Проектирование РРЛ Этапы проектирования РРЛ 1)

Проектирование РРЛ

Этапы проектирования РРЛ 1) Определение частот (получение разрешения, оценка ЭМС) 2) Выбор трассы (места расположения станций, учет рельефа местности) 3) Определение высоты подвеса антенн (построение профиля пролета) 4) Выбор оборудования (технические характеристики, обслуживание) 5) Проверка устойчивости связи (выполнение норм по ошибкам) 6) Монтаж оборудования, ввод в эксплуатацию

Трасса на топографической карте

Построение профиля пролета

H 0 = √ [ R 0 ×λ×kj×(1 - kj)/3] , где R 0 – длина пролета; kj = Rj/R 0 – относительная координата точки препятствия; Rj – расстояние до точки препятствия. Пролет относится к пересеченным, если высоты неровности земной поверхности Δhi ≥ 2 H 0.

Zj, м = 10³ R 0² kj (1 -kj)/2 a, где R 0 в км; a=6370 км – радиус Земли; H (0) – просвет на пролете при отсутствии рефракции; ΔH (ĝ+ σ ) – среднее значение изменения просвета за счет рефракции , существующее в течение 80% времени (ĝ σ –соответственно , среднее значение и стандартное отклонение вертикального градиента диэлектрической проницаемости тропосферы);

H (ĝ + σ ) – просвет на пролете, существующий в течение 80% времени, который, как правило, берут равным H 0. ΔH(ĝ+σ) = -R 0² (ĝ + σ) kj (1 -kj)/4; H(ĝ +σ) = H(0) + ΔH(ĝ +σ).

Выбор высоты подвеса антенн M D Y О N Z C

Порядок следующий: - определяют H 0 ; - определяют ΔH(ĝ+σ); - определяют H(0); - на профиле пролета от критической точки М откладывают в масштабе H(0); - через верхнюю точку отрезка H (0) проводят луч, соединяющий антенны; - высоты подвеса антенн определяют с помощью формул: h 1 = ON+OM+H(0) – CD; h 2 = ON+OM+H(0) – ZY.

Оптимизация высоты подвеса антенн

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СВЯЗИ Этот расчет заключается в определении процента времени ухудшения качества связи на РРЛ из-за глубоких замираний сигнала ТΣ и устойчивость связи оценивается по выполнению неравенства: TΣ ≤ Tдоп (допустимая вероятность ухудшения качества связи на данной РРЛ в соответствии с нормами ITU-R).

Причины, приводящие к неготовности аппаратуры: · экранирующее влияние препятствия при субрефракции; · влияние гидрометеоров (учитывается при частотах выше 5 ГГц); · влияние промышленных атмосферных метеоров (экологические факторы); · ненадежность аппаратуры; · ошибки обслуживающего персонала.

Неготовность аппаратуры такое состояние участка ЦРРЛ, при котором в течение десяти секундных интервалов, следующих подряд, имеет место хотя бы одно из событий: - пропадание сигнала (потеря синхронизации); - коэффициент ошибок koш = Nош / N > 10 -5, где N - число переданных символов, Nош - число ошибочно принятых символов.

AR+UR=1 AR=1 -{(T 1+T 2 -Tb)/Te} AR=99, 7% От 99, 5% до 99, 9% Линии связи высокого качества UR 0. 3 L / 2500 Линии связи среднего качества 1 класс UR <= 0, 03% L =280 км 2 класс UR <= 0, 05% L =280 км 3 класс UR <= 0, 05% L =50 км 4 класс UR <= 0, 1% L =50 км Линии связи локального качества UR <= 0. 01 -1

Интерференция - неоднородности ионосферы; - поверхность Земли Пролет пересеченный h <= 2 H 0 R 0

Причины, приводящие к повышению количества ошибок интерференционные замирания сигнала на интервале ЦРРЛ. Гладкие замираниям - замирания, которые не искажают частотную характеристику системы связи. Частотно-селективные замирания влияют на АЧХ ствола РРЛ, вносят различные ослабления на разных частотах. Эти замирания необходимо учитывать при полосе пропускания ВЧ ствола больше 10 -15 МГц.

Показатели качества по ошибкам системы связи относятся к тем промежуткам времени, в течение которых система находится в состоянии готовности • Блок с ошибками (ЕВ) - блок, в котором один или несколько битов ошибочны. • Секунда с ошибками (ES) - один секундный интервал, содержащий один или несколько блоков с ошибками или, по крайней мере, один дефект. Дефект -регистрируется, когда плотность аномалий достигла уровня, при котором нарушается способность объекта исполнять требуемую функцию, или получена информация об аварийном состоянии. • Секунда со значительным количеством ошибок (SES) - один секундный интервал, содержащий 30% блоков с ошибками или, по крайней мере, один дефект. SES является подмножеством ES. Параметры качества по ошибкам • Коэффициент секунд с ошибками (ESR) - отношение ES к общему количеству секунд в период готовности за время интервала измерений. • Коэффициент секунд со значительным количеством ошибок (SESR) - отношение SES к общему количеству секунд в период готовности за время интервала измерений.

Показатели качества по ошибкам Линии связи высокого качества SESR 0. 054% L / 2500 Линии связи среднего 1 класс SESR 0. 006% качества Lсекции = 280 км 2 класс SESR 0. 0075% Линии связи среднего 3 класс SESR 0. 002% качества Lсекции = 50 км 4 класс SESR 0. 005% Линии связи локального качества SESR 0. 015%

Тпр(Vмин)=То(Vмин)+Тинт(Vмин)+Тд(Vмин) То – учитывает экранирующее действие препятствия; Тинт – учитывает интерференцию прямого и отраженного лучей (явление мног олучевого распространения) , отражения радиоволн от Земли учитывают , как правило , лишь при слабопересеченных пролетах; Тд – ослабление сигнала из-за дождей.

Замирания вследствие много лучевого распространения Тинт B С Тинт=Ккр·Q·f ·Rо· 10 -Ft/10 , где Ккр - коэффициент , учитывающий влияние климата и рельефа местности; Q – учет других параметров трассы; B, C- учет региональных эффектов; f – частота (ГГц); Ro – длина трассы (км);

Расчет запаса на замирание проводится по формуле: Ft, д. Б = SG+GПРД+ GПРМ –Lo-2 где SG – коэффициент системы; - КПД антенно-фидерного тракта (2 5 д. Б); Lo- затухание радиоволн в свободном пространстве; GПРД, GПРМ - коэффициент усиления передающей и приемной антенн соответственно.

ТАБЛИЦА - Геоклиматические коэффициенты К по Рекомендации Р. 530 МСЭ-Р

В=0, 89; С=3, 6 ; Q=(1+ p )-1, 4 p – наклон радиотрассы ( мрад) p = h 2 -h 1 /R 0 Коэффициенты CLat и CLon CLat = 0 53° ю. ш. > широта < 53° с. ш. CLat = -53 + широта/ 10 53° с. ш. < широта < 60° с. ш 53° ю. ш. < широта < 60° ю. ш. CLat =7/10 60° с. ш. < широта < 90° с. ш. 60° ю. ш. < широта < 90° ю. ш. CLon = 3/10 Долгота Европы и Африки CLon = -3/10 Долгота Северной и Южной Америки СLon = 0 Все другие долготы

Расчет времени ухудшения связи из-за дождя Казахстан относится к зоне Е, для которой интенсивность осадков (превышаемая в течении 0, 01% времени) R 0. 01 = 22 мм/ч. Коэффициенты регрессии и к для горизонтальной и вертикальной поляризаций зависят от частоты

Эффективная длина трассы d. Э = r∙Ro, где r =1/[1+( Ro / do )]- коэффици уменьшения do = 35∙ exp(-0, 015∙R 0, 01 )-опорное расстояние. γV = k. V *R 0. 01 V γН = k. Н *R 0. 01 Н

Оценка затухания на трассе, которая превышается для 0, 01% времени, определяется выражением: A 0, 01 = γ ∙ dэ (д. Б). Затухание, которое превышается для другого процента времени Т в диапазоне 0, 001 -1%, может быть определено из уравнения: AT /A 0, 01=0, 12∙T[exp(-0, 546 -0, 043∙lg. T)].

Время в течение которого дождь вызывает затухание, большее запаса на замирание если А 0, 01/Ft<0, 154023, то для получения действительного значения необходимо принять А 0, 01/Ft=0, 155.

Время ухудшения связи, вызванное субрефракцией радиоволн Расчет величины То (Vmin) проводят по следующей методике для каждого пролета. Среднее значение просвета на пролете: H(g)=H(0)+ H(g) = H(0)-(Ro 2/4)*g*k*(1 -k) Относительный просвет: P(g)= H(g)/Ho Для определения ширины препятствия на профиле пролета проводят прямую параллельную радиолучу на расстоянии у = Но от вершины препятствия и находят r. rп = км, l= rп/Ro

Параметр , характеризующий аппроксимирующую препятствие сферу рассчитаем по формуле: Значение относительного просвета Р(g 0), при котором наступают глубокие замирания сигнала, вызванные экранировкой препятствием минимальной зоны Френеля: Р(g 0)= (Vo-Vmin)/Vo, где Vo – минимальный множитель ослабления при Н(0)=0, определяемый из рисунка 2. 15 /1/ по известному значению .

Vmin – минимально допустимый множитель ослабления. Vmin = -Ft/2 Р(g 0)= (Vo-Vmin)/Vo Параметр = 2, 31 А(р(g)-p(go)), По графику рисунка 2. 16 /1/ определяется То( ).

Зависимость от параметра μ

График для определения Т(Vmin)%

Слои атмосферы Рефракция радиоволн в атмосфере

изменение направления распространения радиоволн в неоднородной среде, показатель преломления которой зависит от координат и времени. На плоской границе раздела двух однородных сред с показателями преломления n 1 и n 2 плоская волна преломляется по закону Снеллиуса преломления , где 1 - угол падения , 2 - угол преломления волны.

Характер рефракции в сферически-слоистых атмосферах планет определяется величиной отношения радиуса кривизны траектории луча о к радиусу планеты , где dn/dh - высотный градиент показателя преломления атмосферы. Если п уменьшается с высотой (dn/dh R П<0. Такая рефракция наз. положительной, и в этом случае траектории волн обращены вогнутостью к планете. Если п растёт с высотой, то dn/dh > 0, а R П < 0. Такая рефракция называется отрицательной, и в этом случае траектории волн обращены к планете своей выпуклостью. Границей между положительной и отрицательной рефракциями служит прямая линия , к-рая характеризует отсутствие рефракции в однородной атмосфере (dn/dh= 0).

• Отражение радиоволны. Отражение – одно из наиболее известных явлений на примере отражения солнечного луча от зеркала. Происходит оно на поверхности тела или раздела сред. При отражении количественной характеристикой отражательной способности является величина, называемая коэффициентом отражения Er/E 0, где Er и E 0 – амплитуды отраженной и падающей волны. Известным законом отражения является равенство углов падения и отражения электромагнитной волны. • Рассеяние – хаотическое по направлению отражение потока электромагнитной энергии от неровной поверхности, имеющей шероховатости, сравнимые с длиной волны радиоволны. Шероховатостью называется совокупность неровностей поверхности, образующих рельеф поверхности. • Переизлучение – физическое явление, при котором падающая энергия радиоволны на токопроводящие сооружения (мосты, башни, каркасы домов и т. д. ) переизлучается ими. При этом диаграмма направленности переизлученной энергии зависит от геометрических характеристик сооружения. Переизлучающее сооружение называют вторичным источником. Сложение передаваемого сигнала с переизлученным приводит к интерференции.

• Интерференция – векторное сложение двух или более радиоволн одной частоты. Es = Ei cos ( t + i). Результатом сложения двух сигналов с одинаковой частотой будет сигнал той же частоты с амплитудой, принимающей абсолютные значения между суммой и разностью амплитуд слагаемых сигналов. • Преломление (рефракция) - физический процесс изменения направления движения радиолуча при переходе из одной среды в другую с различными показателями преломления. Величина показателя преломления зависит от химического состава (стекло, вода, воздух и т. д. ), концентрации или плотности вещества, электрических свойств (диэлектрическая проницаемость, проводимость) среды распространения радиоволны. • Дифракция – свойство радиоволны огибать препятствия. К таким препятствиям относится и кривизна земной поверхности. • Дисперсия – процесс разделения спектра радиоволны на гармонические составляющие. Расширение спектра при прохождении радиоволны в среде. • Поглощение – уменьшение величины электромагнитной энергии волны в среде распространения.