Расчет параметров цифровых РРЛ работающих в диапазонах частот выше 10 ГГц

8.1. 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

8.2. 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.

 

 

10. Расчет  множителя ослабления на интервале  РРЛ

 

Множитель ослабления учитывает влияние поверхности Земли и окружающей тропосферы на распространение радиоволн. Его можно определить следующим образом:

,

где - напряженность поля в точке приема,

      - напряженность поля в свободном пространстве.

В диапазоне  СВЧ при сравнительно больших  высотах антенн множитель ослабления не зависит от электрических параметров огибаемой волной сферы, а определяется параметром , включающим геометрические характеристики трассы:

,

где – относительная координата наивысшей точки профиля, равная 0,8,

       и - параметры среды, аппроксимирующей препятствие.

      

     - протяженность интервала линии связи, км.

Величина  определяется непосредственно из профиля интервала (Рис. 8) и в диапазоне дециметровых и сантиметровых волн равна расстоянию между точками пересечения препятствия, отстоящей от вершины препятствия на высоту .

Определим левую границу:

,

где - высота зазора, которая осталась от при субрефракции.

Правую  границу найдём по формуле

Пример  расчета: ,

 

 

Следовательно рабочая зона в пределах  от -0,301 до 1,151.

 

 

11. Заключение

 

Задачей данного  курсового проекта был расчет параметров цифровых радиорелейных  линий и выбор аппаратуры при  заданных длине пролета, скорости работы системы, климатического района и необходимого качества линии связи.

В результате проведенных  расчетов происходил отбор возможных  вариантов в соответствии с критериями выбора , , нормам по ПНГ и СПС, а также с точки зрения экономической целесообразности. В результате в качестве решения выбрано:

Диапазон 15 ГГц

Аппаратура  Радиан 15               дБм

                                                       дБм

                                                       Модуляция: 4ОФМ

                                                        Скорость 

Диаметр антенн 1,2 м

 дБ