Моделирование канала коротковолновой радиосвязи

Напряжения огибающих промышленных помех и галактического шума распределены по нормальному закону с медианными значениями U_ппm и U_пgm, и среднеквадратическими отклонениями огибающей от медианных значений σ_Uп и σ_Ug.

Находим отношение с/ш на входе приемника, подключенного к антенне симметричный полуволновой вибратор:

(33)

где – функция направленности антенны в вертикальной

плоскости (10),

где φ – угол прихода сигнала, отсчитываемый от поверхности земли (рад).

Находим отношение с/ш на входе приемника, подключенного к антенне симметричный волновой вибратор:

(34)

где – функция направленности антенны в вертикальной плоскости (11),

Расчет напряжения атмосферных помех и отношения сигнал/шум на входе приемника

В рекомендациях МСЭ-R P.372-9 [3] на рис. 15а – 38а изображены карты мира, на которых приведены ожидаемые медианные значения коэффициента фоновых атмосферных радиошумов F_am(дБ) выше kT₀b, на частоте 1 МГц для каждого времени года при 4-часовых временных блоках, время местное, где:

k – постоянная Больцмана = 1,38×10

^–23

Дж/K;

T₀ – эталонная температура (K), принятая равной 290 K;

b – ширина полосы приемной системы на уровне мощности шума (Гц).

На рис. 2 приведен пример такой карты [3].

Рисунок 2. Пример карты

Изменение F_am с частотой для каждого блока сезон-время можно видеть на рис. 15b – 38b [3], а изменение других параметров шума в зависимости от частоты – на рис. 15с – 38с [3]. В качестве эталонной антенны для этих атмосферных помех примем горизонтальный симметричный полуволновой вибратор, размещенный в свободном пространстве. Пример рисунков b и с приведен на рис. 3.

Рисунок 3. Пример рисунков b и с.

Расчет атмосферного шума следует начинать с определения по рис.1 даты и времени сеанса связи и координат точки приема. Далее в рекомендациях МСЭ‑R P.372-9 [3] находим карту мира и графики «b» и «с», соответствующие требуемому сезону и времени суток в точке приема. По координатам точки приема определяем значение F_am(дБ) на частоте 1 МГц. По графику «b» определяем медианное значение F_am(дБ) для выбранной рабочей частоты, а по графику «с» – значение стандартного отклонения σ_Fam(дБ) для выбранной рабочей частоты.

Определяем значение коэффициента шума F_a(дБ) для выбранной рабочей частоты:

(35)

Определяем по формуле (23) медианное значение напряженности электрического поля Е_паm(дБ/мкВ/м) атмосферной помехи в точке приема для

симметричного горизонтального диполя длиной λ/2 и переводим в (мкВ/м) по формуле (24).

По графикам «с» находим медианное отклонение напряжения V_dm(дБ) и его стандартное отклонение σ_Vd(дБ) при b=200 Гц.

Находим отклонение напряжения от медианного значения V_d для b=200 Гц

(36)

По графику, приведенному в рекомендациях МСЭ-R P.372-9 рис.40 находим отклонение напряжения от среднего значения для заданной полосы пропускания V_db(дБ).

По графику, приведенному в рекомендациях МСЭ-R P.372-9 рис.39 находим превышение напряжения помехи относительно медианного значения для заданной надежности связи А₀(дБ). Переходя от (дБ) к (мкВ) имеем:

(37)

где U_паm – медианное значение напряжения атмосферной помехи.

Поскольку напряжение помехи пропорционально напряженности поля в точке приема, то по аналогичной формуле можно определять превышение напряженности поля атмосферной помехи в точке приема относительно медианного значения:

(38)

где Е_пam – медианное значение напряженности электрического поля атмосферной помехи в точке приема.

Действующее значение напряженности электрического поля атмосферной помехи в точке приема будет определяться по формуле:

(39)

Соответственно, коэффициент пропорциональности k_a для атмосферной помехи, определяемый по формуле (25), будет равен:

(40)

По формуле (27) определяем действующее значение атмосферной помехи на входе приемника при эквивалентной антенне, и по формуле (28) пересчитываем для реальной антенны.

Воспользовавшись формулой (33) можно найти медианное значение напряжения атмосферной помехи:

(41)

и среднеквадратическое отклонение амплитуды огибающей от медианного значения:

(42)

Амплитуда огибающей атмосферной помехи на входе приемника имеет логнормальное распределение.

По формулам (33) и (34) находим отношение с/ш на входе приемника, подключенного к антеннам полуволновой и волновой симметричный вибратор.

Расчет напряженности поля и отношения сигнал/шум для суммарной помехи

Отношение с/ш на входе приемника при воздействии суммарной помехи приближенно можно найти по формуле аналогичной (33) или (34):

(43)

По формулам, приведенным в [3], можно определить воздействие суммарной помехи путем расчета коэффициента суммарной помехи и его стандартного отклонения.

Для этого вычисляем переходные коэффициенты α_т и β_т по формулам [3]:

(44)

(45)

где σ_i=D_ui/1,282 – стандартное отклонение коэффициента шума i-й помехи, рассчитываемое через значение верхней децили;

F_ami – медианное значение коэффициента шума i-й помехи;

с=4,343 – коэффициент.