Распространение радиоволн в тропосфере, страница 10

Рис. 11.14. Функции распределения уровней сиг-

               нала в случае медленных замираний

         Пример 11.1. Определить мощность передатчика, необходимую для обеспечения радиосвязи с надежностью 99,9% на трассе протяженностью 400 км при следующих условиях: частота 800 МГц (λ = 37,5 см), коэффициент усиления передающих и приемных антенн D_1[дБ] = D_2[дБ] = 40 дБ (D₁ = D₂ = 10⁴). Для борьбы с замираниями используются одновременная передача на двух частотах (двукратное разнесение по частоте) и прием на две разнесенные антенны (двукратное разнесение в пространстве), что эквивалентно приему на четыре разнесенные антенны. Предположим, что специально выполненные расчеты на основе данных об уровне помех в месте приема для заданных конструкций приемного устройства и вида передаваемых сигналов показали, что пороговое значение мощности на входе приемного устройства составляет Р_2пор = 5·10^-13 Вт.

По графику на рис. 11.13 определяем медианное значение множителя ослабления для зимних месяцев: F = −83 дБ или  , а по графику на рис. 11.14. находим, что для трассы протяженностью 400 км, требуемый для компенсации медленных колебаний уровня поля и для достижения надежности 99,9%, запас по мощности составляет 15 дБ.

По графику на рис.11.12. находим, что при приеме на четыре разнесенные антенны для компенсации замираний и получения надежности  99,9%  требуется  запас  по мощности в 5,5 дБ.

Подставляя заданные значения в формулу (11.35), определим мощность, необходимую для получения пятидесятипроцентной надежности в зимние месяцы при приеме на одну антенну:

  Вт.  

         При использовании четырехкратного разнесения и для получения общей надежности 99,9% мощность передатчика должна быть увеличена на 15 + 5,5 = 20,5 дБ, т.е. в 110 раз. Таким образом, получим  Р₁ = 24∙110 ≈ 2600 Вт.

В заключение отметим, что явление рассеяния в тропосфере проявляется только в диапазоне УКВ, так как в других диапазонах действуют иные, более сильно выраженные факторы, способствующие дальнему распространению коротких, средних и длинных волн. Эти факторы (дифракция и отражение от ионосферы) в диапазоне УКВ теряют силу, и единственной причиной устойчивого дальнего распространения остается явление рассеяния в тропосфере.

Открытие явления дальнего распространения УКВ за счет рассеяния в тропосфере заставило пересмотреть старые взгляды на ультракороткие волны, как на такие, которые пригодны только для связи на небольшие расстояния. Проведенные эксперименты и эксплуатация опытных линий связи показали, что, используя передатчики повышенной мощности (до 20 и даже до 50 кВт) и остронаправленные передающие и приемные антенны (с диаметром 20 м и более), можно обеспечить надежную связь в диапазоне длин волн от 1 м до нескольких сантиметров на расстояние до 1000 км. Передаваемая без искажений полоса частот имеет порядок 5 МГц. Это указывает на возможность применения тропосферных линий связи и для многоканальной телефонной связи, и для передачи телевизионных программ. Протяженность широкополосных тропосферных линий связи может достигать 300 – 400 км.

 

11.6.  Поглощение радиоволн в тропосфере

Рассматриваются различные виды поглощения радиоволн в тропосфере.

 

Экспериментально установлено, что волны, длиннее 10 см ни при каких условиях заметного поглощения в тропосфере не испытывают. Под этими условиями подразумеваются пары воды, дождь, туман, снег, град, облака и другие метеорологические явления. Волны короче 10 см, наоборот,испытывают заметное поглощение, которое при некоторых условиях становится столь значительным, что полностью нарушает радиосвязь. Вопрос о поглощении радиоволн в тропосфере приобретает в настоящее время особую актуальность в связи с перспективой расширения диапазона частот, используемых на космических  радиолиниях. Таким образом, возникает необходимость изучения вопросов поглощения  радиоволн в  тропосфере  в весьма широком спектре частот от 3 ГГц  (l = 10 см) до 1000 ГГц (l = 0,3 мкм), который охватывает сантиметровые, миллиметровые волны, инфракрасные лучи, лучи видимого света и ультрафиолетовые лучи.