Оценка ослабления радиосигнала по методу идеальной радиопередачи с учетом влияния земной поверхности | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Курангышев А. В., Дедушкин А. В., Казначеев А. В. Оценка ослабления радиосигнала по методу идеальной радиопередачи с учетом влияния земной поверхности // Молодой ученый. — 2016. — №3. — С. 131-133. — URL https://moluch.ru/archive/107/25610/ (дата обращения: 14.08.2018).

 

В статье представлен упрощенный метод распространения сигнала в свободном пространстве с учетом влияния земной поверхности. Произведен приблизительный расчет потерь сигнала радиовещательной станции при распространении от г. Казань до поселка Бутыри.

Ключевые слова: формула идеальной радиопередачи, ослабление сигнала, дополнительное ослабление, множитель ослабления, профиль трассы, открытая трасса.

 

В настоящее время крупные города насыщены источниками электромагнитного излучения, основными из которых являются телевизионные и радиовещательные передающие станции, базовые станции систем сотовой связи. В связи с этим возникает необходимость оценить зону обслуживания передающих станций c учетом профиля земной поверхности.

При решении задач распространения радиоволн применяют различные модели оценки высокочастотных колебаний. Самой простейшей моделью является модель распространения в свободном пространстве. Но она используется только в тех случаях, когда на пути распространения радиоволн нет никаких препятствий, даже земной поверхности [1].

Оценка ослабления сигнала происходит сравнением напряженности поля или мощности сигнала на передающей и приемной сторонах. Действующее значение напряженности поля в точке приема определяется по следующей формуле:

, мВ/м,(1)

где -коэффициент направленного действия (КНД) передающей антенны; R-расстояние между передатчиком и приемником- в километрах; -мощность передатчика- в киловаттах.

В общем случае, выражение для мощности сигнала на входе приемника без учета потерь в фидере и влияния трассы распространения можно представить следующим образом:

, Вт, (2)

где  — коэффициент направленного действия (КНД) приемной антенны;

-длина волны.

Выражение (2) часто называют формулой идеальной радиопередачи. Исходя из выражения, легко понять, что среда никак не влияет на процесс распространения волны, а мощность сигнала на входе приемника определяется протяженностью радиолинии и используемыми техническими средствами [2].

Основное ослабление сигнала рассчитывается через десятичный логарифм:

; (3)

При распространении радиоволн в реальных условиях возникает дополнительное ослабление напряженности поля (или мощности) по отношению к ослаблению в свободном пространстве, которое обусловлено влиянием земли, включая профиль местности, и атмосферы [3]. Он характеризуется множителем ослабления и его расчет начинается с построения профиля трассы (рис.1). Профиль трассы представляет собой вертикальный разрез местности от точки передачи до точки приема (или до центра небольшой зоны приема), включая предметы, находящиеся на местности. Строится он следующим образом. Через точки установки антенн А и В проводят линию визирования. Расстояние между линией визирования и наиболее высокой точкой профиля называют просветом и обозначают через H. Значение просвета считается положительным (открытая трасса), если линия визирования проходит выше наиболее высокой точки профиля, и отрицательным (закрытая трасса), когда эта линия пересекает профиль. При H=0 линия визирования касается самой высокой точки профиля (полуоткрытая трасса).

C:\Users\Кобра\Desktop\Clip2net_160116133711.png

Рис. 1. Профиль открытой трассы

 

Расчет множителя ослабления на открытой трассе выражается из следующего соотношения:

(4)

где Ф-модуль коэффициента отражения волны от земной поверхности. Как правило, для холмистых местностей, берут равной 0.75–0.8;

-разность хода прямой и отраженной волн, выражаемое через просвет Н:

где отношение расстояния до точки с минимальным просветом к расстоянию между передающей и приемной антеннами.

Предположим, нужно передать сигнал радиовещательной станции из г. Казань в поселок Бутыри. Передающая и приемная антенны расположены на высотах 100 и 10 метров соответственно и работают на средней частоте МГц. Коэффициент направленного действия передающей антенны равна 5, приемной-1. Мощность эффективного излучения базовой станции Вт. Найдем суммарное значение потерь F сигнала на пути распространения, если считать, что расстояние между приемопередатчиками 45 км.

Рассчитаем основную мощность сигнала на стороне приема.

Тогда основные потери будут равны:

=66 дБ.

Для расчета дополнительного ослабления, который будет складываться с основным, построим профиль местности между г. Казань и поселком Бутыри с помощью специальной программы. На профиле местности условно отметим точки расположения антенн и проведем линию визирования (рис.2).

C:\Users\Кобра\Desktop\Clip2net_160116144129.png

Рис. 2. Профиль местности между г. Казань и пос. Бутыри

 

Разность хода прямой и отраженной волн:

Рассчитаем возможное дополнительное ослабление на открытой трассе:

Следовательно, общие потери в точке приема можно определить как сумму основных и дополнительных потерь:

Отсюда получаем, что мощность в точке приема с учетом потерь:

В результате проделанной работы, проведен анализ характерного ослабления сигнала радиовещательной сети на радиолинии по методу идеальной радиопередачи с учетом влияния земной поверхности. Расчет был произведен на частот 75 МГц. Как правило, модель используются для предсказания распространения волн на простых трассах. Но с учетом множителя ослабления (дополнительные вносимые потери за счет неидеальности земной поверхности и объектов, встречающихся на пути распространения), модель может быть использована для любых трасс распространения сигналов.

 

Литература:

 

  1.      Г. П. Грудинская, Распространение радиоволн. — М.: Высшая школа, 1975. — 280 с.
  2.      Л. К. Андрусевич, А. А. Ищук, К. А. Лайко, Антенны и распространение радиоволн: учебник для вузов, Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006.-396 с.
  3.      М. Г. Локшин, А. А. Шур, А. В. Кокорев, Р. А. Краснощеков, Сети телевизионного и звукового ОВЧ ЧМ вещания: Справочник– М.: Радио и связь, 1988. — 144 с.
  4.      В. Г. Гавриленко, В. А. Яшнов. Распространение радиоволн в современных системах мобильной связи. Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, Радиофизический факультет, Кафедра радиоастрономии и распространения радиоволн, Нижний Новгород, 2003, –148 с.
Основные термины (генерируются автоматически): земная поверхность, линия визирования, открытая трасса, казань, профиль местности, мощность сигнала, свободное пространство, приемная антенна, идеальная радиопередача, направленное действие.


Ключевые слова

формула идеальной радиопередачи, ослабление сигнала, дополнительное ослабление, множитель ослабления, профиль трассы, открытая трасса.

Похожие статьи

Особенности распространения радиоволн на космических линиях...

Ослабление сигнала в Земной атмосфере и межзвездном газе.

Основные потери определяются ослаблением в свободном пространстве из-за

В результате этого сигнал, принятый линейно поляризованной антенной испытывает поляризационные замирания.

Выбор оптимальных технических параметров передающей...

- Мощность передатчика ; - Высота подвеса передающей антенны над уровнем земли

где – среднее значение высотных отметок местности на профиле интервала на расстоянии от 3 до

Напряжённость поля сигнала в свободном пространстве рассчитывается по формуле. (6).

Зависимость дальности обнаружения целей радиолокационных...

К.п.д. приемно-передающего тракта η. Коэффициент потерь по мощности на обработку сигнала в устройствах БРЛС Ln = 3 (дБ)

Коэффициент направленного действия приемной антенны G2=0,45. Постоянная Больцмана k = Дж/град.

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны...

Антенна земной станции наводилась по максимуму сигнала, принимаемого со спутника.

Для этого изменялась мощность сигнала передачи ЗС с шагами через 1 дБ, 5 дБ и 10 дБ.

Угол места ЗС: − Определить коэффициент направленного действия антенны по формуле (3)...

Особенности распространения радиоволн на линиях...

Ключевые слова:дифракция, антенна, множитель ослабления, дифракционный метод, профиль трассы.

В случае «а», трасса открыта ( ), а в случае «б»- закрыта.

В пункте приема мощность сигнала будет рассчитываться следующим образом

Основы радиолокации в современном мире | Статья в журнале...

время суток, сигнал, радиолокатор, пространство, принимающая антенна, отраженный сигнал, окружающая среда, вид радиолокации, активный вид радиолокации, предыдущий вид, земная поверхность...

Расчет энергетических характеристик радиорелейной линии...

Потери распространения радиосигнала L0, Дб, в свободном пространстве на интервале длиной R

Температура воздуха t, °C для данной местности (июль, август): 27,4°C.

= 0.0174. Расчет запаса на замирание: PПРМ=12,426 дБВт-мощность сигнала на входе приемника

Алгоритм UCA Root Rare для задач пеленгования источников...

где — вектор направлений, размером ; — матрица отклика ОКАР в пространстве элементов, размером , состоящая из векторов отклика

Также показано, что при малом радиусе антенной решётки ( ) смещение оценок составляет не менее даже при отношении сигнал‑шум 40–50 дБ.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Особенности распространения радиоволн на космических линиях...

Ослабление сигнала в Земной атмосфере и межзвездном газе.

Основные потери определяются ослаблением в свободном пространстве из-за

В результате этого сигнал, принятый линейно поляризованной антенной испытывает поляризационные замирания.

Выбор оптимальных технических параметров передающей...

- Мощность передатчика ; - Высота подвеса передающей антенны над уровнем земли

где – среднее значение высотных отметок местности на профиле интервала на расстоянии от 3 до

Напряжённость поля сигнала в свободном пространстве рассчитывается по формуле. (6).

Зависимость дальности обнаружения целей радиолокационных...

К.п.д. приемно-передающего тракта η. Коэффициент потерь по мощности на обработку сигнала в устройствах БРЛС Ln = 3 (дБ)

Коэффициент направленного действия приемной антенны G2=0,45. Постоянная Больцмана k = Дж/град.

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны...

Антенна земной станции наводилась по максимуму сигнала, принимаемого со спутника.

Для этого изменялась мощность сигнала передачи ЗС с шагами через 1 дБ, 5 дБ и 10 дБ.

Угол места ЗС: − Определить коэффициент направленного действия антенны по формуле (3)...

Особенности распространения радиоволн на линиях...

Ключевые слова:дифракция, антенна, множитель ослабления, дифракционный метод, профиль трассы.

В случае «а», трасса открыта ( ), а в случае «б»- закрыта.

В пункте приема мощность сигнала будет рассчитываться следующим образом

Основы радиолокации в современном мире | Статья в журнале...

время суток, сигнал, радиолокатор, пространство, принимающая антенна, отраженный сигнал, окружающая среда, вид радиолокации, активный вид радиолокации, предыдущий вид, земная поверхность...

Расчет энергетических характеристик радиорелейной линии...

Потери распространения радиосигнала L0, Дб, в свободном пространстве на интервале длиной R

Температура воздуха t, °C для данной местности (июль, август): 27,4°C.

= 0.0174. Расчет запаса на замирание: PПРМ=12,426 дБВт-мощность сигнала на входе приемника

Алгоритм UCA Root Rare для задач пеленгования источников...

где — вектор направлений, размером ; — матрица отклика ОКАР в пространстве элементов, размером , состоящая из векторов отклика

Также показано, что при малом радиусе антенной решётки ( ) смещение оценок составляет не менее даже при отношении сигнал‑шум 40–50 дБ.

Задать вопрос