На начальную страницу     В начало учебного пособия      Назад     Вперед

7. РАСЧЕТ ВЛИЯНИЯ АТМОСФЕРЫ И ГИДРОМЕТЕОРОВ НА РАБОТУ ЦРРЛ

    Известно, что гидрометеоры оказывают сильное влияние на работу линий связи при частотах выше 6 ГГц (без учета экологических условий, приводящих к проявлению их экранирующих свойств и на более низких частотах).
    Ослабляющее  действие гидрометеоров оказывает достаточно длительное влияние на качество работы систем связи, ухудшая показатель неготовности (ПНГ). Как показано в разд. 2, показатели неготовности складываются из
ПНГ = ПНГд + ПНГс + ПНГа + ПНГп + ПНГэ,                                                          (7.1)
где ПНГд - неготовность линии связи из-за влияния гидрометеоров (дождей),
      ПНГс - неготовность линии связи из-за закрытия трассы (влияние субрефракции),
      ПНГа - аппаратурная ненадежность,
      ПНГп - ошибки обслуживающего персонала,
      ПНГэ - неготовность линии связи из-за влияния промышленных атмосферных метеоров (экологические причины).
    На влияние гидрометеоров необходимо относить 70-80 % их норм на ПНГ, так как остальная часть приходится на нарушения работоспособности линии связи при отказах аппаратуры, ошибках обслуживающего персонала и неблагоприятной экологической обстановки. Это справедливо для случаев, когда вероятность закрытия трассы РРЛ стремится к 0. В противном случае, доля влияния гидрометеоров должна быть еще меньше. В принципе, доли составляющих причин, приводящих к неготовности ЦРРЛ, нужно согласовывать с заказчиками расчетов и фирмами-производителями аппаратуры.
    В случае работы аппаратуры на частотах до 10 ГГц, учет влияния дождей можно проводить по методике, показанной в  [1, стр. 284-292].
    Основными факторами, определяющими работоспособность систем радиосвязи в диапазонах частот выше
10 ГГц, являются потери в гидрометеорах и газах атмосферы. С увеличением рабочих частот эти потери стремительно растут. Суммарные погонные величины ослабления сигнала могут достигать 40 дБ/км при
f = 60 ГГц. Таким образом, частота 60 ГГц естественно ограничивает протяженности пролетов 1 - 3 км и поэтому в ряде стран этот диапазон (и более высокочастотные диапазоны) являются безлицензионными, разрешенными для свободного использования..

Учет атмосферных потерь

    Атмосферные потери, в основном, складываются из потерь в атомах кислорода и в молекулах воды. Практически полная непрозрачность атмосферы для радиоволн наблюдается на частоте 118.74 ГГц (резонансное поглощение в атомах кислорода), а на частотах больше 60 ГГц погонное затухание превышает 15 дБ/км. Ослабление в водяных парах атмосферы зависит от их концентрации и весьма велико во влажном теплом климате и доминирует на частотах ниже 45 ГГц. Потери в газах атмосферы можно определить из графика прил.2. Для компьютерных расчетов можно воспользоваться аналитическими выражениями, приведенными ниже.
    Погонные потери (дБ/км) в атомах кислорода
,                                                   (7.2)
где f рабочая частота, ГГц.
    Формула справедлива для рабочих частот ниже 57 ГГц, при нормальном атмосферном давлении и при температуре воздуха  +15 град. С.
    Погонные потери в водяных парах (дБ/км)
 
,                                 (7.3)
где r - концентрация водяных паров в атмосфере, г/м3 (обычно r = 7.5 г/м3 ).

    Суммарные погонные потери (дБ/км) при температуре, отличной от 15 град. С:

 gtot = [1-(t - 15) 0.01] go + [1-(t - 15) 0.06] gw,                                                  (7.4)
где t - температура воздуха в град. С.
    Полные потери в газах атмосферы можно найти, умножив погонное ослабление на протяженность интервала линии связи.

Влияние гидрометеоров.

    К гидрометеорам относятся дожди, снег, град, туман и пр. Влияние гидрометеоров заметно уже при частотах больше 8 ГГц, а в неблагоприятных экологических условиях (при наличии в атмосферных осадках металлизированной пыли, смога, кислот или  щелочей) и на значительно более низких частотах.
Методика учета влияния гидрометеоров на показатели неготовности линии связи основывается на расчете ослабления сигнала в атмосферных осадках, вероятность появления которых в данной местности равна 0.01%.
    Погонное затухание в дождевых образованиях определяется по  формуле:
 gд = b J a, дБ/км,                                                                                     (7.5)
где J - интенсивность осадков (мм/час),
b и a  - коэффициенты, которые вычисляются по следующим формулам:

        вертикальная поляризация

 av = a0v + a1v (ln f )-1 + a2v (ln f )-3 + a3v (ln f )-5 ,                                                 (7.6)
где  a0v  = -2.125, a1v = 16.48,  a2v  = -87.9, a3v  = 232.2.
bv = exp [b0v + b1v (ln f ) + b2v (ln f )2 ],                                                            (7.7)
где b0v = - 12.39, b1v  = 4.1, b2v  = - 0.288,

    горизонтальная поляризация

 ah = a0h + a1h (ln f )-1 + a2h (ln f )-3 + a3h (ln f )-5,                                                (7.8)
где  a0h = - 1.761, a1h = 13.81, a2h = - 62.77, a3h = 142.
 bh = exp [b0h + b1h (ln f ) + b2h (ln f )2 ],                                                            (7.9)
где b0h = - 12.76, b1h = 4.365, b2h  = - 0.324.

    Эффективная протяженность дождевого образования, определяется по формуле:

                                                                                                  Rэфф = Ro * kд,                                                                                  (7.10)
где kд - коэффициент пространственной неравномерности дождя, который находится из следующего графика:

 ,


    Ослабление сигнала (дБ), к которому приводит дождь данной интенсивности:

 A = gд Rэфф, дБ.                                                                           (7.11)
     Процент времени Tд, в течение которого уровень сигнала на входе приемника на пролете линии связи станет меньше порогового значения для коэффициента ошибок 10-3 (что соответствует составляющей показателя неготовности линии связи) определяется по методике, представленной здесь.
 
 
Хостинг от uCoz