Материал: Выбор подвеса высот антенн

Выбор подвеса высот антенн

Введение

РРЛ представляют собой цепочку приёмопередающих станций (оконечных, промежуточных, узловых), устанавливаемых на расстоянии прямой видимости (40 - 70 км в диапазонах частот до 6 - 8 ГГц и нескольких км в диапазонах 30 - 50 ГГц) при высоте подвеса антенн 60-100 м).

Оконечные станции устанавливаются в крайних пунктах линии связи и содержат модуляторы и передатчики в направлении передачи сигналов и приемники с демодуляторами в направлении приема. Для приема и передачи применяется одна антенна, соединенная с трактами приема и передачи при помощи антенного разветвителя, или две антенны.

Модуляция и демодуляция сигналов проводится на одной из стандартных промежуточных частот (70 - 1000 МГц). При этом модемы могут работать с приемопередатчиками, использующими различные частотные диапазоны. Передатчики предназначены для преобразования сигналов промежуточной частоты в рабочий диапазон СВЧ, а приемники - для обратного преобразования и усиления сигналов промежуточной частоты.

Основным назначением радиорелейных линий является передача данных по схеме точка-точка на расстояния от единиц до десятков километров. Наиболее распространено использование РРЛ вне города, где строительство ВОЛС финансово нецелесообразно, или попросту невозможно.

В лабораторной работе рассматривается участок с известными высотными отметками рельефа местности, данными местных предметов, данными подстилающей поверхности и погрешностью топографической информации. В первой части работы требуется выбрать 4 пары подвеса антенн на этом участке в условиях средней рефракции в худший сезон и в условиях субрефракции. Во второй части лабораторной работы, рассматривается оптимизация высот антенн на 8-интервальном участке РРЛ при использовании метода динамического программирования. Метод динамического программирования дает нам существенный выигрыш в количестве решений относительно простого перебора.

антенна подвес высота

Исходные данные

Исходными данными для выполнения лабораторной работы являются данные, приведенные в табл. 1.1-1.4.

Таблица 1.1

Высотные отметки рельефа

Таблица 1.2

Данные местных предметов

Таблица 1.3

Данные подстилающей поверхности

Таблица 1.4

Погрешности топографической информации

Выбор допустимых пар высот ПВА на интервале

Критерий допустимости ПВА

Критерий допустимости в условиях средней рефракции:

 (1.1) , где

 (1.2) , где

Выбор ПВА, допустимых в условиях средней рефракции

Для упрощения расчетов при учете влияния тропосферы, в некоторых случаях оказывается удобным свести распространение волн по криволинейной траектории к распространению волны по прямолинейной траектории. Такое упрощение производится путем введения понятия эквивалентного радиуса Земли .

Рассчитаем эквивалентный радиус Земли:

Тогда условный нулевой уровень:

Рассчитанные значения условного нулевого уровня (2.4) и радиусы первой зоны Френеля (2.2) представлены в таблице 2.1

Таблица 2.1

Строим профиль с учетом заданных и рассчитанных параметров:

Рис.2.1

Рис.2.2

Рис.2.3

Таблица 2.2

Обобщенная таблица полученных данных для средней рефракции

Проверка допустимых ПВА в условиях субрефракции

Рефракцией называется искривление траекторий волн, обусловленное неоднородным строением тропосферы.

Отрицательная рефракция, или субрефракция, наблюдается при g>0, a­э<a, Кp<1. Субрефракция появляется при возрастании влажности воздуха с высотой, причем наиболее часто осенью или весной во время утренних приземных туманов. Она нередко носит местный характер и отмечается на трассе РРЛ или ее участке, где имеются низины и застаивается холодный воздух.

Критерий допустимости в условии субрефракции:

(2.5), где

Находим значение коэффициента рефракции .

 (2.7)

Из этого следует, что значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости, превышаемое в 0,1% времени равно:

, тогда

 (2.8)

Рассчитанные значения условного нулевого уровня (2.4) и радиусы первой зоны Френеля (2.2) в условиях субрефракции представлены в таблице 2.3

Таблица 2.3

Строим профиль с учетом заданных и рассчитанных параметров:

Рис 2.5

Рис 2.6

Рис 2.7

Рис. 2.8

Таблица 2.4

Обобщенная таблица полученных данных для средней рефракции

Все выбранные высоты подвеса антенн удовлетворяют условию (2.5)

Выбор оптимальной совокупности высот антенн на 8 интервалах методом динамического программирования

Математическая модель динамического программирования

Преимущество динамического программирования относительно простого перебора

Рассмотрим оптимизацию высот антенн на 8-интервальном участке РРЛ при использовании метода динамического программирования , который дает нам существенный выигрыш в количестве решений относительно простого перебора которые необходимо рассмотреть:

Мы получили выигрыш более чем в 642 раза.

Реализация алгоритма динамического программирования

Пусть на предварительном этапе оптимизации для каждого из 8 интервалов отобраны по 4 нехудшие допустимые ПВА (табл. 3.1).

Предположим, что на всех интервалах используются однотипные секционные опоры-мачты, для которых зависимость стоимости от высоты определяется в табл. 3.2.

Таблица 3.1