сессия - 2 / ПИМ / Лекции / L12_Radio

ПРОЕКТУВАННЯ ПРИ НАЯВНОСТІ ПРЯМОЇ ВИДИМОСТІ

Кафедра інфокомунікацій		ПІМ. Лекція 12	11

До розповсюдження радіохвиль

•Радіохвилі розповсюджуються у вільному просторі (вакуумі) без втрат

•Радіохвилі можуть відбиватися від перешкод, поглинатися та огинати перешкоди

•Здатність огинати перешкоди тим менша, чим менша довжина хвилі

–Довжину хвилі у вільному просторі можна визначити за формулою λ = 300 [м] / F [МГц]

•Поглинання тим більше, чим менша довжина хвилі

•Тому характер розповсюдження радіохвиль

значно змінюється з частотою			12
Кафедра інфокомунікацій		ПІМ. Лекція 12

Розповсюдження у вільному просторі

Візьмемо неспрямований (ізотропний) передавач з потужністю P. Тоді на відстані d щільність випромінюваної енергії

W = P / Sсф = P / (4πd2), де 4πd2 площа поверхні сфери

Якщо взяти спрямовану антену з підсиленням Gt, то отримаємо

W = PGt / (4πd2),
На відстані R розташуємо приймальну антену з ефективною
площиною Sr. Тоді на виході антени матимемо потужність
Pr = WSr = PGtSr / (4πd2),
тобто згасання радіосигналу
Pr / P = GtSr / (4πd2)	[1]

* Звернемо увагу на те, що згасання не залежить від довжини радіохвиль

Кафедра інфокомунікацій		ПІМ. Лекція 12	13

В теорії антен доводиться співвідношення коефіцієнтом підсилення антени та ефективною площиною

S = G λ2 / 4π	[2]
Підставляємо співвідношення [2] у вираз [1] і отримуємо
Pr / P = GtGr (λ / 4πd)2	[3]

Для зручності користування формулою [2] доцільно перейти до логарифмичних одиниць виміру (dB). Логарифмуючи [3] та замінивши довжину хвилі на частоту отримуємо:

pr – pt = – 92,5 dB – 20 lg F [GHz] – 20 lg d [km] + gt + gr [4]

де

pt та pr - потужності сигналу у дБ на виході передавача та на вході приймача, gt та gr – коефіцієнти підсилення передавальної та приймальної антен у dB

-Кафедра інфокомунікацій		ПІМ. Лекція 12	14

	Розрахунок енергетичного балансу
		+ gt	+ gr
		(підсилення	(підсилення
		антени)	антени)
		– 92,5 dB – 20 lg F [GHz] – 20 lg d [km] – а
	- pc1	( а – поглинання в атмосфері )	- pc2
		кабель	(згасання у
	(згасання у		кабелі)
	кабелі)
			pr
	pt		(потужність на
			вході приймача)
	(потужність
	передавача)
		d км	sr
			(чутливість
		Необхідно: pr ³ sr + m	приймача)
		де m – технологічний запас
	Примітка. З формули [4] можна побачити, що зменшення втрат сигналу у тракті на 6 дБ збільшує можливу
	відстань у 2 рази.			15
	Кафедра інфокомунікацій		ПІМ. Лекція 12

Параметри радіообладнання

Значення pt та sr беруться з техничних характеристик обладнання

•pt - потужність передавача,

•sr - чутливість приймача

–чутливість приймача залежить від:

§смуги пропускання,

§виду (технології) модуляції,

§Кратності модуляції,

§якості виконання

Кафедра інфокомунікацій		ПІМ. Лекція 12	16

Поглинання в атмосфері

Поглинання, Дб/км

1.Зливовий дощ, 100 мм/г

2.Сильний дощ, 15 мм/г,

3.Середній дощ, 4 мм/г,

4.Слабкий дощ, 1 мм/г,

5.Атмосферний кисень,

6.Водні пари, 15 г/м3 (вологість 88% при 20° C)

Кафедра інфокомунікацій	Частота, ГГц	ПІМ. Лекція 12		17

Приклад розрахунку балансу
	+ gt	+ gr
	(24 dBi)	(24 dBi)
	– 92,5 dB – 20 lg 3,5 [GHz] – 20 lg 50 [km] – 5 dB
	= - 142,4 dB	- pc2
- pc1
	кабель	(1 dB)
(1 dB)
		pr
pt		(- 76,4 dBm)
(+20 dBm)
	50 км	sr
		(-83 dBm)
	Отримуємо pr - sr = - 76,4 – (-83) = 5,6 dB
Примітка. Зменшення втрат сигналу у тракті на 6 дБ збільшує можливу відстань у 2 рази. При використанні у
наведеному прикладі неспрямованих антен з підсиленням 3 dB отримуємо відстань зв’язку 0,7 км.
Кафедра інфокомунікацій		ПІМ. Лекція 12	18

Забезпечення прямої видимості
	Радіус першої зони Френеля			Перша зона Френеля
	r = ½	λd [m]
менш	r
	- висота перешкод
антени, не
	h	З	е м л	я
Висота
			Відстань d, km
	Вигін Землі
	h [m] = d2 [km] / 51000
Кафедра інфокомунікацій				ПІМ. Лекція 12	19

Висоти антен і пряма видимість. Приклади

Мінімальна висота розташування антен у залежності від відстані

	Відстань	Вигін	0,6 r зони	Висота
		Землі	Френеля	перешкод
			(F = 3,5 ГГц)
	10 км	2 м	9 м	15 м
	30 км	18 м	15 м	15 м
	50 км	49 м	20 м	15 м
	70 км	96 м	23 м	15 м
	100 км	196 м	28 м	15 м

Мінімальна

висота

26 м

48 м

84 м

134 м

239 м

Висновок до розділу. При наявності прямої видимості радіолінія може бути досить точно розрахована (елемент випадковості – можливість опадів)

Кафедра інфокомунікацій		ПІМ. Лекція 12	20