Расчет радиолинии с заданными параметрами
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Выпишем из [1, стр.472] интерференционную формулу:
,(12)
где V(p) определяется по формуле (9).
Остаётся определить величины, входящие в формулу для первичного поля:
(13)
Имеем:
F(q) находится по формуле (6); I0=4 А по условию; Rqp=const.
Нам требуется найти |E(p)|, а, значит, мы подставляем формулу (12) и все формулы, необходимые для расчёта величин, всходящих в формулу (12) (т.е. формулы (9)-(11), (13)), в программу Mathcad, и получаем график, изображающий зависимость напряжённости поля от угла наблюдения при постоянном расстоянии между антеннами (рис.6).
Однако здесь есть несколько нюансов. Они заключаются в учёте:
- модели данной радиотрассы; т.е. можно ли Землю в нашем случае считать плоской;
- нормальной тропосферной рефракции.
Итак, рассчитаем расстояние прямой видимости для исходной радиотрассы с учётом нормальной тропосферной рефракции:
Как видим, имеет место вторая модель радиотрассы (0,2R0<r<0,8R0). Однако, при увеличении высоты h2, либо уменьшении расстояния r, в какой-то момент выполнится условие r<0,2R0, и будет уже иметь место первая модель радиотрассы. Учтём это в программе для Mathcad.
- передающая антенна расположена на высоте h1 на холме высотой H1, т.е. на высоте h1+H1; в предыдущих формулах (9)-(13), а также при расчёте расстояния прямой видимости, мы для сокращения и удобства чтения их полагаем h1 за общую высоту первой антенны, равную h1+H1=33+14=47м;
- поскольку задан средний уровень крыш 8 м, то видим, что распространение происходит в условиях города; стало быть, для дальней зоны следует поле уменьшить в 3-5 раз (см. [1, стр. 486]; в общем случае уменьшение поля заметим при его расчёте по формуле Введенского в п.4, где мы будем определять зависимость поля от длины трассы; в данном же случае мы формулу Введенского применять не можем, поскольку в ней имеется допущение, что q90, которое мы не можем для данной зависимости использовать.
Мы будем считать, что передающая антенна расположена не на высоте 47м, а на высоте 47-8=39м, хотя распространение ведётся над сухой почвой. Однако, дома расположены неизвестно где (распределены по всей радиолинии по нормальному закону), и расчёт поля в условиях города очень сложен.
- в формуле (9) коэффициент отражения для вертикальной поляризации определим по следующей формуле:
,(14)
Где:
- волновое сопротивление воздуха,
- волновое сопротивление сухой почвы; e, sэ - параметры, оговорённые в п.1 для сухой почвы
В программе для Mathcad, реализующей график для рис.6, мы учли все замечания (1-5).
Рис. 6 Зависимость поля от усреднённого угла наблюдения
. ЗАВИСИМОСТЬ ЭДС В ПРИЁМНОЙ АНТЕННЕ ОТ ЕЁ ВЫСОТЫ
Приёмная антенна - это несимметричный штырь длиной l/4. ЭДС в такой антенне при известной напряжённости поля находится по формуле:
где - z - угол между вектором E и штырём приёмной антенны l. Положим, что мы располагаем приёмную антенну так, чтобы обеспечивался максимальный приём (векторы E и l параллельны). Тогда cos(z)=1, и
(15)
Определим дейтсвующую длину приёмной антенны - несимметричного штыря длиной l/4:
(16) (см. [1, с.461]).
Отсюда ЭДС в приёмной антенны можно определить как
Остаётся найти зависимость E(h2). Эта зависимость находится из геометрических соображений. Все величины (Rqp, q и др.) выражаются через h2. Так, чтобы выразить через h2, воспользуемся формулой:
,
где R=15км - в данном случае постоянно.
Выразим Rqp через h2 по теореме Пифагора:
,
где h1=33+14-8=39м - величина постоянная.
Остальные необходимые величины определяются по формулам (3), (5), (6), (15) и т.д.. Одним словом, изменяется высота h2, а все остальные параметры определяются из геометрических правил.
Здесь мы, как и в п.3, имеем дело со второй, а на больших высотах с первой моделью радиотрассы. Учитывая всё это, получаем график зависимости мощности приёма от высоты расположения приёмной антенны (рис.7).
Рис. 7.
Определим допустимую высоту неровностей на трассе (из критерия Релея):
Если h1=47 м, h2=33 м, R=15 км (не будем учитывать крыши, а определим допустимую высоту неровностей на почве), то после вычислений получим: что означает, что практически любая высота неровностей не будет влиять на зеркальное отражение, если только эти неровности не будут заграждающим препятствием.
Первый максимум поля наблюдается на высоте около 420 м (как видим из графика на рис.7).
. ИЗМЕНЕНИЕ ПОЛЯ ЗА ПРЕПЯТСТВИЕМ
За непрозрачным препятствием, расположенным на высоте H2=25м от приёмной антенны, и на расстоянии R2=1400м от неё, поле будет скачком меняться и принимать разное значение в трёх участках:
1 участок: участок, на котором ни первичная, ни вторичная волны не могут проникнуть сквозь препятствие; поля на этом участке не будет;
2 участок: участок, на котором первичная волна может проникнуть, а вторичная (отражённая) - нет (см. рис. 8);
3 участок: участок, на котором и первичная, и вторичная волна могут проникнуть; поле будет определяться так же, как и в п.4.
Интерес представляет второй участок. Посмотрим на рис.8 и определим из геометрических правил его начало и конец (минимальную и максимальную высоту).
Из подобия треугольников DQP1S и DTP1R следует, что
Обозначив искомое расстояние за h2min, в