Расчет кривой наземного затухания напряженности поля радиоволны между двумя радиостанциями

CALCULATION OF THE GROUND ATTENUATION CURVE OF THE RADIO WAVE FIELD STRENGTH BETWEEN TWO RADIO STATIONS

Rustem Gabdullin

Student of Omsk state technical University, Russia, Omsk

Аннотация. Немаловажную роль в системе связи играет расчет кривой наземного затухания напряженности поля радиоволны. Благодаря данному расчету можно определить, в пределах какого расстояния будет присутствовать уверенная связь между радиостанциями. В данной статье рассмотрен порядок расчета ряда параметров: напряженности поля в месте расположения приёмной антенны, приведенных с учётом сферичности Земли, высот антенн и т.д. Итогом работы является определение зоны уверенной связи между радиостанциями.

Abstract. An important role in the communication system is played by the calculation of the ground attenuation curve of the radio wave field strength. Thanks to this calculation, you can determine within what distance there will be a confident connection between radio stations. This article describes the procedure for calculating a number of parameters: the field strength at the location of the receiving antenna, given taking into account the sphericity of the Earth, the heights of the antennas, etc. The result of the work is to determine the zone of confident communication between radio stations.

Ключевые слова: напряженность, высота антенны, мощность, расчет, частота, антенна.

Keywords: voltage, antenna height, power, calculation, frequency, antenna.

Для выполнения данной работы примем следующие параметры:

- значение рабочей частоты возбудителя f_раб = 151,725 МГц;

- выходная мощность передатчика (на нагрузке 50 Ом) Р_вых = 11,1 Вт;

- чувствительность приемного устройства (при отношении «сигнал/шум», равном 12 дБ, и входном сопротивлении приемника 50 Ом) U_вх min = 0,77мкВ;

- высота подвеса антенны H₁= 18 м;

- высота подвеса антенны H₂ = 22 м;

- длина коаксиального кабеля, соединяющего приёмопередатчик и антенну l_к = 15 м;

- погонное затухание коаксиального кабеля, соединяющего приёмопередатчик и антенну α_к = 0,17 дБ/м.

Для начала производится расчет напряженности поля в месте расположения приёмной антенны по квадратичной формуле (формула Б.А. Введенского) [1]:

                                                                                                    (1)

где  - мощность, излучаемая антенной;  - коэффициент усиления простейшей стационарной антенны - полуволнового вибратора ( = 1,62); - приведенная с учётом сферичности Земли высота 1-ой антенны;  - приведенная с учётом сферичности Земли высота 2-ой антенны.

Имеем также формулы:

                                                                                              (2)

                                                                                              (3)

гдекм - приведенный радиус Земли с учетом нормальной тропосферной рефракции радиоволн в приземном слое атмосферы [2].

Формула (1) применяется при расчете напряженности поля для ровной сферической земной поверхности, когда расстояние между абонентами r₀ > 1 км.

Теперь вычислим напряжение на входе кабеля, соединяющего антенну и приемник радиостанции, по формуле:

                                                                                                            (4)

где  - действующая высота четвертьволнового вибратора; е - ЭДС, наведенная в антенне полем радиоволны.

Далее определяется напряжение на входе приемника радиостанции при длине кабеля  l_к по формуле [3]:

                                                                                                              (5)

где  - коэффициент затухания напряжения в кабеле l_к.

Коэффициент затухания напряжения в кабеле l_к определяется следующим образом:

                                                                                                              (6)

Рисунок 1. Кривая затухания линии связи

Таблица 1.

Расчетные данные по затуханию радиоволны в точке приёма

Приведем контрольный пример расчета при r₀ = 4 км:

Полученные расчетные данные занесены в таблицу 1. Расчёты проводится до тех пор, пока U_вх не достигнет значения U_вх.min.

Итак, расчетную работу можно считать выполненной. При заданных условиях на расстоянии 24 км возможна уверенная связь, так как U_вх не превышает порогового значения U_вх.min.