5. Энергетический расчет приземных и наклонных трасс связи

5.1. Ослабление оптического излучения на приземных трассах

Ослабление волн оптического и миллиметрового диапазонов волн рассчи­тывалось на ЭВМ. Ниже приводятся некоторые результаты расчетов.

Для расчетов ослабления волн оптического диапазона использовалась формула (46). Исходные данные включали метеорологические видимости, при­веденные в табл. 5, 6, длины волн излучения 0,85; 1; 1,3; 10,6 мкм, характерные для полупроводникового, YAG: Nd и CO₂ лазеров. Соотношение между едини­цами измерений коэффициента ослабления определяется выражением 1[дБ/км] = 4,34β [км^-1]. Расчетные данные приведены в табл. 12.

Таблица 12

Зависимость коэффициента ослабления от дальности видимости

Дальность видимости sm. км	Коэффициент ослабления β , км-1
	=0,85 мкм	=l мкм	=1,3 мкм	=10,6 мкм
< 0,05	71,2	68,7	65,0	41,3
0,05-0,2	71,2-22	68,7-20,0	65,0-19,0	41,3-10,0
0,2-0,5	22,0-6,4	20,0-5,9	19,0-5,2	10,0-2,0
0,5-1	6,4-3,0	5,9-2,8	5,2-2,4	2,0-0,7
1-2	3,0-2,0	2,8-1,2	2,4-1,2	0,7-0,4
2-4	2, 2,0-0,7	1,2-0,6	1,2-0,45	0,4-0,08
4-10	0,7-0,2	0,6-0,18	0,45-0,13	0,08-0,009
10-20	0,2-0,1	0,18-0,1	0,13-0,08	0,009-0,005
20-50	0,1-0,03	0,1-0,02	0,08-0,012	0,005-0,0001
> 50	< 0,03	< 0,02	< 0,012	< 0,0001

Рис. 9 иллюстрирует зависимость коэффициента ослабления от метеороло­гической дальности видимости для длин волн 0,85; 10,6 мкм. Наглядно прояв­ляется преимущество СО₂ лазера ( = 10,6 мкм) по сравнению с полупроводни­ковым, которое возрастает по мере улучшения прозрачности атмосферного воздуха.

Х отя при s_m < 1 км затухание ИК диапазона достаточно велико, вывод о надежности применения этих волн в системе оптической связи можно сделать, лишь располагая сведениями о частоте повторения в данном географическом районе погодных условий, при которых гарантируется дальность видимости не меньше предельно допустимой.

Рис. 9. Зависимости коэффициентов ослабления β от метеорологической дальности видимости s_m:

---  = 0.85 мкм;

—  = 10,6 мкм

Связь вероятности состояния атмосферы с заданной метеорологической дальностью видимости приведена на рис. 10. Как видно, в условиях Подмоско­вья с наибольшей вероятностью повторяется погода (дымка), при которой дальность видимости изменяется в пределах 4 - 10 км. В Арктике самая веро­ятная погода - туманы с дальностью видимости 0,1 - 0,2 км.

При S_M = 4 - 10 км коэффициент ослабления составляет 0,7 - 0,2 км^-1 на волне 0,85 мкм и 0,08 - 0,009 км^-1 на волне 10,6 мкм. В тумане с дальностью ви­димости 1-2 км коэффициент ослабления составляет на волне 0,85 мкм 3 -2 км^-1 а на волне 10,6 мкм - 0,7- 0,4 км^-1. В более густом тумане (S_M = 0,05 - 0,2 км) коэффициент ослабления повышается на волне 0,85 мкм до 71,2-22 км^-1, а на волне 10,6 мкм до 41,3 - 10 км^-1. С уменьшением длины волны вероятность ослабления смещается в область более высоких значений коэффициента ослабления.

Д ля расчетов ослабления оптических волн в дождях, выпадающих на приземных трассах, целесообразно использовать формулы (48). Как следует из табл. 8, ослабления в оптическом диапазоне на волне  = 5 мм могут быть оце­нены на основе общих соотношений (48). Расчетное ослабление в дождях на волне 5 мм приводится ниже. В оптическом диапазоне ослабление не зависит от , так как размеры капель дождя всегда намного превос-

Рис. 10. Вероятность появления туманов в Арктике и туманов и дымок в Подмосковье при заданной дальности видимости S_M:

____ туман; ---- дымка

ходит длину оптической волны. Поэтому сечение ослабления капель равно их удвоенному попе­речному сечению.

С использованием данных табл. 8 были рассчитаны отношения коэффици­ентов ослабления в дождях излучения миллиметровых (β_мм) и оптических (β_опт) волн (табл. 13).

Таблица 13