Методики энергетического расчета канала дальней тропосферной радиосвязи

3.2      Для выбранной климатической зоны из таблицы 5 находим метеорологический параметр и параметры структуры атмосферы, М и γ, а также номер уравнения, которое нужно использовать при расчетах.

Для пятой зоны М=29,73 дБ, γ=0,27 км^-1, уравнение (3.8).

Таблица 5 – Значения метеорологических параметров и параметров структуры атмосферы

3.3      Вычисляем угол рассеяния по формуле:

θ(мрад)=θ_e+θ_пер+θ_пр,                  (3.1)

где θ_пер(мрад) и θ_пр(мрад) − углы горизонта со стороны передатчика и приемника, соответственно, а

θ_e(мрад) = R×103/(k×R_з) мрад=0,012×R,            (3.2)

где: R – длина трассы (км);

R_з – радиус Земли, равный 6370 км;

k – коэффициент эквивалентного радиуса Земли. Для средних условий рефракции (следует использовать значение k = 4/3, если нет более точных данных).

Примечание: Поскольку в исходных данных θ_пер и θ_пр заданы в градусах, потребуется их пересчет в мрад.

(3.3)

3.4      Определяем потери передачи L_N, в зависимости от высоты общего объема по формуле:

L_N(дБ) = 20×lg(5 + γ H) + 4,34×γ×h,      (3.4)

где

H(км) = 10^–3×θ×R/4;                  (3.5)

h(км) = 10^–6×θ²×k× R_з /8;            (3.6)

γ − параметр структуры атмосферы, определенный в пункте 3.2.

3.5      Определяем параметр d_s – эквивалентное расстояние (используется в некоторых формулах для вычисления Y(90)

d_s(км) = θ×k×R_з/1000=8,4933×θ,            (3.7)

где k=4/3 – коэффициент эквивалентного радиуса Земли.

3.6      Вычисляем коэффициент преобразования Y(90) (дБ) для времени q=90% по формуле:

Y(90) = -2,2-[8,1-2,3×10^-4×min(1000×f, 4000)]×exp(-0,137×h)            (3.8)

Y(90) = -9,5-3×exp(-0,137×h)                                          (3.9)

Y(90) = -8,2                   d_s < 100                              (3.10а)

Y(90) = 1,006×10^-8×d_s³ -2,569×10^-5×d_s²+0,02242×d_s -10,2 100≤ d_s<1000(3.10б)

Y(90) = -3,4                  в иных случаях                              (3.10в)

Y(90) = -10,845            d_s<100                                          (3.11а)

Y(90) = -4,5×10^-7×d_s³+4,45×10^-4×d_s²-0,122×d_s-2,645      100≤ d_s<550      (3.11б)

Y(90) = -8,4                  в иных случаях                              (3.11в)

Y(90) = -11,5                  d_s<100                                    (3.12а)

Y(90) = -8,519×10^-8×d_s³+7,444×10^-5×d_s²+4,18×10^-4×d_s-12,1      100≤ d_s<465(3.12б)

Y(90) = -4,0                  в иных случаях                              (3.12в)

3.7      По таблице 6 определяем коэффициент C(q) для искомого процента времени не превышения q.

Таблица 6 Зависимость C(q) от q

Эти табличные данные могут быть представлены кривой, изображенной на рис. 18.

Рис. 18. Аппроксимация данных таблицы 6

Кривая, изображенная на рис. 18 может быть аппроксимирована следующей формулой:

(3.13)

с коэффициентами:

a1=1.473e14                  a2=-0.2272                  a3=9.047

b1=108.8                  b2=95.58                  b3=153.3

c1=1.534                        c2=7.786                  c3=44.08.

3.8      Определяем коэффициент преобразования, Y(q) (потери от замираний), для процента времени не превышения q, отличного от 50%, по формуле:

Y(q)=C(q)×Y(90) дБ.                  (3.14)

3.9      Определяем потери между антеннами и средой распространения, L_a:

L_a=0,07×exp[0,055×(G_пер+G_пр)] дБ,            (3.15)

где G_пер и G_пр − коэффициенты усиления антенн.

3.10      Определяем среднегодовые потери передачи, не превышаемые для процента времени q% по формуле:

L(q)=M+30×lg(f_р)+10×lg(R)+30×lg(θ)+L_N+L_a-G_пер-G_пр-η_пер-η_пр-Y(q).      (3.16)

3.11      Определяем медианные потери в наихудший зимний месяц для процента времени q%.

3.11.1      Определяем эквивалентное расстояние по формуле:

d_q(км)=R+8,5×(θ_пер(мрад)+θ_пр(мрад)).            (3.17)

3.11.2      По графикам рис.19 определяем разность потерь между среднегодовыми распределениями и распределениями для среднего наихудшего месяца ΔL.

Рис. 19. Кривые разности между основными потерями передачи для наихудшего месяца и годовыми основными потерями передачи

Кривые, показанные на рис. 19 можно аппроксимировать формулой:

ΔL(дБ)=p1×d_q²+p2×d_q+p3,            (3.18)

где p1, р2, р3 – коэффициенты аппроксимации, зависящие от q, приведены в таблице 7 для применяемых на практике значений q.

Таблица 7. Коэффициенты аппроксимации

3.11.3      Определяем медианные потери за средний наихудший зимний месяц по формуле:

L_м(мес)=L(q)+ΔL (дБ).            (3.19)

3.12      При переходе к суточной надежности воспользуемся формулами (2.35) и (2.38) из первой методики. Определяем средние медианные потери за сутки:

L_м(сут) = L_м(мес)+Δδ (мес).            (3.20)

(3.21)

3.13      Общее затухание на линии будет определяться по формуле:

L=L_м+L_бз (дБ),                  (3.22)

где L_м – соответствующее значение L(q), L_м(мес) или L_м(сут), в зависимости от заданного периода оценки надежности;

L_бз – потери от быстрых (релеевских) замираний, определяемые в п.2.2.1.1.1.

3.14      Определяем мощность сигнала на входе приемника:

Р_вх(дБ) = Р_пер(дБ)-L(дБ).            (3.23)