Материал: 751

Радиолинии тропосферного рассеяния используют в основном там, где нельзя установить ретрансляторы радиорелейных линий — над проливами, в малонаселенных районах. Протяженность таких радиолиний составляет 300–600 км. Их основной недостаток — большие потери энергии при распространении радиоволн. Это предъявляет повышенные требования к аппаратуре, в частности, требуется применение передатчиков большой мощности (10–100 кВт) и антенн с большим КНД. При этом для антенн с КНД больше 40 дБ наблюдается эффект «потери усиления антенн». Он проявляется в том, что увеличение КНД антенн не приводит к увеличению мощности в нагрузке приемной антенны в соответствии с формулой (4.24). Это объясняется тем, что при увеличении КНД происходит сужение диаграмм направленности и, как следствие, уменьше-

ние рассеивающего объема V.

К недостаткам таких линий связи следует отнести и невозможность передачи широкой полосы частот без искажения.

4.4. Инженерный метод расчета радиорелейных линий на основе ДТР

Остановимся кратко на инженерном методе расчета радиорелейных линий связи (РРЛ) на основе дальнего тропосферного распространения (ДТР) за счет рассеяния радиоволн в тропосфере. Метод основан на экспериментальных данных по определению множителя ослабления на трассах протяженностью несколько сотен километров. Исходными данными будем счи- тать: расстояние r , частоту f или длину волны , надежность связи P, пороговую чувствительность Eïîð или чувствительность приемника Pïð , коэффициенты направленного действия антенн

D1 è D2.

Подлежит определению мощность излучения передающей антенны P1 .

Представим мощность в приемном устройстве в виде формулы радиосвязи в свободном пространстве (1.10) с коэффициентом ослабления F:

Определим теперь Fá.

Быстрые замирания подчиняются закону распределения Релея (см. приложение). Как отмечалось в подразд. 4.3, необходимое увеличение излучаемой мощности Fá в децибелах определяется по графику функции распределения как величина Åmin(P) для заданной надежности связи Ð.

Для закона Релея эта функция имеет вид (П8, см. приложение).

ãäå Ð — надежность связи; n — число разнесенных антенн. Графики, соответствующие формуле (4.29), приведены в ли-

тературе по распространению радиоволн [1–7]. Пример такого графика представлен на рис. 4.9.

Медленные замирания подчиняются логарифмически нормальному закону распределения (см. приложение). Для этого закона распределения случайной величины функция распределения выражается формулой

где — стандартное отклонение; а 2 — дисперсия медленных замираний.

Особенностью медленных замираний при ДТР является то, что дисперсия 2 зависит от длины трассы и КНД антенн. Зависимости стандартного отклонения медленных замираний от расстояния r при двух значениях коэффициента усиления антенн G приведены на рис. 4.10 [4].

Как видно из рис. 4.10, при увеличении расстояния до 250– 300 км дисперсия сначала растет. Это связано с увеличением рассеивающего объема. При дальнейшем увеличении расстояния дисперсия уменьшается, поскольку рассеивающий объем поднимается над Землей и флуктуации индекса преломления уменьшаются.

В отличие от закона распределения Релея, функция, обратная к функции распределения, т.е Åmin(Ð), как аналитиче- ская функция не находится. Найти функцию Åmin(Ð) можно

численным расчетом из формулы (4.30). Результаты расчета функции Emin(P) при различных расстояниях и дисперсиях приведены на рис. 4.11.

Åmin, äÁ

P

Åmin, äÁ

P

Рис. 4.9. Зависимость Fá Emin(P) для быстрых замираний, n — число разнесенных антенн: 1 — n 1; 2 — n 2; 3 — n 3

Таким образом, определение Fì Åmin(Ð) сводится к определению дисперсии по заданному расстоянию r и коэффициенту усиления передающей антенны G из графиков рис.4.10 и численному решению уравнения (4.30) для заданного значения вероятности связи Ð.

Другой способ определения Fì Åmin(Ð) состоит в использовании экспериментальных зависимостей Emin(P), приведенных в литературе [1,14], которые могут быть аппроксимированы следующим выражением:

, äÁ

r,êì

Рис. 4.10. Зависимость стандартного отклонения медленных замираний от расстояния и усиления антенн

Рис. 4.11. Зависимость уровня Åmin Fì от вероятности его превышения для медленных замираний:

à— P îò 0,95 äî 0,99; á — P îò 0,990 äî 0,999;

1— 6 äÁ, r 300 êì; 2 — 3,5 äÁ, r 600 êì; 3 — 2,2 äÁ, r 800 êì

Рассмотрим пример энергетического расчета линии связи при ДТР.

Пример. Определить мощность передатчика для радиорелейной линии, использующей ДТР, для обеспечения радиосвязи в течение 99,9 % времени. Протяженность трассы 500 км, коэффициент направленного действия антенны D 40 дБ, ча- стота 400 МГц, чувствительность приемника 10–13 Вт, для уменьшения замираний используется прием на две антенны.