ЗАМИРАНИЕ СИГНАЛОВ ПРИ ДАЛЬНЕМ ТРОПОСФЕРНОМ РАСПРОСТРАНЕНИИ УКВ

Вопрос распространения радиоволн в атмосфере в современном мире при проектировании радиорелейных линий связи нельзя оставить незатронутым. Принято считать, что распространение радиоволн в атмосфере статично, но периодически происходит влияние различных атмосферных возмущений, которые приводят к увеличению или уменьшению уровня принимаемого сигнала. Одним из видов атмосферных возмущений принято считать замирание сигнала.

Замирание сигнала возникает в процессе многолучевого распространения в чистой атмосфере (условиях ясного неба). С другой стороны – замирания в условиях дождя и снега. Также можно сказать, что глубина данных замираний изменяется круглогодично, то есть с повышением уровня влажности, температуры, давления и прочего. Также замирания возникают из-за влияния диаграмм направленности антенн.

При изучении вопроса о замираниях вводится такое понятие, как глубина замирания. Глубина замирания – это величина, равняющаяся разнице между максимальным и минимальным значением огибающей принимаемого сигнала при замираниях. «Запас на замирание» - превышение усредненного уровня принимаемого сигнала над чувствительностью. Если приравнять глубину замирания к запасу на замирания, то можно сделать вывод, что происходит превышение числа ошибочно принятых бит над допустимой величиной, следовательно – приведет к сбою связи.

Замирания, возникающие из-за влияния диаграмм направленности объясняются тем, что из-за изменения условий рефракций изменяются углы выхода и прихода радиоволн. Данное явление оказывает влияние на антенны, для которых достаточно узкие диаграммы направленности. Экспериментальные данные на интервалах радиорелейной линии средней длины изменения углов в вертикальной плоскости не превышает ±5° в течение 99,9% времени самого худшего месяца, тогда как в самом благоприятном месяце ±75°. Для горизонтальной плоскости изменения углов прихода в 4-5 меньше. Также отдельно можно охарактеризовать интервалы радиорелейной линии на границе раздела сред – море-суша.

В реальных условиях влияние углов прихода может усиливаться из-за неточности юстировки остронаправленных антенн, деформации антенных опор из-за различных влияний окружающей среды. На практике выявлено, что диаграмма направленности существенно влияет в наихудший месяц при коэффициенте усиления в 45 Дб.

Можно отметить, что при применении той или иной антенны, влияние замираний будет разниться. Для примера, если взять открытые интервалы РРЛ и использовать перископическую антенну с номинальным усилением в 45 дБ, взять точку подвеса антенны равной 100 метров, то наблюдается медленное меняющиеся ослабление среднего уровня сигнала до 10-20 дБ, сохраняющиеся в течение нескольких часов.

Такие замирания частотно-коррелированы. Наблюдаются во всех стволах радиорелейной системы. Является эквивалентным потере усиления антенн в различные периоды времени.

Замирания, обусловленные влияние диаграмм направленности, сдерживаются путем применения остронаправленных антенн.

Рефракционные замирания из-за экранирующего влияния препятствий обусловлены уменьшением открытости трассы при субрефракции и попаданием приемной антенны в область глубокой тени. Характер таких замираний медленный, происходят одновременно во всех стволах радиорелейной системы и имеют слабую частотную зависимость [6, c.254]. Множитель ослабления V дБ для трассы с одним препятствием рассчитывается по приближенной формуле:

  значение модуля множителя ослабления на касательной трассе;

  относительный просвет на трассе при заданном значении субрефракции.

Рефракционные замирания интерференционного типа, обусловленны увеличением просвета на трассе при повышенной рефракции ( и попаданием приемной антенны в интерференционные минимумы, возникающие в результате взаимодействия прямой волны и волн, отраженных от земной поверхности [6, c.253].

Интерференционные замирания быстрые, средняя длительность при глубине замирания 30 дБ составляет десятки секунд. Глубокие замирания наблюдаются неодновременно в высокочастотных стволах.

Модуль множителя ослабления V можно рассчитать по формулам при наличии q точек отражения:

Ф – модуль коэффициента отражения от земной поверхности;

g – сдвиг фаз между интерферирующими волнами.

Если иметь ввиду, что отразится только одна волна, то:

Замирания из-за экранирующего влияния слоистых неоднородностей тропосферы обусловлены ослаблением радиоволн при прохождении через слоистые неоднородности тропосферы, в результате чего большая часть энергии отражается и лишь малая проходит в точку приема.

Рисунок 1 – экранирующее действие слоистых неоднородностей тропосферы

Большие ослабления уровня сигнала на десятки децибел наблюдаются на протяжении длительных периодов времени. Случаются быстрые биения сигнала относительно среднего уровня сигнала. Такие биения возникают не только из-за потерь энергии, а из-за дополнительной интерференции прямой падающей волны и волн, которые отражаются от других неоднородностей тропосферы.

Такие замирания коррелированы в пределах одного частотного диапазона и наблюдаются одновременно во всех стволах радиорелейной системы.

Сделав вывод всего вышесказанного, прогнозировать качество радиорелейной линии связи процесс весьма сложный. Замирания есть малая, но одна из самых тяжелых областей для прогнозирования. Различное влияние атмосферы, помехи на пути распространения волны, посторонние шумы, остаточные затухания при приеме и в процессе обработки и прочее вносят свою лепту.

Список литературы:

1. Горбачев К.Л., Козел В.М. Прогнозирование параметров качества цифровой сети фиксированной связи. Минск БГУИР. 2019.
2. Калинин А.И. Распространение радиоволн на трассах наземных и космических радиолиний. М.: Связь, 1979.
3. Калинин А.И. Расчет трасс радиорелейной линии. М.: Связь, 1964.
4. Калинин А.И., Надененко Л.В. Исследование распространения радиоволн на приземных трассах с пассивной ретрансляцией. Диссертация.
5. Каменский Н.Н., Модель А.М., Надененко Б.С. и др. Справочник по радиорелейной линии связи. М.: Радио и связь, 1981.