Определение необходимых высот подъема антенн стационарных радиостанций

При определении высот подъема антенн стационарных радиостанций ЦДП и ПСЧ, необходимых для обеспечения заданной дальности радиосвязи с самой удаленной ПЧ, следует пользоваться графическими зависимостями напряженности поля полезного сигнала от расстояния между антеннами для различных значений высот подъема антенн. Эти графические зависимости приведены в приложении и представляют собой медианные значения напряженности поля, превышаемые в 50 % мест и 50 % времени. Графики приведены для вертикальной поляризации антенн и условий распространения радиоволн в полосе частот 140–174 МГц [4].

Расчет проводится исходя из минимально допустимого значения напряженности поля с учетом влияния рельефа местности, выходной мощности передатчика, затухания антенно-фидерных трактов передатчика и приемника, коэффициентов усиления передающей и приемной антенн, величины превышения допустимого уровня мешающих сигналов и определяется по формуле:

(21)

При расчете условий обеспечения заданной дальности радиосвязи минимальное значение напряженности поля полезного сигнала Е_мин берется равным 20 дБ (соотношение сигнал/шум определяется техническими характеристиками радиостанций) [4].

Графики напряженности поля приведены для среднепересеченной местности (параметр рельефа местности ∆ h = 50 м). Среднепересеченной считается такая местность, на которой среднее колебание отметок высот не превышает 50 м. В случае отличия рельефа местности от среднепересеченного необходимо ввести дополнительный коэффициент ослабления сигнала (В_осл), значения которого для полосы частот 140–174 МГц приведены в табл. 6 [7].

Таблица 6

Зависимость коэффициента ослабления сигнала (В_осл) от рельефа

∆ h, м
Восл, дБ	–2	–1
∆ h, м
Восл, дБ

В точке приема возможно действие помех (атмосферных и промышленных). При одновременной работе близко расположенных радиостанций, работающих в различных радиосетях (на различных несущих частотах), возникает проблема обеспечения их электромагнитной совместимости, т.е. проблема обеспечения совместной работы радиостанций без взаимных мешающих влияний. Результаты экспериментальных исследований приемопередатчиков стационарных и возимых радиостанций показали, что для обеспечения заданного качества и надежности радиосвязи (заданного отношения сигнал/шум на выходе низкочастотного тракта приемника) в случае повышения допустимого уровня мешающего сигнала требуется пропорциональное увеличение уровня полезного сигнала на входе приемника. Таким образом, для обеспечения радиосвязи с заданным качеством и надежностью (при заданной в контрольной работе величине превышения допустимого уровня мешающего сигнала ∆ Е_доп) необходимо минимальную величину напряженности поля Е_мин увеличить на величину ∆ E_доп (т.е. на то же число децибел). Поэтому при расчетах берется запас помехоустойчивости к внешним помехам, величина которого определяется электромагнитной обстановкой в районе, где «прокладывается» радиолиния, и, как правило, задается в пределах от 5 до 20 дБ. В этом случае обеспечивается устойчивая радиосвязь.

Кроме того, всегда есть дополнительные потери (Е_дп), обусловленные целым комплексом причин, включая ослабление сигнала в соединительных разъемах, потери из-за несовпадения поляризации антенн (Е_пот) и т.п. Величина Е_пот составляет порядка 2–5 дБ. Кроме того, при использовании внешних антенн, подключаемых к радиооборудованию с помощью коаксиальных кабелей, необходимо знать длину кабелей () и величину погонного затухания (β) в них, выражаемого в дБ/м (см. прил.). Результирующее затухание в кабелях добавляется к величине Е_дп:

(22)

В_м – поправочный коэффициент, величина которого принимается равной 0 дБ в случае использования радиостанций, имеющих мощность передатчика Р_пер = 10 Вт. В случае отличия мощности излучения передающей антенны от 10 Вт, необходимо пользоваться графиком, приведенным в прил. В (рис. В2). Этот график представляет собой значения поправочного коэффициента В_м, дБ, учитывающего изменение излучаемой мощности Р_пер от 1 до 100 Вт в зависимости от типа применяемых радиостанций [6].

Коэффициент усиления антенн – достаточно значимая величина при расчете энергетических параметров радиолинии, т.к. имеет двойной эффект: на передаче и на приеме. Коэффициент усиления антенны показывает, насколько уровень наводимого в ней сигнала превышает уровень сигнала на эталонной антенне. В качестве эталонной антенны принимают полуволновый вибратор или изотропную антенну (полностью не направленная антенна, имеющая пространственную диаграмму направленности в виде сферы). В связи с тем, что данный параметр является относительной величиной, производители антенного оборудования, указывая коэффициент усиления антенны, не дают ссылку, относительно какого эталона приведена техническая характеристика. Для расчетов коэффициенты усиления антенн принимаем равными 1,5 дБ [4].

Рассчитываем напряженность поля сигнала исходя из имеющихся данных без учета затухания сигнала в антенно-фидерном тракте:

дБ.

По заданному удалению ПЧ от ЦДП (заданной дальности радиосвязи 24 км) и расчетной величине напряженности поля сигнала с помощью графиков осуществляется выбор необходимой кривой. Для данных условий высоты стационарных антенн должны размещаться: ЦДП h ₁ ≈ 13 м и удаленной ПЧ h ₂ ≈ 8 м ( м²).

Затухание сигнала в кабеле (при β₁ = β₂ = 0,08 дБ/м) составит:

дБ.

Затухание сигнала в кабеле при передаче составляет около 1 дБ, что приводит к уменьшению мощности излучения сигнала в передающей антенне приблизительно на 2 Вт.

Повторно проводится расчет напряженности поля полезного сигнала на входе приемника для новых условий:

дБ.

По заданной дальности радиосвязи и новой расчетной величине напряженности поля сигнала с помощью графиков делается вывод, что при данных условиях минимальная высота установки антенн составляет: для ЦДП h ₁ ≈ 15 м и удаленной ПЧ
h ₂ ≈ 10 м ( м²).

С помощью изложенного выше алгоритма расчета определяется максимальная дальность радиосвязи между ЦДП и пожарными автомобилями. При расчете высот установки антенн, а также дальности радиосвязи с автомобилями следует учитывать, что высота поднятия антенн не равна длине фидерной линии.

Дата добавления: 2015-10-21