2.3 Расчет высот подвеса антенн

2.3.1 Построив профиль интервала определяем относительную координату наивысшей точки:

(19)

где R_max – расстояние до наивысшей точки профиля, км (рисунок 4);

R₀ – длина интервала, км.

2.3.2 Определяем просвет интервала Н₀ при распространении в свободном пространстве:

(20)

где

 - средняя длина волны,

в м.

2.3.3 На распространение сигнала в условиях прямой видимости влияет рефракция радиоволн. Рефракция изменяет величину просвета на интервале определяем приращение просвета Н(g) за счет рефракции, т.е. необходимо обеспечить свободную от затенения минимальную зону Френеля так, чтобы просвет в любой точке трассы с учетом рефракции был не менее радиуса минимальной зоны Френеля:

(21)

где - вертикальный градиент диэлектрической проницаемости воздуха, 1/м (см. техническое задание).

- задается для положительной рефракции, наиболее вероятной в течение 50% рабочего времени, для рефракции, вероятной в течении 80% времени в формулу 9 подставляют , а не.

H()<H(g)

Если > 0 рефракция отрицательная,H(g)<0

Если < 0 рефракция положительная,H(g)>0

Определите вид рефракции в вашем расчете.

2.3.4 Для интервала 2 типа задаемся несколькими значениями просвета примерно через 5 м. Исходной точкой может служить просвет:

Н≈Н₀-Н(g) (22)

Весь дальнейший расчет ведем на 3-4 просвета. При оформлении пояснительной записки приводите один пример расчета, остальные данные сводите в таблицу.

2.3.5 Высоты подвеса антенн h₁ и h₂ определяются по профилю интервала, при этом линия прямой видимости между антеннами должна отстоять от наивысшей точки профиля на величину Н, а высоты подвеса антенн должны быть примерно одинаковыми. Значения h₁ и h₂ должны быть в пределах 20-50 м. Если h₁ или h₂ > 45 м, требуется сигнальное освещение мачт. Увеличение высоты подвеса антенн (т.е. антенных опор) может привести:

1) к неоправданному увеличению строительных и эксплуатационных затрат, связанных с увеличением высоты опор и длины волноводов;

2) к увеличению средней и 20% мощности шума из-за попадания приемной антенны в интерференционные минимумы обусловленные отражением от леса, неровностей земной поверхности и т.д.

2.4 Расчет минимально-допустимого множителя ослабления

2.4.1 Для учета влияния рельефа местности и метеорологических условий на распространение сигнала вводится понятие множителя ослабления поля свободного пространства.

, (23)

т.е. отношение напряженности поля в реальных условиях к напряженности поля в этой же точке в условиях свободного пространства.

Каждый тип РРЛ допускает строго определенную величину минимального множителя ослабления на интервалах, который на одном интервале полностью определяется параметрами аппаратуры РРС и протяженностью интервала. Эта величина называется минимально допустимым множителем ослабления V_{min доп}.

V_{min доп} – это такое значение множителя ослабления, при котором мощность шумов Р_ш или отношение в канале на конце линии равны максимально допустимым значениямР_шmax и определяемым рекомендациями МСЭ-Т для малых процентов времени.

Если множители ослабления на интервалах больше V_minдоп , то интервалы выбраны правильно, устойчивость связи соответствует нормам. Поэтому для определения устойчивости связи необходимо рассчитать V_minдоп и сравнить с ним реальный множитель ослабления на интервале, который в зависимости от условий может быть больше V или меньше.

2.4.2 Для определения минимально допустимого множителя ослабления нужно знать КПД антенно-фидерного тракта:

_АФТ = а_АФТ , дБ (24)

где а_АФТ – потери в АФТ в дБ

а_АФТ = 2(а_эл+а_в*l_АФТ ) (25)

где

а_эл – потери в элементах антенно-фидерного тракта, дБ (см. таблицу 2 в приложении) ≈ 2.5дБ;

а_в – погонные потери волновода, м (см. табл.1 в приложении) ≈ 0.02…0.08 дБ/м;

l_АФТ – длина приемного и передающего волноводов, м.

Длину волноводов принимаем равной высоте подвеса антенн в аналоговых РРЛ, если высота подвеса антенн не более 25 метров и 0,5 м в цифровых. В случае подвеса антенн в аналоговых РРЛ на высоту более 25 метров, применяем перископические антенны, длину волновода принимаем равной 5 метрам.

КПД антенно-фидерного тракта в относительных единицах определяется по формуле:

, раз (26)

2.4.3 Если проектируемая линия аналоговая и предназначена для передачи сигналов многоканальной телефонии и телевидения, то определяются V_minТФ и V_minТВ. Дальнейший расчет ведется для большего значения V_min, т.е. для наихудших условий распространения. В КП рассчитываете V_minТФ и V_minТВ, сравниваете их и дальнейший расчет ведете для наибольшего V_min.

Как правило, для систем емкостью меньше 600 каналов ТЧ определяющим является V_{min доп} для телевидения. Для систем емкостью меньше 600 каналов ТЧ значения V_{min доп} для сигналов телевидения и телефонии примерно совпадают. Для систем, имеющих емкость 1020 и более каналов ТЧ, определяющим является V_{min доп} для телефонии.

2.4.4 Определяем минимально допустимый множитель ослабления при передачи телефонии (аналоговый вариант):

(27)

где

- в км,

М_ТФ – коэффициент, зависящий от электрических параметров аппаратуры, пВт/км² (таблица 1 в п.1)

Р_шмmax – максимально-допустимая величина шумов в канале в точке с нулевым относительным уровнем.

По нормам МККР Р_шмmax = 40000 пВт.

Данные для определения коэффициента М для некоторых типов аппаратуры даны в таблицах 2а и 2б раздела 5.

Коэффициент М можно определить по формуле:

(28)

где:

n_ш – коэффициент шума приемника, отн. ед.;

Р_пд – мощность передатчика, Вт;

G – коэффициент усиления антенн, отн. ед.;

 - длина волны, м;

F – максимальная групповая частота, кГц;

f_к – эффективная девиация частоты на канал, кГц;

_m – коэффициент предискажения для верхнего по групповому спектру канала. _m=0,4.

Для расчета V_min можно также воспользоваться формулой:

(29)

где К_ТФ – коэффициент системы, дБ

2.4.5 Определяем минимально-допустимый множитель ослабления при передаче телевидения:

(30)

где:

Т – коэффициент, зависящий от электрических параметров аппаратуры, 1/км²;

R₀ – длина интервала, км;

_АФТ – КПД, отн. ед.;

(U_ш/U_РС)² – максимально допустимое значение напряжения шума к напряжению размаха телевизионного сигнала.

По нормам МККР (U_ш /U_РС)²Т_max=1.18*10^-5 (-49.28 дБ).

Коэффициент Т можно определить по формуле:

(31)

где:

F_max – верхняя граница полосы пропускания видеотракта, кГц, F_max=6МГц или 8МГц с учетом двух поднесущих.

f_с – девиация частоты передатчика, соответствующая размаху сигнала изображения, МГц, f_с=5,6МГц;

_взв – визометрический коэффициент (коэффициент взвешивания), учитывающий особенности восприятия глазом помех, вызванных тепловыми шумами.

_взв=1.56*10^-2.

Дальнейший расчет ведете для наихудшего варианта.

2.4.5a Пункты 2.4.4 и 2.4.5 рассчитываются для АРРЛ (варианты с 1 по 5 и 16 по 20). Для цифровых ЦРРЛ расчет минимально допустимого множителя ослабления V_min производят по формуле:

, дБ (32)

где

- пороговая мощность сигнала на входе приемника, дБВт при BER 10^-3;

- мощность сигнала на выходе передатчика, дБВт;

W₀ – затухание сигнала в свободном пространстве дБ.

, дБ (33)

где - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн в дБ.

Если G неизвестно, то это значение можно рассчитать по формуле:

, т.к. , то(34)

где:

S - площадь раскрыва антенны (м²);

- длина волны (м);

К₁ - коэффициент использования поверхности, раскрыва (апертуры), антенны.

В КП принять К₁=0,6.