Расчет ослабления в условиях дождя

3.2.1 Расчет ослабления в условиях дождя

Исходные данные, используемые для расчета:

-  частота f , ГГц;

-  угол места спутника θ, градусы;

-  широта Земной станции φ, градусы;

-  угол наклона τ плоскости поляризации по отношению к горизонтали, градусы;

-  высота Земной станции h_s над уровнем моря, км;

-  интенсивность дождя R_0.01, соответствующая 0,01 % от среднегодовой величины, мм/час.

1. Расчет высоты слоя дождя h_R над Земной станцией.

Следует учитывать высоту слоя h₀ (при температуре 0⁰ С) в верхних слоях атмосферы, в котором дождевые капли образуются из ледяных частиц. Высоту слоя дождя h_R рассчитывают в км относительно уровня моря. Высоту слоя дождя, азимут и угол места используют для расчета наклонной дальности L_S и горизонтальной компоненты L_G наклонной дальности. Предполагается, что высота слоя дождя является следующей функцией широты φ

Международная организация – International Telecommunication Union (ITU) располагает базой данных величин h₀ по всему Земному шару, рассчитанных с шагом 1,5х1,5 град по широте и долготе.

2. Расчет наклонной дальности L_S и горизонтальной компоненты L_G наклонной дальности, исходя из высоты слоя дождя, угла места и долготы Земной станции.

Ослабление в дожде прямо пропорционально наклонной дальности.

А: слой ледяных частиц;

В: высота слоя дождя;

С: область капель дождя;

D: трасса – ЗС-спутник.

Наклонная дальность равна

где h_R – высота слоя дождя в км (см. пункт 1); h_s – высота Земной станции над уровнем моря, км; R_e = 8500 км – эффективный радиус Земли.

Для углов больше или равных 5° длину наклонной трассы определяют из геометрии, представленной на последнем рисунке. Величина L_S может оказаться отрицательной при расчетах, если высота Земной станции больше высоты слоя дождя. В таком случае полагают L_S =0.

Горизонтальную проекцию рассчитывают по формуле:

L_G= L_S cosq,

где L_Gand L_Sвыражают в километрах.

3. Оценивают интенсивность дождя R_0.01(при 0.01% от среднегодовой величины).

На web-сайте ITU-R находятся соответствующие данные, представленные в виде карт и изолиний интенсивности дождя в мм/ч для различных регионов Земного шара.

4. Расчет удельного ослабления g_R в виде

,

где величина g_R выражена в Дб/км; {k, a} – частотно-зависимые параметры, которые рассчитывают с использованием коэффициентов регрессии k_Н, k_V и a_Н, a_V  (смотри данные на web-сайте ITU-R, [ITU-R P.838-1 1999]).

5. Расчет коэффициента r_0.01 с использованием величины интенсивности дождя R_0.01

где

7. Определение эффективной длины трассыL_Е.

L_Е.= L_R.r_0.01 , км.

8. Расчет предполагаемого ослабления А_0.01, превышающего 0.01%  от среднегодовой величины

А_0.01 = g_R L_Е., дБ

9. Расчет ослабления А_р превышающего другие возможные проценты p от среднегодовой величины.

Ослабление А_р, превышающее величину p, лежащую в пределах pÎ[0.001%, 5%], определяют как

                                                                                                           , дБ

где