Выбираем g наибольшую, т.к. в этом случае происходит наибольшее закрытие трассы. Худшие условия наблюдаются в зимние месяцы.

Расчёт высоты антенн

Высокие технические характеристики современной аппаратуры цифровых РРЛ при правильном выборе профилей пролета позволяют пользоваться упрощенной методикой для определения просветов на интервалах линии связи и, следовательно, высот подвеса антенн. Основным критерием, является свободная первая зона Френеля.

Радиус первой зоны Френеля:

R₀ – длина пролета, 13км

k– относительная координата наивысшей точки на трассе, k = 0,4

f₀=14,925 – рабочая частота, ГГц

Исходя из того, что стоимость опоры антенны увеличивается в геометрической прогрессии с увеличением её высоты, нужно строить опоры минимально возможной высоты. Минимальной стоимости можно добиться строя антенны примерно равной высоты (h₁=h₂).

G -коэффициент усиления (дБ)

G = 20 lg (D) + 20 lg (f) + 17.5

D – диаметр антенны, м

f - рабочая частота, ГГц

При заданной длине пролета R₀ = 13 км для работы радиорелейной линии могут быть выбраны следующие диапазоны рабочих частот:15 ГГц, 18 ГГц, 23 ГГц и 27 ГГц.

Произведем расчет Rф и G1 рабочей частоты каждого из диапазонов.

Пример расчета: Диапазон 15 (14,5-15,35)

f0 = 14,925 ГГц ; R0 = 13 км; k = 0.4; D = 0,6 м

G = 20 lg (0.6) +20 lg (14,925)+17.5 = 36,54 (дБ)

Результаты расчетов приведены в таблице:

Диапазон, ГГц

f0,ГГц

Rф,м

Диаметр антены D,м

Коэффициент усиления G,дБ

14,5-15,35

14,925

6,458335

0,6

36,54131

1,2

42,56191

1,8

46,08374

17,7-19,7

18,7

5,76975

0,6

38,49986

1,2

44,52046

1,8

48,04228

21,2-23,6

22,4

5,271737

0,3

34,04739

0,6

40,06799

1,2

46,08859

25,25-27,5

26,375

4,858269

0,3

35,46627

0,6

41,48687

1,2

47,50747

Таблица данных для построения профиля.

К	Rx, км	Xg_{0, М}	Xg_{ЗИМА, М}	Высота без учёта МП при g=0, м	Высота без учёта МП при g зимой, м	Высота с учётом МП при g=0, м	Высота с учётом МП, при g зимой,м
0	0	0,00	0,00	65	65,00	65,00	65,00
0,1	1,3	1,19	2,46	5	7,46	6,19	7,46
0,2	2,6	2,12	4,38	20	24,38	22,12	44,38
0,3	3,9	2,79	5,75	40	45,75	42,79	65,75
0,4	5,2	3,18	6,57	40	46,57	43,18	66,57
0,5	6,5	3,32	6,84	35	41,84	38,32	41,84
0,6	7,8	3,18	6,57	40	46,57	43,18	46,57
0,7	9,1	2,79	5,75	45	50,75	47,79	56,75
0,8	10,4	2,12	4,38	50	54,38	52,12	60,38
0,9	11,7	1,19	2,46	30	32,46	31,19	32,46
1	13	0,00	0,00	30	30,00	30,00	30,00

Расчет уровней сигналов на интервале РРЛ

Качество работы линии связи определяется уровнем сигнала на входе приемника и возможными отклонениями этого уровня при замираниях. На диаграмме уровней видно, что сигнал излучается передатчиком с уровнем , проходит через разделительный фильтр (РФ), в котором уровень падает за счет потерь и поступает через фидер в передающую антенну с коэффициентом усиления . За счет потерь в фидере уровень сигнала еще уменьшится, а в передающей антенне увеличится на величину . При распространении сигнала по интервалу РРЛ (протяженностью , на рабочей частоте ) уровень сигнала упадет за счет ослабления свободного пространства, потерь в газах атмосферы и некоторых дополнительных потерь. Общее ослабление сигнала за счет этих причин может достигнуть 130-140 дБ и больше. В приемной антенне уровень сигнала увеличится на величину , затем уменьшится в приемной фидерной линии, в разделительном фильтре и поступит на вход приемника с уровнем . Это значение получается в отсутствии замираний сигнала на пролете РРЛ. Запас на замирания ( ) является разницей между пороговым значением уровня сигнала на входе приемника и пороговым значением , которое определяется из параметров конкретной аппаратуры цифровых РРЛ для заданной величины ( или ). Уровень сигнала на входе приемника ( , дБ)

где - уровень мощности передатчика,

, - коэффициенты усиления приемной и передающей антенн,

- ослабление сигнала в свободном пространстве,

где – рабочая частота, ГГц

– длина пролета, км

, -ослабление сигнала в фидерных линиях,

- ослабление сигнала в атомах кислорода и молекулах воды, имеющейся в составе

атмосферы,

- ослабление сигнала в разделительных фильтрах,

- дополнительные потери, складывающиеся из потерь в антенных обтекателях

и потерь от перепада высот приемной и передающей антенн

При большом диаметре антенн соединение производится коротким отрезком гибкого волновода, потери в котором дБ.

- определяется из параметров аппаратуры. Но при моноблочной конструкции, данные на уровень мощности передатчика и пороговые значения уровня сигнала на входе приемника часто относятся к точкам, соответствующим уровням на антенном волноводном соединителе (другими словами, в значения уровней уже заложены потери в разделительных фильтрах). В этих случаях величина потерь . При разнесённой конструкции приёмопередатчиков и антенн потери в РФ составляют 4 - 5 дБ.

- определяется в разделе 8.

Пример расчета: Диапазон 15 ГГц (14.5 – 15.35 ГГц)

ГГц; км; ; м

дБ

Аппаратура Радиан-15 P_пд = 26 дБм; P_пор = -83 дБм

дБ

при (рассчитано далее)

-46,13 дБ

7. Расчет запаса на гладкие замирания

К гладким относятся интерференционные замирания, не изменяющие частотную характеристику цифрового ствола. Запас на гладкие замирания

где - пороговый уровень сигнала на входе приемника при (определяется из параметров аппаратуры). Значения , удовлетворяющие условию , отмечены в таблице цветом.

Пример расчета: Диапазон 15 ГГц (14.5 – 15.35 ГГц)

8. 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. 1, показатели неготовности складываются из ,

где - неготовность линии связи из-за влияния гидрометеоров (дождей),

- неготовность линии связи из-за закрытия трассы (влияние субрефракции),

- аппаратурная ненадежность,

- ошибки обслуживающего персонала,

- 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. Доли составляющих причин, приводящих к неготовности ЦРРЛ, нужно согласовывать с заказчиками расчетов и фирмами-производителями аппаратуры.

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 является естественным пределом для радиосистем связи.

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. Погонные потери (дБ/км) в атомах кислорода:

где - 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)

где - концентрация водяных паров в атмосфере, г/м (обычно ).

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

где - температура воздуха зимой.

Температура выбрана –25, так как на Украине и в Воронежской области зима достаточно мягкая.

Полные потери в газах атмосферы можно найти, умножив погонное ослабление на протяженность интервала линии связи.

Пример расчета: Диапазон 15 ГГц (14.5 – 15.35 ГГц)

ГГц; км;

дБ/км

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:

, где – интенсивность осадков, равная 47 мм/час (выбираем кривую 3),

и - коэффициенты, которые определяются по следующим формулам:

вертикальная поляризация

горизонтальная поляризация

Пример расчета:

ГГц,

fo	14.425 ГГц	18.7 ГГц	22.4 ГГц	26.375 ГГц
av	1.13	1.081	1.049	1.021
bv	0.033	0.058	0.09	0.128
yd	2.56	3.697	5.035	6.525
ah	1.154	1.115	1.079	1.046
bh	0.036	0.064	0.1	0.143
yd	3.046	4.646	6.305	8.028
A	22,604	39,739	53,825	59,576

Для дальнейших расчетов берем вариант с наибольшим погонным затуханием в дождевых образованиях (работа в критических условиях), т.е. при горизонтальной поляризации.

Эффективная протяженность дождевого образования, определяется по эмпирической формуле:

где - интенсивность дождя, который идет в данной местности в течение 0,01% времени.

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

где ,
- протяженность интервала линии связи, км.

Процент времени ( ), в течение которого уровень сигнала на входе приемника на пролете линии связи станет меньше порогового значения для коэффициента ошибок (что соответствует составляющей показателя неготовности линии связи) определяется следующим выражением:

где - запас на замирания для .

Далее сравним с нормой показателя неготовности

При км

Пример расчета:

км; ; ; ; =38,86

дБ

, следовательно требования на проектирование РРЛ не удовлетворяются.

Аппаратура	f ГГц	Pпд	Рпор	Pпр	Тд % для антены D=0.3	Тд % для антены D=0.6	Тд % для антены D=1.2
GlobeStar 15	14.5-15.4	17	-83	-43,0985		5,57E-03	1,89E-03
	14.5-15.4	26	-83	-34,0985		2,42E-03	9,56E-04
MINI-LINK 15MK	14.5-15.35	16	-79	-44,0985		9,61E-03	2,87E-03
Радиан 15	14.4-15.35	20	-83	-40,0985		4,15E-03	1,49E-03
		20	-80	-40,0985		5,57E-03	1,89E-03
		26	-83	-34,0985		2,42E-03	9,56E-04
		26	-80	-34,0985		3,15E-03	1,19E-03
MINI-LINK 15-C	14.5-15.35	18	-81	-42,0985		6,18E-03	2,05E-03
		25	-81	-35,0985		3,15E-03	1,19E-03
MINI-LINK 15-E	14.6-15.35	18	-84	-42,0985		4,56E-03	1,61E-03
		18	-81	-42,0985		6,18E-03	2,05E-03
		25	-84	-35,0985		2,42E-03	9,56E-04
		25	-81	-35,0985		3,15E-03	1,19E-03
DMR 18	17.7-19.7	18	-80	-42,0985		2,09E-02	8,64E-03
		20	-80	-40,0985		1,77E-02	7,60E-03
CITYLINK 155 32 TCM/18	17.7-19.7	17	-75,5	-43,0985		3,43E-02	1,26E-02
		21	-75,5	-39,0985		2,37E-02	9,53E-03
DRS 155	17.7-19.7	18	-73	-42,0985		3,99E-02	1,40E-02
	22,0-23,6	18	-73	-42,0985	2,28E-01	5,97E-02
DMR 23	21.2-23.6	15	-79	-45,0985	1,52E-01	4,64E-02
		17	-79	-43,0985	1,20E-01	3,97E-02
		20	-79	-40,0985	8,71E-02	3,19E-02
MINI-LINK 23-C	21.6-23.6	20	-80	-40,0985	7,89E-02	2,97E-02
MINI-LINK 23-E	21.6-23.6	20	-83	-40,0985	5,99E-02	2,43E-02
		20	-80	-40,0985	7,89E-02	2,97E-02
CITYLINK 155 32 TCM/23	21,2-23,6	16,5	-75	-43,5985	2,12E-01	5,71E-02
		20,5	-75	-39,5985	1,27E-01	4,12E-02
MINI-LINK 26-C	24,5-26,5	10	-79	-50,0985	2,49E-01	8,95E-02
		13	-79	-47,0985	1,70E-01	6,89E-02
MINI-LINK 26-E	24,5-26,5	10	-82	-50,0985	1,70E-01	6,89E-02
		10	-79	-50,0985	2,49E-01	8,95E-02
		18	-82	-42,0985	7,63E-02	3,79E-02
		18	-79	-42,0985	1,00E-01	4,67E-02

Требование выполняется для 2 вариантов.

9. Расчет вероятности появления интерференционных замираний

Интерференционные замирания приводят к достаточно быстрым изменениям коэффициента ошибок в ЦРРЛ (единицы и доли секунд), поэтому они влияют на показатели качества линии связи по ошибкам (ПКО). В общем случае, ПКО складывается из двух основных компонент:

где и - влияние гладких и частотно-селективных интерференционных замираний, соответственно.

Как показывает практика, учет влияния частотно-селективных замираний необходимо проводить только при протяженности пролетов линии связи более 20 км и при скоростях работы более 50 Мбит/с.

Вероятность появления гладких интерференционных замираний определяются в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т 338-4:

где - климатический фактор,

, и = коэффициенты,

- фактор условий земной поверхности.

В разных климатических зонах наблюдаются весьма большие различия при выборе величин, входящих в формулу.

Фактор влияния условий земной поверхности ( ), учитывающий наличие отраженных волн от поверхности Земли, принимается равным единице, т.к. пролет можно отнести к разряду пересеченных. К ним относятся пролеты, в которых отражением от поверхности можно пренебречь из-за неровностей поверхности отражения, превышающими удвоенную величину критического просвета. Но, при экранировании отраженной волны или при малых значениях коэффициентов отражения (например, в случае отражении от поверхности леса).

Расчетное значение параметра СПС:

Сравним с нормой .

Пример расчета:

км, ГГц, , , ,

, что достаточно для выполнения нормы.

Аппаратура	f, ГГц	Pинт	, дБ	, %	Тд % для антены D=1.2
GlobeStar 15	14.5-15.4	7,99	48,9		9,56E-04
Радиан 15	14.5-15.4	7,99	48,9		9,56E-04

После определения сильно поражённых секунд, при наших данных мы можем использовать всего 2 типа аппаратуры.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 602; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!