м.
53+10,6
= 63,6 м.
55+10,6
= 65,3 м.