2.3 Определение устойчивости связи

2.3.1 Для учета влияния рельефа местности и метеорологических условий на распространение сигнала вводится понятие множителя ослабления поля свободного пространства [2, с.10].

, (20)

т.е. отношение напряженности поля в реальных условиях к напряженности поля в этой же точке в условиях свободного пространства.

Каждый тип РРЛ допускает строго определенную величину минимального множителя ослабления на интервалах, которая на одном интервале полностью определяется параметрами аппаратуры РРС и протяженностью интервала. Эта величина называется минимально допустимым множителем ослабления V_minдоп.

V_minдоп – это такое значение множителя ослабления, при котором мощность шумов Р_ш или отношение в канале на конце линии равны максимально допустимым значениям Р_шmax и определяемым рекомендациями МСЭ-Т для малых процентов времени.

Если множители ослабления на интервалах больше V_minдоп , то интервалы выбраны правильно, устойчивость связи соответствует нормам. Поэтому для определения устойчивости связи необходимо рассчитать V_minдоп и сравнить с ним реальный множитель ослабления на интервале, который в зависимости от условий может быть больше V или меньше.

2.3.2 Для определения минимально допустимого множителя ослабления нужно знать КПД антенно-фидерного тракта:

_АФТ = а_АФТ , дБ (21)

где а_АФТ – потери в АФТ в дБ

а_АФТ = 2а_эл+а_в*l_АФТ (22)

где а_эл – потери в элементах антенно-фидерного тракта, дБ (см. таблицу 1 в приложении) ≈ 2.5дБ;

а_в – погонные потери волновода, м (см. табл.1 в приложении) ≈ 0.02…0.08 дБ/м;

l_АФТ – длина приемного и передающего волноводов, м.

Длину волноводов принимаем равной высоте подвеса антенн, КПД антенно-фидерного тракта в относительных единицах определяется по формуле:

, раз (23)

2.3.3 Если проектируемая линия предназначена для передачи сигналов многоканальной телефонии и телевидения, то определяются V_minТФ и V_minТВ. Дальнейший расчет ведется для большего значения V_min, т.е. для наихудших условий распространения. Как правило, для систем емкостью меньше 600 каналов ТЧ определяющим является V_minдоп для телевидения. Для систем емкостью меньше 600 каналов ТЧ значения V_minдоп для сигналов телевидения и телефонии примерно совпадают. Для систем, имеющих емкость 1020 и более каналов ТЧ, определяющим является V_minдоп для телефонии. V_minТФ и V_minТВ.

В КП рассчитываете V_minТФ и V_minТВ, сравниваете их и дальнейший расчет ведете для наибольшего V_min.

2.3.4 Определяем минимально допустимый множитель ослабления при передачи телефонии(аналоговый вариант):

(24)

где - в км, М_ТФ – коэффициент, зависящий от электрических параметров аппаратуры, пВт/км² (таблица 1 в п.1)

Р_шмmax – максимально-допустимая величина шумов в канале в точке с нулевым относительным уровнем.

По нормам МККР Р_шмmax = 40000 пВт [2, с.125].

Данные коэффициента М для некоторых типов аппаратуры даны в [3, с.122].

Коэффициент М можно определить по формуле:

(25)

где n_ш – коэффициент шума приемника, отн. ед.;

Р_пд – мощность передатчика, Вт;

G – коэффициент усиления антенн, отн. ед.;

 - длина волны, м;

F – максимальная групповая частота, кГц;

f_к – эффективная девиация частоты на канал, кГц;

_m – коэффициент предискажения для верхнего по групповому спектру канала. _m=0,4.

Для расчета V_min можно также использовать формулу

(26)

где К_ТФ – коэффициент системы, дБ (приложение 6).

2.3.5 Определяем минимально-допустимый множитель ослабления при передаче телевидения:

(27)

где Т – коэффициент, зависящий от электрических параметров аппаратуры, 1/км²;

R₀ – длина интервала, км;

_АФТ – КПД, отн. ед.;

(U_ш/U_РС)² – максимально допустимое значение напряжения шума к напряжению размаха телевизионного сигнала.

По нормам МККР (U_ш/U_РС)²Т_max=1.18*10^-5 (-49.28 дБ). Коэффициент Т можно определить по формуле:

(28)

где F_max – верхняя граница полосы пропускания видеотракта, КГц, F_max=6МГц, 8МГц с учетом двух поднесущих.

f_с – девиация частоты передатчика, соответствующая размаху сигнала изображения, МГц, f_с=5,6МГц;

_взв – визометрический коэффициент (коэффициент взвешивания), учитывающий особенности восприятия глазом помех, вызванных тепловыми шумами. _взв=1.56*10^-2.

Дальнейший расчет ведете для наихудшего варианта.

2.3.5a Пункты 2.3.4 и 2.3.5 рассчитываются для АРРЛ (варианты с 1 по 10). Для плезиохронных ЦРРЛ расчет минимально допустимого множителя ослабления V_min производят по формуле:

, дБ (29)

где - пороговая мощность сигнала на входе приемника, дБВт при BER 10^-3;

- мощность сигнала на входе передатчика, дБВт;

W₀ – затухание сигнала в свободном пространстве дБ.

, дБ (30)

где - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн в дБ.

Если G неизвестно, то это значение можно рассчитать по формуле:

, т.к. , то (31)

где S - площадь раскрыва антенны (м²);

- длина волны (м);

К₁ - коэффициент использования поверхности раскрыва (апертуры) антенны.

В КП принять К₁=0,6.

2.3.6 Из построенного профиля интервала определяем параметры сферы, отражающие влияние препятствий на трассе:

(32)

где , т.к. при построении y=Н₀ ;

l – определяется следующим образом:

1) от наиболее высокой точки вершины профиля интервала по вертикали в направлении к земле откладывается в соответствующем масштабе отрезок y’=Н₀; 2) через нижнюю точку отложенного отрезка проводится прямая, параллельная линии, соединяющей концы антенны;

3) значение ширины препятствия r определяем как длину отрезка между точками пересечения горизонтальной прямой с линией профиля:

(33)

2.3.7 Для дальнейшего расчета устойчивости связи нужно знать коэффициент отражения, т.е. тип интервала. Из-за сложности и многообразия природных условий на трассе невозможно определить коэффициент отражения Ф, используйте данные таблицы [3, с.240].

При точных расчетах, если отражающая поверхность выпуклая и гладкая, то

Ф=Д

где Д – коэффициент расходимости, учитывающий уменьшение модуля коэффициента отражения из-за расхождения пучка волн при отражении от сферической поверхности земли.

2.3.8 По графику (рисунок 3) считая =₀ определяем относительный просвет , при котором V=V_minдоп.

2.3.9 Определяем вспомогательный параметр А, необходимый для дальнейшего расчета устойчивости связи:

(34)

в метрах.

где  - стандартное отклонение, 1/м (см. исходные данные);

R₀ – длина интервала в метрах.

2.3.10 Определяем параметр  (для определения процента времени, в течение которого V<V_min за счет экранирующего действия препятствий).

(35)

По рисунку 2 определяем Т₀ (V_min).Если Ψ>5,2 Т₀ (V_min)=0.

2.3.11 Устойчивость работы РРЛ определяется процентом времени любого месяца, в течении которого значения Р_ши(U_m/U_pc) в канале на конце линии не превышает предельно допустимых значений. По рекомендациям МККР определяется процент времени наихудшего (любого) месяца в течении которого:

Р _ш≥Р_шmax и (U_m/U_pc)²≥(U_m²/U_pc)²_max, т.е.V<V_min

Р

(36)

асчетное значение S<S_max можно считать временем перерывов в связи [3,с.273-274], [2,с.127-132].

где S – суммарный процент времени, в течении которого достигается допустимое значение мощности шума.

T_j(V_imin) – процент времени, в течении которого на j-интервале V≤V_min. Все параметры, входящие в формулу, расшифрованы ниже:

(37)

Расчет T(V_min) можно вести по методике [4] или [1] в КП используем формулы, указанные в [4].

2.3.12 Определяем процент времени, в течении которого множитель ослабления на интервале V<V_min за счет экранирующего действия препятствий, Т₀(V_min) определяем по графикам (рисунок 2).

Если  > 5,2, то Т₀(V_min)≈0, т.е. экранирующее действие препятствия срыва связи не вызывает.

2

(37)

.3.13 Определяем процент времени, в течении которого V<V_min за счет интерференции прямой и отраженной волн

г де f[P(g),A] определяем по графикам (рисунок 3).

Е сли =1, то

Е сли =0, то

Величина T_n(V_min) учитывается лишь до тех значений V_min, при котором величина подкоренного выражения (см. формулу) положительна.

2.3.14 Определяем процент времени, в течении которого V<V_min за счет влияния тропосферы:

(38)

где  - величина скачки диэлектрической проницаемости воздуха;

T() – вероятность появления в тропосфере слоистых неоднородностей со значением <-/R₀.

Величину T() определяем по графикам [4,с.280].

V²_minдоп в относительных единицах можно определить по графикам [3,с.281] или по формуле:

где R₀ в км, f в ГГц, для сухопутных районов (для севера ), для приморья, рек, болот .

2.3.15 Определяем суммарный процент времени, в течении которого V<V_min.

(39)

[п.3.5]

2.3.16 Все расчеты для нескольких значений просвета сводим в таблицу. Выбираем величину оптимального просвета, при котором S минимально и интервал открытый, т.е. Н_опт>Н₀

2.3.17 При выбранном значении оптимального просвета определяем устойчивость связи

y=100%-S% (40)

2.3.18 Определяем допустимое время перерывов в связи S_max для линии длиной L.

Для магистральных линий протяженностью L>280км и зоновых линий протяженностью L>200км, при Р_шmax=47500пВт:

(41)

где L_r – длина эталонной гипотетической линии, км.

2.3.19.При реальном проектировании вычисляется время перерывов S для каждого интервала и суммарное время, значение сравнивается с S_max. Должно выполняться условие S<S_max.

В КП считаем все интервалы идентичными и определяем S_max для одного интервала:

(42)

где m – число интервалов на участке;

n – число участков.

При правильном выборе интервала и высот подвеса антенн расчетный процент времени перерывов и связи не должен быть больше нормы

S_{расчинт} < S_maxинт.

Если это условие не выполняется, то сделайте анализ полученных результатов и дайте рекомендации по повышению устойчивости связи [3.с,292].

Весь расчет вели для одинарного приема, т.е. не учитывали резервирование аппаратуры. В реальном проектировании время перерывов рассчитывается с учетом резервирования, а затем сравнивается с нормами. Методика расчета дана в [5.8].

В КП из-за сложности эти расчеты не производите, а только даете рекомендации по повышению устойчивости связи.

y=100%-S% (43)