Радиорелейная система передачи прямой видимости

 а = 6370 км – геометрический радиус Земли.

 

 

Результаты расчета  профиля интервала с учетом условного нулевого уровня занесём в таблицу 10 и построим профиль пролета АРРЛ на рисунке 3.

 

 

 

 

 

Таблица 10 – Расчет профиля пролета АРРЛ

 

ki	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
hi, м	74	49	41	41	49	40	29	23	31	48	48
yi, м	0	8,65	15,38	20,19	23,08	24,04	23,08	20,19	15,38	8,65	0
yi+hi, м	74	57,65	56,38	61,19	72,08	64,04	52,08	43,19	46,38	56,65	48

 

2.  Высота подвеса антенн для АРРЛ

 

Выбор высот подвеса  антенн (h) определяется высотой просвета при нулевой рефракции Н(0), которая откладывается вертикально вверх от самой высокой точки профиля (вершины препятствия). Через эту точку проводим линию, соединяющую центры антенн на станциях, ограничивающих пролет.

В проекте предусмотрен расчет пролетов первого типа. На пролетах 1 типа местность пересеченная (нет зеркального отражения от Земли). Величина Н(0) вычисляется по формуле:

H(0) = H₀ + d – ΔH(

+ σ),м,

 

где – радиус минимальной зоны Френеля;

   ΔH( + σ) = – (R₀² /4) ( + σ) k (1 – k) – изменение просвета на пролете    за счет атмосферной рефракции;

      k = k_i для наивысшей точки пролета (0,4);

 d – средняя ошибка топографической карты (для равнинно-холмистой местности и масштаба карты 1:10⁵ значение средней ошибки d = 9 м);

= -9·10^-8 м^-1;

σ =   7·10^-8  м^-1 ;

λ – средняя длина  волны (15,8 см).

 

,

 

,

H(0) = 21,033+ 9 - 1,47 =28,563  м.

Аналитически найдем высоты подвес антенн (см. рисунок 3).

Проведем через крайние  точки профиля пролета линию АВ. Так как, высоты подвес должны быть примерно одинаковыми, то постоим линию СD, которая будет СD АВ и т.E СD. Полученный четырех угольник ABCD параллелограмм, из этого следует АВ=CD, АС=BD=EN.

Проведем через точку В линию А`В параллельно горизонтали и найдем

tg .

,

 м,

Координаты точки Е определяются высотой просвета при нулевой рефракции Н(0), которая откладывается вертикально вверх от самой высокой точки профиля.

E=(y_0.4+h_0.4)+H(0)= 72,08+28,563=100,643 м,

Найдем высоту подвеса антенн АС=BD=EN

 м.

Таким образом, высота левой (передающей) и правой (принимающей)  антенны h_л=h_п=37,103 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.  Профиль пролета для ЦРРЛ

 

Аналогично построим профиль пролета для ЦРРЛ, для чего рассчитаем и построим линию условного нулевого уровня, высоту текущей точки, где считаем длину пролета ЦРРЛ равной одной трети длины ЦРРЛ:

R₀ =L/3=66/3=22 км.

Рассчитаем высоту текущей  точки по формуле (12)

 

 Результаты расчета профиля интервала с учетом условного нулевого уровня занесём в таблицу 11.

 

Таблица 11 – Расчет профиля пролета ЦРРЛ

 

ki	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
hi, м	58	37	32	40	49	52	47	39	36	39	60
yi, м	0	3,42	6,078	7,978	9,12	9,5	9,12	7,978	6,078	3,42	0
yi+hi, м	58	40,42	38,08	47,978	58,12	61,5	56,12	46,978	42,08	42,42	60

 

 

 

4.  Высота подвеса антенн для ЦРРЛ

Рассчитаем высоту просвета в ЦРРЛ по формуле (13)

 

,

,

H(0) = 7,01+9-0,605=15,405 м.

Аналитически найдем высоты подвес антенн, аналогично как  для АРРЛ.

,

 м,

E=(y_0.5+h_0.5)+H(0)= 61,5+15,405=76,905 м,

 м.

Таким образом, высота левой (передающей) и правой (принимающей)  антенны h_л=h_п=17,915 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5   Расчёт потерь, вносимых антенно-волноводным трактом (АВТ)

 

На рисунке 5 показана схема антенно-волноводного тракта работающая в диапазоне частот 2 ГГц.

Рисунок 5 - Схема антенно-волноводного тракта для работы в диапазоне 2 ГГц:

1 - антенна; 2 - поляризационный селектор; 3 – коаксиально-волноводный переход; 4 –отрезки коаксиального кабеля; 5 – герметизирующая вставка со штуцером.

 

 

Суммарные потери в АВТ  для АРРЛ рассчитывают по формуле:

b_Σ = b_{ЭЛ АВТ} + α_вl_в + α_гl_г,

 

где b_{ЭЛ АВТ}  – потери в элементах АВТ (b_{ЭЛ АВТ} = 2,4 дБ);

       α_в и α_г – потери на единицу длины в вертикальном и горизонтальном      волноводах соответственно (α_г = 0,05 дБ/м, α_в=0,02 дБ/м);

       l_в – длина вертикального волновода (l_в = h – 3=37,103-3=34,103 м);

       l_г – расстояние от вышки до технического здания (l_г= 10 м)

 

b_Σл =2,4+0,05∙10+0,02∙34,103= 3,58 дБ,

 

Суммарные потери в АВТ  для ЦРРЛ считаются равными b_Σ=b_Σл=b_Σп=0,5дБ, т.к. в ЦРРСП приемопередатчики объединены с антенной в виде моноблока, приемопередающий блок соединен с антенной коротким отрезком гибкого волновода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Расчет минимально допустимых множителей ослабления рабочих стволов АРРЛ и запаса на замирание ЦРРЛ

1.  Расчет для телефонного ствола

 

Для ТФ-ствола АРРЛ минимально допустимый множитель ослабления определяют по формуле:

 

, дБ,

 

где    - мощность шумов;

P_к= 1 мВт = 10⁹ пВт – полезная мощность на выходе каждого ТФ-       канала;

P_{шт 0,1%} = 40000 пВт – максимальная допустимая мощность тепловых шумов;

K_ТФ – коэффициент системы для ТФ-ствола (152,1 дБ);

L₀ – основные потери передачи в открытом пространстве;

G_Σ = 2G – суммарный коэффициент усиления антенн, задан по типу антенны (2∙35=70 дБ);

b_{Σ л+п} – потери в АВТ на пролете (2∙3,58=7,16 дБ).

 

Основные потери передачи в открытом пространстве рассчитывают по формуле:

L₀ = 20 lg (4 π R₀ / λ),дБ,

 

При расчете минимально допустимых множителей ослабления рабочих стволов в качестве R₀ примнем среднее значение:

R₀ = L/m=580/18=32,2 км.

 

 дБ

 дБ

2.   Расчет для телевизионного ствола

 

Для ТВ-ствола АРРЛ минимально допустимый множитель ослабления определяют по формуле:

, дБ,

где ;

      U_рс – размах яркостного сигнала;

      U_ш – шумовое напряжение;

      K_ТВ – коэффициент системы для ТВ-ствола (151,2 дБ).

 

 

Для получения устойчивой связи необходимо, чтоб множитель  ослабления в течение заданного  достаточно малого процента времени  не падал ниже некоторого минимального значения, которое должно быть таким, чтобы мощность шумов в телефонном канале Р_ш и отношение в телевизионном канале соответствовали нормам. Исходя из выше сказанного будем использовать множитель ослабления -36,87 дБ.

 

6.3 Расчет запаса на замирания для ЦРРЛ

 

Для ствола ЦРРЛ запас на замирание при k_ош=10^-3 определяют по формуле:

М=Р_прм – Р_{с пор}, дБ,

 

где Р_{с пор} – пороговая мощность сигнала, при которой соблюдается вероятность ошибки Р_ош≤10^-3 (-110 дБВт);

         Р_прм – мощность сигнала на входе приемника при отсутствии замирания, рассчитывают по формуле:

Р_прм = Р_пд + G_Σ – L_о – b_Σл+п – L_доп – L_г,дБВт,

 

где Р_пд – мощность передатчика (0 дБВт);

L_доп  – дополнительные потери, складываются из потерь  в антенных обтекателях  и  потерь  от перепада высот приемной и  передающей антенн  (1 дБ);

L_г – потери в газах, рассчитывают по формуле:

L_г= (γ_О2 + γ_Н2О)R₀, дБ,

 

где γ_О2 , γ_Н2О – погонные затухания в водяных парах и кислороде атмосферы, определяется из графика (рисунок 6);

R₀ примнем среднее значение R₀ = L/m=66/3=22 км;

 

L_г= (0,004 + 0,003)∙22= 0,154 дБ

 

G_Σ = 2G – суммарный коэффициент усиления антенн,

где G – коэффициент усиления задан по диаметру антенны, рассчитывают по формуле:

 дБ,

 

 

где D – диаметр антенны;

      – коэффициент использования поверхности антенны (считать

      = 0,6).

 дБ,

Р_прм = 2∙45,03 – 140,27 – 0,5∙2 – 1 – 0,154= - 52,364 дБВт,

М=-52,364 – (-110)= 57,64 дБ.

 

 

 

 

 

 

`

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6 – Погонные потери радиосигнала в газах атмосферы

 

 

 

 

 

 

7 Проверочный расчет устойчивости связи на РРЛ

  7.1 Расчет устойчивости связи на АРРЛ

Допустимый процент  времени перерывов связи 0,1% задан  для гипотетической эталонной цепи длиной 2500 км, поэтому для заданной длины РРЛ L (в км) допустимый процент времени перерывов связи:

 

.

 

Неустойчивость связи  на i-м пролете:

T_i = T_0i (V_min) + T_иi (V_min) + T_дi (V_min),%,

 

где T_0i – неустойчивость связи из-за экранирующего действия препятствий (в данном случае можно принять T_0i = 0);

T_иi – неустойчивость связи из-за интерференции прямой волны и волн, отраженных от поверхности Земли и от слоистых неоднородностей тропосферы;

T_дi – неустойчивость связи из-за ослабления энергии радиоволн в гидрометеорах (считается только для частоты f ≥ 8 ГГц), T_дi=0.

Неустойчивость связи  из-за интерференции прямой и отраженной волн определяют по формуле:

 

,%,

 

где V_min – минимально допустимый множитель ослабления в разах, т.е.

V_min = 10^{0,05 Vmin} =10^{0,05∙ (-36,87)}=14,34∙10^-3 ;