УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Факультет Радиотехники, радиосвязи и телерадиовещания

 

 

 

 

 

   Кафедра Антенно-фидерных устройств

 

 

 

 

 

 

АНТЕННЫ МОБИЛЬНЫХ И

СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ.

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ   ЗАДАНИЯ

И   МЕТОДИЧЕСКИЕ  УКАЗАНИЯ  К  ИХ  ВЫПОЛНЕНИЮ

для направления образования

5А522105 - «Мобильные системы связи»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                      

 

Ташкент - 2008

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Сборник содержит комплект задач по основным темам дисциплины «Антенны мобильных и спутниковых систем связи», включая разделы «Распространение радиоволн» и предназначен для использования в процессе самостоятельной работы магистрантов и на аудиторных групповых занятиях. Каждое задание сопровождается краткими методическими указаниями. По результатам расчетов каждого занятия студенту необходимо провести их анализ и сформулировать выводы.

В данной работе имеются графические и другие материалы, собранные из различных литературных источников и приведенные к удобному виду для их использования в учебном процессе.

 

 

 

ЗАДАНИЕ 1

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННОГО МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ МАКСИМУМОВ И  МИНИМУМОВ  НАПРЯЖЕННОСТИ  ПОЛЯ  С  УЧЕТОМ СФЕРИЧНОСТИ  ЗЕМНОЙ  ПОВЕРХНОСТИ

 

В результате работы по теме данного задания магистрант должен знать учет тропосферной рефракции и кривизны поверхности Земля в зоне освещенности;

– приобрести навыки в определении местоположений максимумов и минимумов интерференционной структуры поля.

 

Задача

 

Телевизионный передатчик излучает несущую изображения на частоте f. Известны значения высот подвеса передающей h1 и приемной h2 антенн, а также градиент индекса коэффициента преломления тропосферы dN/dh.

Требуется, используя данные вариантов таблиц 1.1 и 1.2, рассчитать истинные местоположения первых трех максимумов и минимумов напряженности поля с учетом кривизны Земли и тропосферной рефракции.

 

Таблица 1.1

Данные вариантов задания

Параметр

Предпоследняя цифра номера студенческого билета

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

№ ТВ канала

21

23

25

30

35

40

45

50

55

60

f, МГц

471,25

487,25

503,25

543,25

583,25

623,25

663,25

703,25

743,25

783,25

h1, м

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

 

Таблица 1.2

Данные вариантов задания

Параметр

Последняя цифра номера студенческого билета

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

h2, м

20

18

16

14

12

10

8

6

3

1,5

dN/dh,1/м

-0,05

-0,04

-0,03

-0,02

-0,01

0

0,01

0,02

0,03

0,04

При выполнении задания сначала следует для плоской поверхности Земли рассчитать значения расстояний на которых будут наблюдаться максимумы и минимумы напряженности поля. Затем для этих расстояний требуется рассчитать значения приведенных высот  h`1  , h`2   и аргумента косинуса θ+4πh`1h`2/(λr) и построить график зависимости аргумента косинуса θ+4πh`1h`2/(λr) от расстояния r. По графику определить значения  r1 max , r2 max ,   r3max, r1min, r2min,, r3min, учитывая, что максимумы напряженности поля наблюдаются при значениях  θ+4πh`1h`2/(λr), равных 3600, 7200 и 10800, а минимумы напряженности поля – при 5400, 9000 и 12600. При расчете можно принять θ = 1800.

Результаты расчета свести в таблицу 1.3

Таблица 1.3

Параметр

r1 max, м

r1 min, м

r2 max, м

r2 min, м

r3 max, м

r3 min, м

h`1, м

 

 

 

 

 

 

h`2, м

 

 

 

 

 

 

θ+4πh`1h`2/(λr)

 

 

 

 

 

 

для плоской поверхности Земли

 

 

 

 

 

 

для сферической поверхности Земли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ 2

 

РАСЧЕТ ЗОНЫ ПОКРЫТИЯ ТЕЛЕ-  И РАДИОВЕЩАНИЕМ

Задача 2.1

 

Телевизионный или радиовещательный передатчик с выходной мощностью P1, работающий на частоте f, подсоединен к передающей антенне с помощью коаксиального кабеля длиной lф, с погонным ослаблением α1. Известны значения высот подвеса передающей и приемной антенн h1 и h2. Коэффициент усиления передающей антенны G1, градиент индекса коэффициента преломления тропосферы dN/dh. Известно значение минимальной используемой напряженности поля Emin. Место установки передающей антенны задается преподавателем.

Диаграмма направленности передающей антенны в горизонтальной плоскости имеет вид окружности.

Требуется, используя данные вариантов таблиц 2.1 и 2.2, рассчитать зону покрытия теле- или радиовещанием с помощью интерференционных формул и нанести границы этой зоны на карту.

Результаты расчета уровней напряженности поля представить в виде таблиц и графиков.

Таблица 2.1

Данные вариантов задания

Параметр

Предпоследняя цифра номера студенческого билета

0

1

2

3

4

5

6

7

8

   9

P1, кВт

4

10

15

20

25

5

1

2

1

   2

f, МГц

100,0

77,25

93,25

199,25

543,25

623,25

88,0

95,0

101,0

108,0

h1, м

200

235

290

315

330

335

200

190

150

100

dN/dh, 1/м

0,05

0,04

0,03

-0,02

-0,01

0

0,01

0,02

0,03

0,04

G1, дБ

7,8

7,8

7,8

9,0

14,8

14,8

10

11

12

13

lф, м

210

245

300

325

340

345

30

35

40

45

Вид вещания

РВ

ТВ

ТВ

ТВ

ТВ

ТВ

РВ

РВ

РВ

РВ

 

Таблица 2.2

Данные вариантов задания

Параметр

Последняя цифра номера студенческого билета

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Emin1, дБ

75

50

54

57

70

70

48

63

54

69

h2, м

1,5

3

10

15

20

1,5

3

10

15

20

α1, дБ/м

0,0043

0,003

0,002

0,001

0,005

0,006

0,007

0,008

0,009

0,01

 

Задача 2.2

 

Телевизионный или радиовещательный передатчик с выходной мощностью P1, работает на частоте f. Высоты подвеса передающей и приемной антенн h1 и h2. Коэффициент усиления передающей антенны G1. Также известны значения неровности местности Δh. Проценты мест L и времени T, равны 50%. Значение минимальной используемой напряженности поля Emin приведено в данных вариантов задания (табл. 2.2)

Диаграмма направленности передающей антенны в горизонтальной плоскости имеет вид окружности.

Требуется, используя данные вариантов таблиц 2.1 и 2.2, рассчитать зону покрытия теле- или радиовещанием по методике Шура и нанести эту зону на  ту же карту. Результаты расчета уровней напряженности поля представить в виде таблиц и графиков.

Справочный материал по методике Шура приведен в Приложении 1.

 

 

 

ЗАДАНИЕ 3

 

РАСЧЕТ   ЗОНЫ  ПОКРЫТИЯ  СОТОВОЙ  СВЯЗЬЮ  В  ГОРОДЕ  ПО МЕТОДИКЕ   ОКАМУРЫ

 

Задача

 

Базовая станция сотовой связи оснащена антенной Аi (см. таблицу вариантов), на вход которой подается мощность P1. Известны значения механического угла наклона антенны Δн , высоты подвеса антенны базовой станции h1, высоты подвеса антенны сотового телефона h2 и минимального значения мощности сигнала на входе сотового телефона Pmin.

Данные вариантов задания приведены в таблицах 3.1 и 3.2.

Методика Окамуры и характеристики антенн базовых станций приведены в Приложениях 2 и 3.

Требуется рассчитать зону покрытия сотовой связью с учетом направленных свойств антенны базовой станции по методике Окамуры  в         г. Ташкенте и нанести границы этой зоны на карту города.

Результаты расчета представить также в виде таблиц и графиков.

Таблица 3.1

Данные вариантов задания

Параметр

Предпоследняя цифра номера студенческого билета

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Тип антенны БС

А1

А2

А3

А4

А5

А6

А7

А8

А9

А10

f, МГц

900

1800

900

1800

900

1800

900

1800

900

1800

h2, м

1

1,5

2

1

1,5

2

1

1,5

2

1,5

ΔН, град

0

2

4

6

0

2

4

6

0

2

Таблица 3.2

Данные вариантов задания

Параметр

Последняя цифра номера студенческого билета

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

h1, м

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Pmin, дБм

-80

-85

-90

-95

-100

-80

-85

-90

-95

-100

 

ЗАДАНИЕ 4

 

РАСЧЕТ  УРОВНЯ ПОМЕХ ОТ ТЕЛЕ-    И  РАДИОВЕЩАТЕЛЬНОГО ПЕРЕДАТЧИКА ЗА СЧЕТ  ДАЛЬНЕГО ТРОПОСФЕРНОГО  РАСПРОСТРАНЕНИЯ

 

Задача

 

Телевизионный или радиовещательный передатчик с выходной мощностью P1, работающий на частоте f, находится на расстояниях 200, 300, 400 км от точки приема. Коэффициент усиления передающей антенны G1. Требуется, используя данные вариантов таблиц 2.1 и 2.2, рассчитать уровень помех от этого передатчика за счет дальнего тропосферного распространения (ДТР). Для этого необходимо определить значение множителя ослабления из графика  Fт = f(r, λ), перевести его значение в разы и умножить на значение напряженности поля в свободном пространстве.

Справочный материал, необходимый для расчета, приведен в Приложении 4.

 

 

ЗАДАНИЕ  5

 

РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ И НАПРАВЛЕННЫХ СВОЙСТВ КОЛЛИНЕАРНОЙ АНТЕННЫ ( антенны «OMNI»)

 

Задача

 

Антенна состоит из N элементов, запитываемых синфазно. Значение количества элементов  N  соответствует номеру в журнале группы.

Требуется рассчитать значения характеристики направленности в вертикальной плоскости с шагом 1…2 градуса и построить нормированные диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Необходимо также определить приблизительную длину антенны. Результаты расчета представить в виде таблиц.

 

 

ЗАДАНИЕ 6

 

РАСЧЁТ НАПРАВЛЕННЫХ СВОЙСТВ

ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ ИСЗ

 

Задача

 

ИСЗ находится на удалении r = 40000 км от точки приёма. Передатчик спутника с выходной мощностью Р1 работает на частоте f. Коэффициент усиления наземной приёмной антенны G2. Облучатель соединён с передатчиком коротким отрезком коаксиального кабеля с волновым сопротивлением Wф = 50 Ом.

Требуется спроектировать передающую параболическую антенну с коэффициентом усиления G1, которая обеспечивала бы уровень мощности сигнала на входе наземного приёмника (на выходе приёмной антенны)             Р2 = -110 дБВт.

Значения f, G2, P1 и тип облучателя параболической антенны приведены в таблицах вариантов задания (табл.6.1 и 6.2), где а - облучатель в виде вибратора с плоским контррефлектором; б - двухщелевой облучатель; в - облучатель в виде открытого конца круглого волновода; г - рупорный облучатель; д - облучатель в виде открытого конца прямоугольного волновода.

Методические указания по расчету приведены в Приложении 5.

Таблица 6.1

 

Данные вариантов задания

Параметр:

Последняя цифра номера студенческого билета

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

f, ГГц

3

10

6

4

7,5

3

10

6

4

7,5

G2, дБ

45

50

49

46

51

40

45

44

41

46

Тип облучателя

а

б

в

г

д

а

б

в

г

д

 

 

 

 

Таблица 6.2

Данные вариантов задания

Параметр:

Последняя цифра номера студенческого билета

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Р1, Вт

40

45

42

43

47

44

50

46

41

48

 

ЗАДАНИЕ 7

 

РАСЧЕТ САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ  И ЗОНЫ ОГРАНИЧЕНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

 

Задача

На антенной башне ТашРТПЦ имеются антенно-фидерные устройства телевизионных передатчиков 3, 5, 9, 11, 30 и 40 телевизионных каналов, «Камалак-ТВ» и других радиотехнических объектов типа станций УКВ-ЧМ радиовещания, «Алтай-3М», служебной радиосвязи и т.д. Информация по антенно-фидерным устройствам этих радиотехнических объектов и методика расчета санитарно-защитных зон и зон ограничения приведены в      Приложении 6. Набор радиотехнических объектов задается преподавателем.

Требуется рассчитать санитарно-защитную зону и зону ограничения  заданных радиотехнических объектов ТашРТПЦ.

 

ЗАДАНИЕ 8

 

РАСЧЕТ ОРИЕНТАЦИИ АНТЕННЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ  НА  ИСЗ

Задача

Номер спутника Si выбирается магистрантом из таблицы 8.1 вариантов задания. Значения долгот подспутниковой точки и дополнительная информация по спутникам приведена в Приложении 7.  Требуется определить на заданный спутник угол места β и азимутальный угол φ для приема спутниковых программ в г. Ташкенте.

Таблица 8.1

Данные вариантов задания

Параметр

Номер по журналу группы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Номер спутника

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

 

Параметр

Номер по журналу группы

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Номер спутника

S11

S12

S13

S14

S15

S16

S17

S18

S19

S20

 

Параметр

  Номер по журналу группы

21

22

23

24

25

Номер спутника

S21

S22

S23

S24

S25

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

П.1.РАСЧЕТ ЗОН ПОКРЫТИЯ РАДИО  И ТЕЛЕВИЗИОННЫМ ВЕЩАНИЕМ (МЕТОДИКА ШУРА)

 

П.1.1.Основные соотношения

 

Эффективно - излучаемая мощность -   радиопередающей станции, в главном направлении антенны

                                                 ,                                                        (П.1.1)

 

где P- мощность передатчика на входе фидера, кВт;   G- коэффициент усиления передающей антенны по мощности относительно полуволнового вибратора и  h-коэффициент полезного действия фидера.

Эффективно-излучаемую мощность часто выражают в децибелах относительно 1кВт

 , дБкВт.                                             (П.1.2)

где все величины выражены  в децибелах.

Эффективно-излучаемую мощность не следует отождествлять с эквивалентной изотропно-излучаемой мощностью, которую определяют аналогично, но значение коэффициента усиления антенны берется относительно ненаправленной ( изотропной ) антенны ( разница значений излучаемой мощности составляет 2,15дБ ).

Эффективно-излучаемая мощность в децибелах относительно 1 кВт  в любом направлении от передающей антенны определяется с учетом ее диаграммы направленности

  , дБкВт ,                              (П.1.3)

где  и - значения характеристик направленности передающей антенны  по мощности в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

D-угол в вертикальной плоскости между линией горизонта, проведенной через геометрический центр антенны и направлением на точку приема;

j - угол в горизонтальной плоскости между направлением максимального излучения и направлением на точку приема.

На рис.П.1.1. а и б приведены нормированные ориентировочные диаграммы направленности антенн в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Влияние рефракции приближенно учитывают путем  замены в соответствующих формулах действительного радиуса Земли а =6370 км его эквивалентным   значением  аэ.

Эквивалентный радиус Земли

 

  1+0,5a(d  / dZ)] ,                                             (П.1.4.)

 


 

а)

 

б)

Рис.П.1.1.Ориентировочная диаграмма направленности передающей антенны                                       ( а- в горизонтальной плоскости, б- в вертикальной  плоскости)

 

 

измеряют в километ­рах. На распространение радиоволн метрового и дециметрового диапазонов вли­яет приземный слой атмосферы толщиной 8...14 км, т.е. тропосфера. В этом слое метеорологические параметры — влажность, температура и атмосферное давление сильно изменяются во времени и в пространстве. Диэлектрическая проницаемость воздуха e зависит от этих параметров и также сильно изменя­ется, причем по случайному закону. В большей части времени года в тропо­сфере линейно уменьшается по вертикали среднее значение градиента диэлек­трической проницаемости  de/dZ, где Z — высота над поверхностью Земли. Это приводит к рефракции, т.е. к плавному искривлению траектории радиоволн. Причем траектория радиоволны представляет собой выпуклую вверх дугу.

Эквивалентный радиус Земли – это радиус гипотетической сферической Земли, для которой расстояние до горизонта  в предположении прямолинейного распространения радиоволн является таким же, как и расстояние до горизонта для фактической Земли, окруженной атмосферой с постоянным значением  вертикального градиента коэффициента преломления  (рис.П.1.2).

Во многих районах средней полосы, в 50% времени года значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха равно  8·,  Следовательно, в расчетах обычно принимают  3=8500 км, что соответствует средним условиям распространения радиоволн. В небольшие периоды времени  изменение значений вертикального градиента существенно отличается от линейной зависимости. В таких случаях понятие об эквивалентном радиусе будет неприменимо. Оно будет также неприменимо при чрезмерных значениях градиентов, когда имеет место сверхрефракция радиоволн.

Напряженность электрического поля в условиях свободного пространства- напряженность поля в месте приема при распространении радиоволн в идеальном свободном пространстве, в котором отсутствует влияние земли и атмосферы. Значение напряженности поля в условиях свободного пространства может быть легко вычислено и его часто используют как исходное для расчета во всех диапазонах частот. На расстоянии r от станции напряженность поля в свободном пространстве, мкВ/м ,

                                               ,                                               (П.1.5)

где  эффективно-излучаемая мощность, кВт,   r - расстояние, км.

Выражение в децибелах (П.1.5) имеет вид

                         Е0=106,9 - 20 lgr + På ,                                                (П.1.6)

где     дБкВт.

       Напряженность поля выражается в децибелах относительно 1мкВ/м, но для  краткости везде указывают размерность в децибелах.

 

Рис.П.1.2. Положение  диаграммы  на­правленности передающей антенны в  вертикальной плоскости (А и  В — точки передачи и приема)

 

             Рис.П.1.3. К определению эквивалентного радиуса Земли

 

Если эффективно-излучаемая мощность выражена в Ваттах, то напряженность поля в свободном пространстве получится в  мкВ/м,    

                                                 ,                                                (П.1.7)

или в децибелах

 .                                          (П.1.8)    

Расстояние прямой видимости. Между антеннами передающей станции и приемного устройства будет иметь место прямая видимость до тех пор, пока линия визирования АВ (рис.П.1.4), проходящая через электрические центры ан­тенн, на всем протяжении идет выше уровня земной поверхности (с учетом высот предметов на местности). Расстояние, при котором линия визирования касается наивысшей точки препятствия, называют предельным расстоянием пря­мой видимости ; для гладкой сферической земной поверхности, км,

  =   ,                                             (П.1. 9)

где  и  - высоты подвеса антенн и эквивалентный радиус Земли, км. Для сред­него состояния тропосферы, т. е.  при  8500 км, предельное расстояние, км,

= 4,12    +   ,                                   (П.1.10)

где   - высоты подвеса антенн, м.

Угол закрытия антенны (передающей или приемной) g отсчитывают между горизонтальной плоскостью и направлением на горизонт (рис.1.5). Угол за­крытия считают положительным, если вершина препятствия находится выше горизонтальной плоскости и отрицательным, если ниже. Угол закрытия определя­ют из профиля оконечного участка трассы, рад

     ,                                          (П.1.11)

где  - высота центра антенны над уровнем моря, м;  - высота препятст­вия, определяющего закрытие, над уровнем моря, м;  - расстояние от антен­ны до препятствия, км. Дугу - уровень моря (или условный уровень, лежащий выше или ниже уровня моря) - строят по координатам точки дуги r и Z, Задаваясь разными значениями, r  в км, находят Z = 500 r , где     r  и  a в км.

Эквивалентное расстояние. В расчетах, связанных с распространением ра­диоволн за пределы прямой видимости вместо истинного расстояния от пере­датчика до приемника вводят в некоторых случаях эквивалентное расстояние , которое позволяет учесть влияние на уровень сигнала рельефа местности и приподнятость трассы над уровнем моря. В случаях, когда

 

 

Рис.П.1.4.К определению расстояния прямой видимости над гладкой и        

              неровной земной поверхностью

 

 

Рис.П.1.5. Примеры построения профилей оконечных участков трассы при

                углах закрытия (а — положительной; б — отрицательной)

 

трассы расположены на высоте   км  над уровнем моря эквивалентное расстояние равно, км

   ,                                         (П.1.12)

где  g1 и g2 - углы закрытия передающей и приемной антенны, рад;    аэ- в км.  С учетом приподнятости трассы эквивалентная длина трассы, км

                              (П.1.13)

где  все   величины подставляются  в  километрах.   Формула   справедлива   при   условии

                               -0,3 <    6 .                                (П.1.14)

Отсюда следует, что на горных трассах эквивалентное расстояние возрастает а на морских уменьшается. Высоту трассы определяют графически из профиля трассы. Графическое определение поясняется рис.П.1.6. Здесь    - разность высот между точками пересечения касательных к препятствиям АС и ВС и  линий , , проведенных параллельно касательным;  и   - высоты подвеса антенн над уровнем моря.

Эквивалентное расстояние целесообразно использовать при углах закры­тия не более 1,5°. Над гладкой сферической земной поверхностью, приподнятой относительно уровня моря на 0,15...0,25 км,   , км.

 

П.1.2.Расчет напряженности поля

 

Порядок расчета. На неровной местности в точках приема, удаленных на оди­наковое расстояние от передающей станции, напряженность поля сигнала явля­ется случайной величиной. Она изменяется от точки к точке вследствие разного экранирующего влияния рельефа и во времени вследствие неустойчивого состояния тропосферы. По этой причине напряженность поля оценивают статистически - по процентам мест (точек) и времени приема. При этом предпола­гается, что рельеф местности является регулярным, т.е. отдельные неровно­сти (холмы, горы) примерно одинаковы.

Напряженность поля на расстоянии r от передающей станции, пре­вышаемая в L % мест приема и в T % времени

 

E(r, L,T)³+E(50,50)+F(Dh)+F()+DE(L)+DE(T), дБ,             (П.1.15)

 

где эффективно-излучаемая   мощность,   дБкВт;   E(50, 50) — медианное  значение напряженности поля (по 50% мест и времени при высоте подвеса приемных антенн  м ,   ; F(Dh) и F() поправочные коэффициенты, учитывающие степень неровности местности и высоту подвеса приемных антенн, дБ;   DE(L) и DE(T) — отклонения значений напряженности поля от медианного значения в заданных процентах мест L и времени Т приема, дБ.

Предполагаемый метод расчета полуэмпирический. Следует иметь в виду, что расчеты дают правильный результат для достаточно протяженного участка местности, охватывающего всевозможные неровности. Метод расчета базирует­ся на документах МККР и ОИРТ, но содержит ряд дополнений и уточнений, введенных на основании результатов экспериментальных исследова­ний.

Оценка неровности местности. Для оценки степени вероятности местности используют параметр h, который определяется как разница высот (отметок) местности, превышаемых на 10 и 90% на определенном расстоянии, В документах МККР (Рекомендации 370-4) это расстояние рекомендуется отсчитывать в пределах 10...50 км в направлении от передатчика к точкам приема. В документах ОИРТ  его рекомендуют брать в пределах 30...40 км от приближенно пред­полагаемой границы зоны приема в сторону передающей станции (рис.П.1.7). Второй подход предпочтителен, поскольку на уровень сигнала гораздо сильнее влияют неровности местности, расположенные перед приемными антеннами. Если радиус зоны приема передающей станции меньше 30 км, то параметр определяется по всему радиусу. На наклонных трассах следует отсчитывать от линии,  проходящей через середину неровностей.

Значение Dh удобно найти из статистического распределения высот пред­метов на местности. Выбор высот должен быть таким, чтобы они охватывали все крупные предметы (детали рельефа). Обычно бывает достаточно взять 30 значений высот через 1 км.

По грубой оценке параметр Dh  равен половине среднего значения высот холмов или гор от подошвы до вершины на рассматриваемом участке.

            Параметр  Dh, м,   позволяет ввести   условную   классификацию   типов местности:

                                                                                                                  Dh, м

Равнинная или  водная  поверхность ………………………………   0…25  

Равнинно-холмистая  (среднепересеченная) …………………………...   25…75

Холмистая (сильнопересеченная)…..……………………………….  75…150

Гористая ……………………………………………………………..150…400

Очень  высокие  горы,   не   менее …………………………………   400.   

 

Медианное значение напряженности поля. На равнинно-холмистой местно­сти, на расстояниях менее 10 км его определяют по кривым распространения рис.П.1.8. Здесь и далее, на кривых указана эффективная высота под­веса передающей антенны, измеренная в метрах.

 

 

 

 

 

         Рис.П.1.6.К определению    высоты   трассы над уровнем моря

 

    Рис.П.1.7.К определению параметра, характеризующего степень неровности

              местности Dh (справа график статистического  распределения

              отметок местности)

 

На расстояниях свыше 10 км, медианное значение напряженности поля определяется по рис.П.1.9, П.1.10 ( Рекомендация 370-4). Данные зависимости получены по результатам многочисленных измерений, проведенных в разных регионах зем­ного шара при Dh = 50 м. Для значений эффективных высот подвеса передающей антенны 20 и 10 м кривые распространения могут быть получены с использованием поправочных коэффициентов, соответственно -5дБ и -11 дБ для расстояний 10…25 км. Для расстояний выше 250 км поправку принимают равной нулю. Для промежуточных расстояний 20...250 км поправку находят, используя линейную интерполяцию. Для эффективных высот подвеса антенн передатчика, превышающих 1200м, на­пряженность поля на расстояния r принимают равной напряженности, опре­деляемой по зависимости для эффективной высоты 300 м на расстоянии 4,1,км. Такую экстраполяцию применяют только к загоризонтным   расстояниям  4,1 70) км.  Для  расстояний , км, предполагается, что  напряженность  поля  превышает значение для   1200 м   на­ столько же .                                     насколько оно превышается при расстоянии, равном . Для рас­стояний  меньше  100 км  используют интерполяцию,  полагая 0 дБ   на  расстоя­нии 20 км до  значения поля, найденного  для   100  км.   Это  выполняется при условии,  что  напряженность   поля   не  превышает  напряженности   поля   свободного пространства.

Зависимости напряженности поля от расстояния на рис.П.1.8-П.1.10, иног­да  аппроксимируют с помощью формулы, дБ

 

                               Е(50,50)=Б0 + Б1 lgr + Б2 (lgr)2                                              (1.16)

 

где     и   коэффициенты, значения которых приведены в табл.П.1.1 и П.1.2 для метрового и дециметрового диапазонов. Эти зависимости  можно также ап­проксимировать рядом формул. Предварительно вычисляют расстояние прямой видимости  и эквивалентное расстояние  км.

При  r £   (в зоне прямой видимости)   медианное значение определяют в зависимости от расстояния

если  км

E(50,50)=108 - 30,5 lg r + (8,5 + 16,5 lgr) lg (h1эф /150).             (П.1.17) 

если км, то сначала определяют поправку на высоту подвеса передающей антенны

   4600] lg(   300  ,                        (П.1.18)

где c - коэффициенты, зависящие от частоты.

Медианное значение будет равно

E(50,50)=   100  [-Y(lg   км,                     (П.1.19)

                                   85     км,

где Y,y -  коэффициенты зависящие от частоты.

При r >  медианное значение  рассчитывают в зависимости от эквивалентного  рас­стояния, сначала в зоне дифракции, затем в зоне дальнего тропосферного  рас­пространения радиоволн

                     E(50,50)=      35               км ,      (П.1.20)

                                             x - m                                      км .

При расчете медианного значения по этим формулам следует учитывать зависимость коэф­фициентов от частоты:

30...250  МГц . . . .     c=23       Y=0,15          y=0        x=16        m=0,096
450...1000 МГц . . . .     c=27       Y=0,165          y=7         x= 12        m=0,108

 

 

 

Рис.П.1.8. Зависимость медианного значения напряженности поля от расстояния на равнинно-холмистой местности (       линии для метрового диапазона, -------для дециметрового диапазона   м ,

 

 

 

 

 

Рис.П.1.9.Зависимость   медианного   значения   напряженности поля   от  расстояния. (Равнинно-холмистая местность ( I - III  ТВ диапазоны,  м ,  

 

 

 

 

 

Рис.П.1.10.Зависимость  медианного значения напряженности  поля от расстояния. Равнинно-холмистая  местность (IV, V  ТВ диапазоны;  м,  

 

 

 

 

 

Таблица П.1.1.

Значения коэффициентов        и    для метрового диапазона

     

r = 2…100 км

r = 100…550 км

20,0

96,14

-35,39

-3,64

-79,89

120,10

-37,16

37,5

100,81

-32,66

-5,13

-45,06

96,50

-33,20

50,0

102 ,44

-31,16

-5,96

-21,00

77,63

-29,45

75,0

104,99

- 28,73

-7,10

15,79

49,68

-24,08

100,0

105,73

- 24,45

-9,05

34,08

35,95

-21,43

150,0

105,62

-15,92

-12,53

70,78

8,38

-16,10

200,0

102,6

-8,16

-15,2

91,28

-6,44

-13,34

250,0

99,29

-0,25

-17,86

111,82

-21,32

-10,58

300,0

95,97

7,66

-20,51

132,35

-36,18

-7,82

350,0

94,03

11,02

-21,34

144,29

-44,37

-6,37

400,0

92,08

14,38

- 22,17

156,21

-52,53

-4,94

450,0

90,96

16,65

-22,64

168,98

-61,44

- 3,34

500,0

89.68

19,09

-23,17

181,69

-70,31

-1,75

 

Таблица П.1.2

 

Значения коэффициентов      и   для  дециметрового диапазона

 

     

r = 2…100 км

r = 100…550 км

      

20,0

53,00

-40,07

-3,74

-52,92

102,30

-35,71

37,5

105,23

-40,30

-3,57

-38,05

92,77

-34,11

50,0

105,02

-36,07

-5,41

-31,31

88,11

-33,26

75,0

104,97

-28,83

-8, 53

-17,17

77,96

-31,34

100,0

104,78

-21,48

-11,93

-9,23

72,53

-30,35

150,0

112,10

-22,52

-12,46

17,92

52,78

-26,65

200,0

108,81

-13,51

-15,67

38,62

37,54

-23,75

250,0

105,51

-4,49

-18,88

59,35

22,29

-20,85

300,0

102,21

4,52

-22,09

80,05

7,05

-17,95

350,0

94,89

15,80

-25,67

92,19

- 1,31

-16,47

400,0

88,57

25,39

-28,52

104,31

-9,66

-14,98

450,0

81,96

35,45

-31,53

116,48

-18,06

-13,49

500,0

75,92

44,76

-34,33

128,85

-26,56

-11,99

 

В документах МККР и ОИРТ зависимости медианного значения напряженности от рас­стояния приведены для горизонтальной и вертикальной поляризаций. Однако эксперименты показывают, что в области дифракции, т.е, на расстояниях 100…200 км, в лесистой местности, напряженности полей вертикально поля­ризованных метровых волн оказываются ниже расчетного значения на 12...16 дБ. Медианное значение напряженности поля зависит от климатических усло­вий. Чем климат теплее и влажнее, тем оно оказывается больше. Это относит­ся к трассам, длина которых больше расстояния прямой видимости. Экспериментальные данные, полученные для Западной Европы и Северной Америки  показывают, что между медианным значением напряженности  поля и градиен­том индекса рефракции на первом километре атмосферы имеется корреляци­онная зависимость. Зависимости медианного значения напряженности поля от расстояния рис.П.1.8…П.1.10  относятся к зонам с умеренным климатом, причем n = ( единиц,  где   — коэффициенты преломления, измеренные у поверхности Земли и на высоте 1 км. Если среднее значение  n для данного района заметно больше или   n меньше   -40, то, применяя к кривым по­правочный коэффициент, равный  -0,5 (n+40) дБ, получают  соответствующие значения медианы напряженности поля для всех расстояний за пределами пря­мой видимости.

Эффективная высота подвеса передающей антенны, м, для равнинной и равнинно-холмистой местности определяется как высота электрического центра антенны над усредненным  уровнем участка земной поверхности 3...15 км в направле­нии от передающей антенны к точкам приема (рис.П.1.11.а)

                               =             при  м,

                                                 10 м      при  10м,                                  (П.1.21)

где  высота подвеса антенны над уровнем моря;

      Zcp — средняя отметка участка  3...15 км, которая  может быть определена по  среднеарифметическим значениям отметок всех впадин и возвышенностей.

Для холмистой и  горной   местности  эффективная   высота подвеса передающей   антенны определяется аналогично, но ZCP  целесообразно  определять  на  участке 3…30 км.

Если  точки   передачи   и   приема   находятся  на   наклонном   вверх  или   вниз участке  местности,   то  эффективную   высоту подвеса  передающей   антенны   определяют между наклонной линией, проведенной через середину неровностей местности, и параллельной ей линией, проведенной через центр  антенны   (рис. П.1.11).

Поправочный коэффициент, учитывающий неровность местности   (поправка) можно определить по графикам рис.П.1.12. Графики показывают, что  с увеличением   высот   неровностей   медианное   значение    напряженности     поля уменьшается,   а   при   переходе   от  равнинно-холмистой   местности   к   равнинной возрастает. Наибольшее изменение поля имеет место на расстоянии 50...100 км от антенны. Для расстояний свыше 200 км поправочный коэффициент в 2 раза меньше, чем  на  расстоянии  50…100 км. Зависит коэффициент от частоты в дециметровом диапазоне его значение больше, чем в метровом.

На основании новых экспериментальных данных, полученных в горной и холмистой местностях, установлено, что поправочный коэффициент интер­вала расстояний от антенны 20...100 км такой же, как и для интервала 50...100 км, Уточненные значения поправочного коэффициента, дБ могут быть определены по рис. 1.13, построенному по формуле

 

                              F(Dh) =         - νχ1lg(∆h/50) при ∆h≥50м,

                                                            при  м.                  (П.1.22)

Коэффициенты   и определяют в зависимости от диапазона частот

ТВ диапазон  частот    I                       II            III          IV          V

                                18,6               20,6           25,7     38,5          45

                             0,15               0,15           0,15        0,25        0,25

Для горной местности поправочный коэффициент определен для мест приема,  расположенных в долинах ниже средней  высоты гор. Следует проявлять осторожность при оценке поправочного коэффициента на местности, где Dh>300м, поскольку рельеф такой  местности  не  всегда   является   регулярный, если пункты   приема   расположены   на   вершинах   возвышенностей,   поправкой можно пренебречь.  Расстояния, для поправочного коэффициента выбраны неудачно. Это  видно  из того, что при расчетах   возможны случаи, когда на участке  100…200 км напряженность поля  с увеличением  расстояния  остается неизменной или даже  возрастает. Целесообразно  вводить  графическую корректировку,  при которой поле спадает плавно при увеличении расстояния.

Поправочный коэффициент на высоту подвеса приемных антенн для 50% мест приема необходимо рассчитывать при высоте подвеса антенн h2¹10м. В (Рекомендации 370-4) указывается, что на равнинно-холмистой местности в дециметровом диапазоне снижение высоты подвеса антенн с 10 до 3 м приводит к уменьшению медианного значения напряженности поля на 6 дБ, если расстояние от мест приема до передающей станции не превышает 50 км. Для расстояний свыше 100 км значение поправочного коэффициента берется в 2 раза меньше. С увеличением степени неровности местности его значение также уменьшается. Для горной местности он равен нулю.

Результаты экспериментов показывают, что и дециметровом диапазоне для всех параметров Dh значение поправочного коэффициента в среднем больше на 1 дБ по сравнению с данными Рекомендации 370-4. На равнинно-холмистой местности он одинаков для всех диапазонов. В метровом диапазоне зависимость коэффициента от степени неровности местности сравнительно слабая (рис.П.1.14, кривая 1). В пределах зоны обслуживания радиопередающей станции (зона обслуживания примерно равна расстоянию прямой видимости) он не зависит от расстояния и может быть определен по формуле или рис.П.1.14

 lg (Dh / 50) - 7 ,                           (П.1.23)

где С=2,6; 6 для метрового и дециметрового диапазонов волн.

При высоте подвеса приемных  антенн более  10м на равнинно-холмистой местности, вблизи границы зоны обслуживания поправочный  коэффициент, дБ,                                               F(h2)=(4lgf + 10)(lgh2-1)                 

         (П.1.24)

где f - частота, МГц, причем 10 £ £ 30 м.

На расстояниях 200…1000 км от передающей станции с антеннами, поднятыми над землей на высоту  так, что виден горизонт (например, на склоне горы), независимо от частоты, поправочный коэффициент, дБ,

  ,                                      (П.1.25)

где 10 £ £ 100 м.

Отклонение значения напряженности поля от медианного в заданном проценте времени Е(Т) в ряде случаев может быть определено по кривым, приведенным Рекомендации 370-4. Некоторые из таких кривых приведены на рис.П.1.15…1.17. Для любого процента времени и в более удобной форме расчеты можно провести приближенно, полагая, что в точках приема в пределах, по   крайней мере, 1...99% времени годовое статистическое распределение напряженности поля аппроксимируется логарифмически- нормальным законом. Hа  этом основании отклонение напряженности поля в заданном проценте времени, дБ,                                     

                                          ,                                             (П.1.26)

где  стандартное   отклонение   временного    распределения, дБ;

 

 

 

 

 

Рис.П.1.11. К определению эффективной высоты подвеса передающей антенны  

     на местности (а - средняя высота которой одинакова; б - на   наклонной)

 

Рис.П.1.12. Графики для оп­ределения поправочного ко­эффициента на неровной      

                   местности по МККР для ТВ диапазонов волн (а — II, III;  б—IV, V)

 

 

 

 

Рис.П.1.13. Зависимость поправочного коэффициента от степени неровности

                 местности на  расстояниях 20 ...100 км

 

Кт — безразмерная  величина,   распределенная  по   логарифмически-  нормальному   закону с нулевой  медианой   и  стандартным   отклонением,   равным   единице.   Величину К(Т)   определяют по графику рис.П.1.15,  в зависимости от заданного процента времени. График построен с помощью табулированного интеграла  Гаусса,   %

   100 .                    (П.1.27)

Стандартное отклонение временного распределения, дБ, в  метровом и дециметровом диапазонах волн для точек приема, расположенных на расстояниях менее 100 км от радиопередающей станции

   .                                    (П.1.28)

Отклонение значений напряженности поля от медианного  в заданном проценте мест приема. В соответствии с результатами опытов в расчетах принимают, что статистическое распределение напряженности поля по местоположению

 

 приближенно аппроксимируется логарифмически - нормальным законом. Отклонение напряженности поля, дБ, в заданном проценте мест приема

                                                    (П.1.29)

где    стандартное   отклонение   распределения   напряженности   поля  по местоположению, дБ;  K(L) -  безразмерная   величина,  определяемая  по  рис.П.1.15 или с помощью интеграла Гаусса.

Считается, что распределения напряженности поля во времени и по местоположению взаимно независимы, но это не  строго, так как  влияние рельефа проявляется по-разному в зависимости от условий рефракции.

Стандартное  отклонение   распределения   напряженности   поля по местоположению согласно Рекомендации 370-4  зависит от степени неровности местности и диапазона частот. Зависимость от расстояния исключается. Для равнинно-холмистой   местности,   в   метровом  диапазоне   волн дается   значение    дБ, а в дециметровом диапазоне 9,3 дБ. Для  холмистой и гористой местности в  метровом диапазоне данных нет, а в дециметровом диапазоне они ограничены (при Dh = 150, 300м    и 16 дБ).  Экспериментальные  исследования,   проведенные для  многих  районов,  показывают, что   для  расстояний  свыше   10  км значения   стандартного   отклонения   можно   определить   из   рис.П.1.17   или   формулам, дБ:

для метрового диапазона волн      (П.1.30)

для дециметрового диапазона волн    (П.1.31)

 

 

Рис.П.1.14. Зависимость поправочного коэффициента на высоту подвеса приемной антенны при ее снижении с 10 до 3 м от степени неровности местности для диапазонов волн (1 — метровых; 2 — дециметровых)

Рис.П.1.15. График нормированного логарифмически-нормального закона

На расстояниях менее 10 км значения стандартного отклонения на равнинно-холмистой местности в диапазоне дециметровых волн следующие:

Расстояние,   км     .     1    3    5    10    

  ,  дБ                .   .   . 5    7    8      9

В диапазоне метровых волн эти значения будут меньше примерно на 2 дБ. Напряженности поля, измеренные для городов, расположенных в зоне обслуживания радиопередающих ТВ станций, рассчитывают по (П.1.15), но с учетом следующих условий. При высоте подвеса приемных антенн 10 м  медиана напряженности поля оказывается меньше, чем на такой же местности свободной от строений. Поэтому в (П.1.15) следует ввести коэффициент F(s), учитывающий дополнительное ослабление, зависящий от плотности застройки города s и характера расположения зданий. Высота строений и строительный материал оказывают сравнительно небольшое влияние

Плотность   застройки   города   (или   квартала)   определяют  по плану   как отношение застроенной части к общей площади (рис.П.1.20).

Из рис.П.1.19 видно, что дополнительное ослабление F(s) для дециметрового диапазона волн  изменяется в больших пределах. В частности, для большого города его значение составляет 10…15 дБ, В диапазоне метровых волн оно получается меньше примерно на 5 дБ. Дополнительное ослабление уменьшается по мере удаления точек приема от передающей станция           (рис.П.1.23). Для крупных городов уменьшение высоты подвеса приемных антенн с 10 до 3 м приводит к уменьшению медианного значения напряженности поля на 7... 9 дБ на частотах 100…1000 МГц. При высоте подвеса антенны менее 5 м влияние частоты и окружающей среды становится незначительным. В широком диапазоне частот уменьшение высоты подвеса антенн с 3 до 1,5 м приводит к уменьшению напряженности поля сигнала еще на 3 дБ. При подъеме антенн выше 10 м отмечается резкое возрастание сигнала. Поправочный коэффициент, дБ, для медианного значения напряженности поля при >10 м

                                                F(h2)≈ω(lgh2-1)                                        (П.1.32)

 

где w — постоянная величина: в дециметровом диапазоне w=40, для кварталов с традиционной  застройкой w=48. Таким образом, приближенно можно   считать,   что    в   дециметровом   диапазоне   зависимости   напряженности от   расстояния   для   равнинно-холмистой   местности   (см. рис.П.1.8;  П.1.10) пригодны  для  городов,   если   антенны   установлены   на  крышах   6…7-этажных зданий (»20 м).

Распределение напряженности поля для города аппроксимируется логарифмически нормальным законом. Стандартное отклонение этого распределения зависит существенно  от  высоты установки  приемных  антенн. В центральных   районах города   с современной застройкой при высоте 10 м в дециметровом диапазоне  при смешанной застройке новыми и старыми   зданиями   около  8  дБ.  Такое  же  значение стандартного отклонения  отмечается   в  пригороде  с одноэтажными   зданиями.   По мере  увеличения высоты подвеса антенны оно уменьшается, при высоте подвеса примерно 30 м -  при высоте подвеса  50 м - около 3,5 дБ.

 

 

 

Рис.П.1.16. Зависимость стандартного отклонения временного распределения

                 напряженности поля от эквивалентного расстояния.

                

 

 

Рис.П.1.17. Зависимость стандартного отклонения местностного распределения напряженности поля от степени неровности местности для   диапазонов волн  (1 - метровых; 2 - дециметровых )

Рис.П.1.18. Зависимость дополнительного ослабления напряженности поля в 

                 городе от плотности застройки (дециметровый диапазон волн

                 r = 1…10 км,  = 10 м)

Рис.П.1.19. Зависимость дополнительного ослабления в городских кварталах с

                 современной застройкой от расстояния до радиопередающей           

                 станции  (=10 м  дециметровый диапазон) 

                              

             Рис.П.1.20. Примеры плотности  застройки  города

П.1.3. Определение границ зон покрытия радио и телевизионным вещанием

 

 

 В табл.П.1.3 приведены значения используемой напряженности поля, принятые при планировании зон покрытия телевизионным вещанием [ГОСТ 7845-79] и данные МККР [Рекомендация 417-3 и Отчет 409-4]. Значения Рекомендации 417-3 предназначены для широкого использования, а представленные в Отчете 409-4 — для сельских районов с малой плотностью населения. В последнем случае необходимо применять приемные установки, оборудованные малошумящими антенными усилителями, и приемные антенны с большими коэффициентами усиления.

 

Таблица П.1.3

Принятые при планировании зон покрытия телевизионным вещанием

значения используемой напряженности поля, дБмкВ/м

 

Диапазон частот

Стандарт

I

II

III

IV

V

СНГ (ГОСТ 7845-79)

50

54

57

70

70

МККР (Рек. 417-3)

48

—

55

65

70

МККР (Отчет 409-4)

46

—

49

58

64

 

 

В таблице П.1.4 приведены значения минимальной используемой напряженности поля, необходимые для планирования зон покрытия ОВЧ-ЧМ вещанием.

 

Таблица П.1.4

Значения минимальной используемой напряженности поля, дБ

Местность

f=70 МГц

f=104 МГц

моно

стерео

моно

стерео

Город с высоким уровнем шумов

Город со средним уровнем шумов

Сельская местность со средним уровнем шумов

60

 

56

 

46

75

 

71

 

61

60

 

54

 

48

75

 

69

 

63

 

 

 

При учете того, что граница зоны обслуживания проходит, как правило, по сельской местности и что расчетное значение Емин>100 мкВ/м, для планирования можно принять следующие значения Eмин для служб вещания:

монофонического вещания в диапазонах

66...74 МГц………………………………………………………………46 дБ,

100...108 МГц……………………………………………………………48 дБ,

стереофонического вещания в диапазонах

66...74 и 100...108 МГц.…………………………………………………54 дБ.

 

Для определения границ зоны вещания необходимо для каждого из азимутов построить график зависимости напряженности поля от расстояния  Е=f(r) и по значению минимальной используемой напряженности поля (табл.П.1.3 и П.1.4) определить удаление rгр от передающей антенны  границ зоны вещания. Найденные значения rгр  занести  в таблицу и по ним на карте нанести границы зоны вещания.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

 

МЕТОДИКА ОКАМУРЫ

 

 Определение уровня поля в точке приёма. Для вычисления медианного значения мощности сигнала, принимаемого антенной подвижного или стационарного объекта в городских условиях, можно использовать следующее выражение, в котором все составляющие приведены в децибелах

P2 = 10∙lgPo − Ln ,                                              (П.2.1)

где P0 - значение принимаемой мощности  в свободном пространстве, мВт;

Ln - величина потерь в дБ, определяемая по формуле

 

Ln=Am(r, f) – H1 (h1,r ) – H2(h2,f) – К1 – К2 – К3 – K4, дБ,          (П.2.2)

 

где Am(r,f) - ослабление в городе относительно свободного пространства в дБ, определяемое из графика на рис.П.2.1;

H1(h1, r) – «высотный коэффициент усиления» передающей антенны в дБ, определяемый из графика на рис.П.2.2;

 Н2(h2, f) – «высотный коэффициент усиления» приемной антенны в дБ, определяемый из графика на рис.П.2.3;

К1 - поправочный коэффициент для пригородных и открытых площадей в дБ, определяемый из графиков на рис.П.2.4;

K2, К3, К4 - поправочные коэффициенты в дБ соответственно для холмистой местности, для учета наклона местности и преград типа "суша-море-суша", определяемые из графиков на рис.П.2.5…П.2.8.

 

На рис.П.2.1 представлены зависимости, полученные Окамурой, на основе которых можно предсказать медианные значения ослабления сигнала относительно ослабления в свободном пространстве для квазигладкого городского района. Эти зависимости могут служить в качестве отправных при оценке ослабления сигнала. Здесь же предполагается, что высота подвеса антенны центральной станции h1=200 м, а высота подвеса антенны подвижного объекта h2=3 м.

На рис.П.2.2 и П.2.3 представлено семейство кривых, позволяющих оценить изменение мощности принимаемого сигнала от "высотного коэффициента усиления" при изменении высот подвеса антенн базовой и мобильной станций. Рассчитанные теоретические зависимости медианного значения мощности принимаемого сигнала нормированы к принимаемой мощности при высоте подвеса антенн h1 = 200 м и h2 = 3 м. Они могут использоваться для частот в диапазоне от 200 МГц до 2000 МГц.

 

 

Рис.П.2.1.Зависимость ослабление в городе относительно свободного пространства Am(r,f) от расстояния и частоты

 

 

Рис.П.2.2.Зависимость «высотного коэффициента усиления» H1(h1, r)  передающей антенны от ее высоты подвеса и расстояния

 

 

Рис.П.2.3.Зависимость «высотного коэффициента усиления» приемной антенны Н2(h2, f) от ее высоты подвеса и частоты

 

Распространение радиоволн в пригороде в некоторой степени зависит от частоты сигнала и немного улучшается при ее повышении. Зависимость поправочного коэффициента для пригородной зоны от частоты в диапазоне 100 МГц...3000 МГц представлена нижней кривой на рис.П.2.4

     Рис.П.2.4. Зависимость поправочного коэффициента для пригородных и   

            открытых площадей К1 от частоты

На открытых местностях, встречающихся довольно редко, условия для распространения радиоволн значительно лучше, чем в пригородных зонах и городах, что приводит обычно к увеличению мощности принимаемого сигнала на 20 дБ при тех же высотах подвеса антенны и расстояниях между антеннами. Верхняя кривая на рис.П.2.4 представляет собой поправку в дБ, которую можно непосредственно прибавлять к значениям уровня поля, рассчитанного для города. Для сельских местностей или малозастроенных территориях кривые медианных значений мощности сигнала лежат между двумя указанными кривыми.

Для расчета поправок на холмистость местности необходимо знать диапазоны изменения выступов ∆h. Приближенные расчетные зависимости для холмистой местности, представленные на рис.П.2.5, позволяют найти поправочные коэффициенты для основных зависимостей медианного ослабления для квазигладкой городской зоны. Для более точного предсказания величины ослабления следует, вероятно, учитывать ее зависимость от частоты сигнала и расстояния между антеннами. При этом если известно, что подвижный объект находится вблизи вершины холма, то поправочный коэффициент на рис.П.2.5 можно не учитывать. С другой стороны, если объект находится вблизи основания холма, то ослабление возрастает, что иллюстрируется нижней кривой на рис.П.2.5.

 

 

 

Рис.П.2.5. Зависимость поправочного коэффициента на холмистость местности К2 от величины  ∆h

 

В случае, когда средняя высота земной поверхности плавно изменяется на расстоянии порядка 5 км, может быть использован поправочный коэффициент на наклон земной поверхности (гористость местности). Средний угол наклона Θm в миллирадианах определяется как показано на рис.П.2.6. Зависимость поправочного коэффициента на наклон местности К3 от среднего угла наклона Θm при разных расстояниях г между антеннами представлены на рис.П.2.7. Обычно, если на пути распространения радиоволн встречаются обширные водные пространства между передающей и приемной антеннами, мощность принимаемого сигнала выше, чем в случае распространения только над сушей. Изменение мощности сигнала зависит от расстояния между антеннами и от того, находится ли вода ближе к приемнику на подвижном объекте, или к передатчику центральной станции, или лежит где-то посередине между ними. Величина β определяется как отношение части пути, проходимого радиосигналом над водой, ко всему пути между антеннами. Поправочный коэффициент К3 для преград типа "суша-море-суша" можно определить по кривым рис.П.2.8. Экспериментально определено, что если последний участок пути радиосигнала проходит над водой, то мощность сигнала обычно выше на 3 дБ, чем в случае, когда последняя часть этого пути проходит над сушей.

 

 

 

 

Рис.П.2.6. К определению угла наклона местности Өm

 

 

 

 

 

 

 

   

 

Рис.П.2.7. Зависимость поправочного коэффициента на наклон местности К3 от угла наклона местности и расстояния

                                                       

 

           Рис.П.2.8. Зависимость поправочного коэффициента на преграды типа    

              "суша-море-суша" К4 от величины  β

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

 

Характеристики направленности антенн БС сотовой связи, используемых в Республике Узбекистан

 

 

Электрические параметры антенны

базовой станции сотовой связи

Антенна А1

DV-450-490-65-15i-6F

Антенна А2

 DV-450-490-65-15i-0F

Диапазон частот

450…490 МГц

450…490 МГц

Поляризация

вертикальная

вертикальная

Коэффициент усиления

15,0 дБ

15,0 дБ

Ширина главного лепестка в горизонтальной плоскости на уровне  

-3 дБ

65°

65°

Ширина главного лепестка в вертикальной плоскости на уровне -3 дБ

16°

16°

Угол наклона главного лепестка

6°

0°

Коэффициент защитного действия

> 25 дБ

> 25 дБ

 

 

 

 

Рис.П.3.1.ДН антенны «DV-450-490-65-15i-6F» (а – в горизонтальной плоскости, б – в вертикальной плоскости)

 

 

 

 

 


Рис.П.3.2.ДН антенны «DV-450-490-65-15i-0F» (а – в горизонтальной плоскости, б – в вертикальной плоскости)

 

 

Электрические параметры антенны

базовой станции сотовой связи

Антенна А3

OV-470-490-360-9i-0

Антенна А4

OV-450-470-360-9i-0

Диапазон частот

470…490 МГц

450…470 МГц

Поляризация

вертикальная

вертикальная

Коэффициент усиления

9,0 дБ

9,0 дБi

Ширина главного лепестка в горизонтальной плоскости на уровне        -3 дБ

360°

360°

Ширина главного лепестка в вертикальной плоскости на уровне             -3 дБ

11°

11°

Угол наклона главного лепестка

0°

0°

Неравномерность диаграммы направленности в горизонтальной плоскости

± 1 дБ

± 1 дБ

 

 

 

 

 

 

 


Рис.П.3.3.ДН антенны «OV-470-490-360-9i-0» (а – в горизонтальной плоскости, б – в вертикальной плоскости)

 

 

 

 

 


Рис.П.3.4. ДН антенны «OV-450-470-360-9i-0» (а – в горизонтальной плоскости, б – в вертикальной плоскости)

 

Электрические параметры антенны

базовой станции сотовой связи

Антенна А5

 DX-450-470-65-15i-0

Антенна А6

DV-450-470-65-15i-0

Диапазон частот

450…470 МГц

450…470 МГц

Поляризация

± 45°

вертикальная

Коэффициент усиления

15,0 дБ

15,0 дБ

Ширина главного лепестка в горизонтальной плоскости на уровне      -3 дБ

65°

65°

Ширина главного лепестка в вертикальной плоскости на уровне          -3 дБ

16°

16°

Угол наклона главного лепестка

0°

0°

Коэффициент защитного действия

> 25 дБ

> 25 дБ

 

 

 

 

 

 

 


Рис.П.3.5.ДН антенны «DX-450-470-65-15i-0» (а – в горизонтальной плоскости, б – в вертикальной плоскости)

 

 

 

 

 


Рис.П.3.6.ДН антенны «DV-450-470-65-15i-0» (а – в горизонтальной плоскости, б – в вертикальной плоскости)

 

Электрические параметры

Антенна А7

 CTSDG-06513-0DM

Антенна А8 

CTSDG-06513-0DM

Частота

806…896 МГц

870…960 МГц

Поляризация

± 45°

± 45°

Коэффициент усиления

14,7 дБ

14,9 Дб

Ширина главного лепестка в горизонтальной плоскости на уровне   -3 дБ

65°

65°

Ширина главного лепестка в вертикальной плоскости на уровне       -3 дБ

15°

14°

Направление излучения

0°

0°

Коэффициент защитного действия

25 дБ

25 дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.П.3.7.ДН антенны «CTSDG-06513-0DM» для 806…896 МГц               (а – в горизонтальной плоскости, б – в вертикальной плоскости)

 

                                

 

 

 

 

Рис.П.3.8.ДН антенны «DV-450-470-65-15i-0» для 870…960 МГц             (а – в горизонтальной плоскости, б – в вертикальной плоскости)

 

 

 

 

Антенна

Антенна  А9

Номер типа

7226.04

Частотный диапазон

870…960 МГц

Поляризация

вертикальная

Коэффициент усиления (относительно изотропного излучателя)

15,5 дБ

Ширина главного лепестка по половинной мощности

В горизонтальной плоскости: 650

В вертикальной плоскости: 140

Коэффициент защитного действия по мощности

>23 дБ

 

 

 

ДН в горизонтальной (1) и вертикальной (2) плоскостях

 

 

 

 

 

 

 

 

Антенна

Антенна А10

Номер типа

739 623

Частотный диапазон

806…960 МГц

806…894 МГц

880…960 МГц

Поляризация

+450, -450

+450, -450

Коэффициент усиления (относительно изотропного излучателя)

2х16,5 дБ

2х17 дБ

Ширина главного лепестка по половинной мощности, +450/-450

в горизонтальной плоскости: 680

в вертикальной плоскости: 100

в горизонтальной плоскости: 650

в вертикальной плоскости: 9,50

Коэффициент защитного действия по мощности

>30 дБ

>30 дБ

 

 

 

 

ДН в горизонтальной плоскости

 

 

 

ДН в вертикальной плоскости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                          ПРИЛОЖЕНИЕ 4

 

 

 

 

 

 

 

Рис.П.4.1. Зависимость медианных значений множителя ослабления от

расстояния  и  длины волны

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

 

Рекомендуемый порядок выполнения задания

 

1.     Рассчитать размеры облучателя (см. рис.1.1), его характеристики направленности в плоскостях Е и Н с шагом 50 или 100 в интервале углов 00…900. По результатам расчётов построить диаграммы направленности облучателя в прямоугольной системе координат и на уровне 0,316 (-10 дБ) определить оптимальный угол раскрыва зеркала yопт (см. пример на рис.П.5.2).

2.     Определить коэффициент усиления G1  передающей параболической антенны, рассчитать её геометрические размеры, профиль зеркала и допуски отклонений, а также коаксиально-волноводный переход.

3.     Рассчитать характеристики направленности антенны в плоскостях Е и Н. Построить диаграммы направленности антенны и по ним определить ширину главного лепестка по уровням нулевого излучения и половинной мощности, уровни первого и второго боковых лепестков в плоскостях Е и Н.

 

Краткие сведения по облучателям параболических антенн

 

В качестве облучателя используются слабонаправленные антенны, обладающие однонаправленным излучением в сторону зеркала. Фазовый центр облучателя совмещается с фокусом зеркала. На рис.П.5.1 приведены эскизы предлагаемых к расчёту облучателей параболических антенн.

Рис.П.5.1. Эскизы облучателей (а - вибратор с плоским контррефлектором;

б - двухщелевой облучатель; в - открытый конец круглого волновода;

г - рупорный облучатель; д- открытый конец прямоугольного волновода)

Рис.П.5.2. Пример определения оптимального угла раскрыва параболического зеркала по диаграммам направленности облучателя
 

 
 

 

Диаграмма направленности (ДН) параболической антенны определяется формой ДН облучателя и величиной отношения значений радиуса раскрыва параболического зеркала R0 к фокусному  расстоянию f0  этого зеркала. Ниже приводятся формулы для расчёта размеров облучателей и их характеристик направленности.

 

Облучатель в виде вибратора с плоским контррефлектором

 

Контррефлектор представляет собой металлическую пластину диаметром 0,815l (l - длина волны), расположенную на расстоянии d=l/4 от вибратора.

Характеристики направленности облучателя в плоскостях Е и Н рассчитываются по формулам:

FE(j) = [cos(900×sinj)/cosj]×cos[900×(1-cosj)],                   (П.5.1)

FH(q) = cos[900×(1-cosq)].                                                  (П.5.2)

Двухщелевой облучатель

 

Длина щелей облучателя выбирается порядка 0,47l, а расстояние между щелями d - порядка l/2.

Характеристики направленности облучателя в плоскостях  Е и Н рассчитываются по формулам:

 
 
FE(j) = cos(900×sinj),                                                       (П.5.3)

FH(q) = cos(900×sinq)/cosq.                                               (П.5.4)   

Внутренние размеры широкой «а» и узкой «b» стенок прямоугольного волновода определяются с помощью [6]. В частности, для частоты 10 ГГц можно выбрать стандартный волновод R-100, у которого «а»=22,86 мм, «b»=10,16 мм.

 

Облучатель в виде открытого конца круглого волновода

Размер радиуса внутреннего сечения волновода rв определяется с помощью [6]. В частности, для частоты 6 ГГц можно выбрать стандартный круглый волновод С-65, у которого rв = 19,05 мм. Критическая длина волны круглого волновода определяется по формуле lкр = 3,41rв .

Характеристики  направленности облучателя в плоскостях Е и Н определяются по формулам:

FE(j) =

1+Qcosj

.

L1(U),

 

Q+1

 

FH(q) =

Q+cosq

.

4L1(U) – U2L2(U)

,

Q+1

4[1-(U/1,84)2]

 (П.5.5)
 

        

 

(П.5.6)
 
        

 

 

где L1(U), L2(U) – лямбда – функции;

Q=Ö

1-(l/lкв)2

; U = (2prв/l)sinj

; U = (2prв/l)sinq.

 

Рупорный облучатель

(П.5.7)
 
В случае необходимости получения приблизительно одинаковой диаграммы направленности облучателя в плоскостях Е и  Н, размеры раскрыва рупора выбирают bр = 0,717ар, где «ар» - размер раскрыва рупора, образованный расширением широкой         стенки волновода «а», а «bр» - размер раскрыва рупора, образованный расширением узкой стенки волновода «b». Размеры «а» и «b» можно определить с помощью [6]. В частности, для частоты 4 ГГц можно выбрать стандартный волновод R-40, у которого «а» = 58,17 мм, «b» = 29,08 мм. Длина рупора в плоскости Н RН  должна быть равна 1,5 RE , где RЕ   - длина рупора в плоскости Е. Чтобы фазовые ошибки были в пределах норм, нужно соблюдать соотношения:

RH = aP2/3l; RE = bP2/2l; aP = 1,02l/siny0,1H ,

где y0,1 – ширина ДН облучателя по уровню 0,1 по мощности. В расчётах можно выбрать y0,1 = 500…600.

Характеристики направленности облучателя в плоскостях Е и Н рассчитываются по формулам:

 

FE(j) =

1+cosj

×

sin[(pbp/l)sinj]

,

2

(pbp/l)sinj

FH(q) =

1+cosq

×

cos[(pap/l)sinq]

.

2

1-[(2ap/l)sinq] 2

(П.5.8)
 

(П.5.9)
 

 

 

 

 

 


Облучатель в виде открытого конца прямоугольного волновода

Внутренние размеры широкой «а» и узкой «b» стенкой прямоугольного волновода определяются с помощью [6]. В частности, для частоты f=7,5 ГГц можно выбрать стандартный волновод R – 70, у которого «а» = 34,85 мм; «b»=15,8 мм. Критическая длина волны прямоугольного волновода определяется по формуле lкр  = 2а.

Характеристики направленности облучателя в плоскостях Е и Н определяются по формулам:

FE(j) =

1+Qcosj

×

sin[(pb/l)sinj]

,

1+Q

(pb/l)sinj

FH(q) =

Q+cosq

×

cos[(pa/l)sinq]

,

Q+1

1-[(2a/l)sinq] 2

(П.5.11)
 

Q=Ö

1-(l/lкв)2

.

 
 

(П.5.10)
 

 

 

 

 

 


где

 

Расчёт размеров параболической антенны

 

Коэффициент усиления параболической антенны можно определить из выражения

(П.5.12)
 
 


G1=20lg(4pr/l) + P2[дБ]  - 10lgP1  -G2[дБ]  , дБ.

 

Полученное значение необходимо пересчитать из дБ в «разы» по формуле G=10GдБ/10.

Радиус раскрыва параболического зеркала определяется из соотношения

 

R0 = Ö

[1/(pn)]×[G1l2/(4p)+Sзат]

,

                          (П.5.13)

 

где n - коэффициент использования поверхности раскрыва зеркала (в расчётах можно принять n=0,4…0,5);

Sзат  - площадь облучателя, затеняющего раскрыв зеркала.

Фокусное расстояние f0  параболического зеркала определятся по формуле

(П.5.14)
 
f0 = (R0/2)ctg(yопт /2).

Полученную величину необходимо подкорректировать так, чтобы выполнялось равенство f0  = n×l/4, где n = 1,2,3…

Для расчёта профиля параболического зеркала используется формула у=

Приращение по Z0 даётся до тех пор, пока величина «у» не станет равной R0.

Далее рассчитываются допуски на точность изготовления параболической антенны:

(П.5.15)
 
а) на отклонение формы поверхности зеркала от заданной

d < l/30;

(П.5.16)
 
б) на смещение облучателя из фокуса в осевом направлении

df  = l/[4(1-cosyопт)];

(П.5.17)
 
в) на смещение облучателя из фокуса в боковом направлении

df  < f0 sinam , где am=[l/(4R0)](4f02/R02-1).

 

 

 

Расчёт характеристик направленности параболической антенны

 

Для расчёта характеристик направленности параболической антенны необходимо предварительно рассчитать и построить приближенные амплитудные распределения в раскрыве зеркала в плоскостях Е и Н с помощью формул:

(П.5.18а)
 
ESE/E0 = [(1+cosj)/2]×FE(j),

(П.5.18б)
 
ESH/E0 = [(1+cosq)/2]×FH(q).

 

 

Приближенное амплитудное распределение поля можно рассматривать как функцию относительного переменного радиуса раскрыва t=r/R0, где r - расстояние до определённой точки раскрыва. Каждому значению угла q диаграммы направленности соответствует своё значение t, связанное с геометрическими размерами зеркала соотношением

 

(П.5.19)
 
t = (2f0 /R0)[sinq/(1+cosq)]

 

Выражение для нормированной величины t имеет вид

(П.5.19а)
 
 


tH = sinq(1+cosyопт )/[(1+cosq)sinyопт].

 

Результаты расчёта ESE/E0, ESH/E0 и tH занести в таблицу типа П.5.3

 

Таблица П.5.3

Результаты расчёта амплитудных распределений

Q0, j0

ESE/E0

ESH/E0

tH

0

10

20

…

yопт

 

 

 

 

По результатам расчёта построить амплитудные распределения в раскрыве зеркала и определить величины «пьедесталов» D (см. пример на рис.П.5.3)

Рис.П.5.3 Пример амплитудных распределений
 

Характеристики направленности параболической антенны в плоскостях Е и Н можно рассчитать по формулам:

(П.5.20)
 
 


fE(a) = DE×L1(U)+[(1-DE)/4]×L2(U),

(П.5.21)
 
 


fH(a) = DH×L1(U)+[(1-DH)/4]×L2(U),

 

где U = (2pR0/l)sina.

Расчёт значений fE(a) и fH(a) проводят через каждые 20 до тех пор, пока не будет рассчитан главный лепесток и два боковых лепестка.

Значения лямбда-функций можно определить из графиков на рис.П.5.4.

Значения fE(a) и fH(a) следует отнормировать, т.е. FE(a) = fE(a)/fEmax(a) и FH(a)= fH(a)/fHmax(a). Результаты расчёта свести в таблицу. Построить диаграммы направленности антенны в прямоугольной системе координат.

С разрешения преподавателя, допускается производить расчет характеристики направленности по приближенной формуле.

Расчёт   коаксиально-волноводного   перехода

 

Для всех типов облучателей, кроме вибратора с плоским контррефлектором, необходимо рассчитать коаксиально-волноводный переход (КВП), состоящий из отрезка волновода и возбуждающего штыря, соединённого с центральной жилой коаксиального кабеля. Возбуждающий штырь устанавливается на расстоянии l2 = lB/4 от короткозамкнутого конца волновода. Длина волны в волноводе lB определяется по формуле lB = l/Q.

В случае использования прямоугольного волновода и расположения штыря посередине широкой стенки волновода высоту штыря l1 можно рассчитать по формуле

l1 = l(2p)-1×arccos[1-0,229×Ö

WФ×a×b/(l×lB)

],

(П.5.22)

где Wф  - волновое сопротивление питающего коаксиального кабеля (50 Ом), а и b - внутренние размеры соответственно широкой и узкой стенок прямоугольного волновода.

В случае круглого волновода высоту штыря l1 можно определить по формуле

l1 = l(2p)-1×arccos[1-0,203rB×Ö

WФ/(l×lB)

].                        (П.5.23)

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

 

П.6.1. Расчетные значения излучаемой мощности PΣ радиосредств, размещенных на антенной башне ТашРТПЦ

 

Наименован-ие системы

Кол-во

№ ТВ кан.

P1 видео

кВт

P1 звук

кВт

h1

м

α = α1·l

дБ

G

дБ

PΣ

дБ кВт

PΣ

кВт

Телевидение

1

3

25

2,5

291

1,25

10

18,75

74,9

Телевидение

1

5

25

2,5

291

1,25

10

18,75

74,9

Телевидение

1

9

25

2,5

307

1,32

10

18,68

73,7

Телевидение

1

11

5

0,5

321

1,38

11,3

12,33

19,6

Телевидение

1

30

5

0,5

346

1,49

14,8

16,31

42,8

Телевидение

1

40

20

0,2

346

1,49

14,8

22,34

171,5

«Камалак-ТВ»

20

Спец.

0,05

-

215

-

17,8

-5,74

0,27

«Алтай-3М»

40

-

0,05

-

170

0,5

9,6

3,91

0,41

УКВ-ЧМ

4

-

-

4

264

1,14

10

9,65

30,79

УКВ-ЧМ

4

-

-

1

204

0,5

7,8

9,06

8,05

Служебная связь

1

-

-

0,05

210

0,5

5

-8,51

0,14

 

П.6.2. Диаграммы направленности передающих антенн

 

 

Рис.П.6.1. Паспортная диаграмма направленности в вертикальной плоскости антенны IV телевизионного диапазона

 

                

  

Рис.П.6.2. Паспортная диаграмма направленности в вертикальной плоскости  антенны АУР-I-4000-68 I и II телевизионных диапазонов

 

 

Рис.П.6.4. Паспортная диаграмма направленности в вертикальной плоскости антенны УКВ-ЧМ вещания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.П.6.4. Паспортная диаграмма направленности в вертикальной плоскости   

                                      антенны «Камалак – ТВ»

 

 

 

Рис.П.6.5.ДН антенн УКВ - ЧМ вещания в вертикальной  плоскости

 

 

 

 

Рис.П.6.6.ДН  антенн “служебной радиосвязи”  в вертикальной плоскости

 

 

П.6.3. Методика определения экологически - безопасных мест размещения базовых станций

 

Экологически - безопасное размещение антенн базовых станций подразумевает, что население не попадет в так называемые санитарно - защитную зону (СЗЗ) и зону ограничения (ЗО) радиотехнических объектов (РТО).

Методика определения границ санитарно - защитной зоны и зоны ограничения радиотехнических объектов

 

Согласно действующим санитарным нормам и правилам СЗЗ является площадь, примыкающая к технической территории РТО. Внешняя граница СЗЗ определяется на высоте до 2 м от поверхности земли по предельно допустимому уровню (ПДУ) ЭМП.

ЗО является территория, где на высоте более 2 м от поверхности земли превышаются значения ПДУ. Внешняя граница зоны ограничения определяется по высоте застройки на которой ПДУ электромагнитного поля не превышает значений действующих нормативов.

СЗЗ и ЗО для РТО устанавливаются конкретно в каждом отдельном случае, размеры их зависят от действующих нормативов, суммарной мощности РТО, типа и высоты подвеса передающей антенны, рельефа местности и других характеристик.

Построение СЗЗ и ЗОЗ базируется на расчете распределения уровней ЭМП по дальности и высоте.

По нижеприведённой методике расчета уровней ЭМП производится расчет уровней ЭМП в зависимости от горизонтальной дальности r для нескольких значений высот расчетной точки. При этом необходимо выбрать несколько значений высот, одно из которых должно быть равно 2 м. Если высота расчетной точки отсчитывается от уровня горизонта, проведенного через основание опоры, то рекомендуется в зависимости от рельефа местности одно - два значения высоты взять со знаком минус, т.е. ниже горизонта.

Использование двух различно нормируемых диапазонов частот обуславливает особенности расчета и построения СЗЗ и ЗО. Эта особенность заключается в том, что границы этих зон определяются по сумме отношений коэффициента Sотн, приравненного к единице

,                                                (П.6.1)

где  Епду - предельно - допустимое значение напряженности поля (для населения 3 В/м);

ППЭпду - предельно - допустимое значение плотности потока энергии (для населения 1мкВт/см2);

Ерез - результирующее значение напряженности электрического поля (от нескольких РТО в метровом диапазоне волн)

 

;                                          (П.6.2)

 

ППЭрез - результирующее значение плотности потока энергии (от нескольких РТО в дециметровом диапазоне волн)

.                                  (П.6.3)

 

По расчетным данным для каждого значения выбранных высот строятся зависимости Sотн (см. пример на рис.П.6.7).

Рис. П.6.7. К определению кривой постоянного уровня Sотн = 1

              в зависимости от высоты застройки

 

На графиках (рис.П.6.7) проводится прямая, параллельная оси абсцисс через точку Sотн=1. Из точек пересечения этой прямой с кривыми графика (точки 1, 2,  3 и 4) опускаются перпендикуляры на ось дальностей и определяются дальности r1, r2, r3, r4, для соответствующих значений высот Н1, H2, Н3, Н4. По этим данным строится зависимость Н=f(r) (рис.П.6.8).

       Рис.П.6.8.Определение удаления границы СЗЗ и ЗО

На уровне высоты Н = 2 м  графика Н = f(r) (рис.П.6.8) определяется удаление границы СЗЗ. Затем по заданной высоте перспективной застройки Нзастр определяется удаление границы ЗО (рис.П.6.9).

Рис.П.6.9.Определение удаления границ СЗЗ и ЗО по наложенному              рельефу местности

Если уровни ЭМП рассчитаны без учета рельефа местности, т.е. высоты HK отсчитывались от уровня горизонта, проведённого через основание опоры, методика определения Sотн в зависимости Н = f(r) остается такой же. Однако определение удалений границ СЗЗ и ЗО производится следующим путем. На график Н = f(r), построенный без учета рельефа, достраивается профиль местности того направления, для которого проведен расчет уровней ЭМП. Определение удалений границ СЗЗ и ЗО производится относительно кривой, отображающей профиль местности (см. рис.П.6.9)

Определение границ СЗЗ и ЗО проводится в направлении максимальных излучений, а также в других направлениях с учетом диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости. По расчетным данным вокруг РТО строятся границы СЗЗ и ЗО для заданной высоты застройки (см. рис.П.6.10).

Рис.П.6.10. Санитарно-защитная зона и зона ограничения застройки

 

 

 

 

 

 

Методика расчёта уровней электромагнитного поля

Расчёт электрической составляющей электромагнитного поля (ЭМП)  (напряженности электрического поля) для одного радиотехнического средства производится по формуле

, В/м,                       (П.6.4)

где P1 – мощность на входе антенно-фидерного тракта, Вт;

      G1 – коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя; 

      hАФТ = 10a – коэффициент потерь в антенно-фидерном тракте                       (a = -aФ×lФ);

      R – расстояние от геометрического центра антенны до расчётной точки, (рис.П.6.11);

      F(j) – значение нормированной диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости (по напряжённости); j  – азимутальный угол;

       F(D) – значение нормированной диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости (по напряжённости);

        D – меридиональный угол,  образованный направлением на расчетную точку и плоскостью горизонта, проведенной через геометрический центр антенны;

         KФ – множитель, учитывающий влияние земли (KФ = 1,3…1,15);

         KГ – множитель, учитывающий неравномерность диаграммы направленности в горизонтальной плоскости (КГ = 1,26…1,41);

          – погонное ослабление в фидере, дБ/м;

 lФ – длина фидера, м.

Характеристики фидеров приводятся в справочниках.

 Нормированные диаграммы направленности входят в обязательный перечень данных санитарного паспорта радиотехнического объекта.

 

Рис.П.6.11.Схема пространственного положения расчетных точек

 

Распределение ЭМП рассчитывается в зависимости от горизонтальной дальности r для нескольких значений высоты возвышения расчетной точки М над уровнем земли hвз (рис.П.6.11), одно из которых должно быть равным 2 м.

Из рис.П.5.11 следует, что при hr ¹ 0:

,,                        (П.6.5)

,                                                                

а если при hr = 0, то hвз = H, тогда

,                          

,                        (П.6.6)

,                                                                   

где ha – высота центра излучения антенны.

В метровом диапазоне нормируется напряжённости электрического поля.

В дециметровом диапазоне нормируется плотность потока энергии (ППЭ), величина которой пересчитывается из напряжённости электрического поля по формуле

 

, мкВт/см2.                                                    (П.6.7)

 

Подставляя в это выражение в формулу (П.6.4) получаем

, мкВт/см2,               

т.е.    , мкВт/см2,                    (П.6.8)

Если в расчётах использованы данные нормированных диаграмм направленности по мощности Fм(j) и Fм(D), то

 

, мкВт/см2 .         (П.6.9

 

ПРИЛОЖЕНИЕ   7

 

Методика определения углов ориентации антенны на ИСЗ

 

Ориентация луча антенны на геостационарный спутник производится по значениям улов вертикальной (угол места) и горизонтальной (азимутальный угол) плоскостях. Угол места β отсчитывается от касательной к поверхности Земли до линии, соединяющей пункт приема со спутником. Азимутальный угол φ отсчитывается от направления на Северный полюс по меридиану, до направления на спутник по часовой стрелке.

Формулы для определения приближенных значений угла места β и азимута φ имеют вид:

,

,

,

где S – долгота подспутниковой точки,

      Ф – широта пункта приема (для г. Ташкента Ф = 41,3° с.ш.),

       L – долгота пункта приема (для г. Ташкента L = 69,2°в.д.),

        h – вспомогательный параметр.

При расчете углов β и φ значения S и L необходимо брать со знаком «минус», если долготы пункта приема и подспутниковой точки отсчитаны от нулевого меридиана на восток (т.е. значения долгот указаны в градусах восточной долготы).

Ниже, в таблице, приведена справочная информация по ряду геостационарных спутников, необходимая для организации приема спутникового телевидения

 

 

              Номер ИСЗ  -  S1.                Экспресс А2 / КазСат 1    103° в.д.

 

Канал

Частота, ГГц

Поляризация

Видео

Скорость

потока (SR)

Казахстан Павлодар

10,97

вертикальная

MPEG-2

2975

Казахстан Актау

10,973

вертикальная

MPEG-2

2975

Казахстан Актобе

10,977

вертикальная

MPEG-2

2975

Казахстан Караганда

10,981

вертикальная

MPEG-2

2975

Казахстан Кустанай

10,985

вертикальная

MPEG-2

2975

Казахстан Кызылорда

10,988

вертикальная

MPEG-2

2975

Хабар ТВ

11,075

горизонтальная

MPEG-2

29270

Nurlan TV

11,512

вертикальная

MPEG-4

2963

Рахат ТВ

11,516

вертикальная

MPEG-4

2963

Astana

11,525

вертикальная

MPEG-2

T2863

         Номер ИСЗ  -   S2.                      Ямал 201       90° в.д.

 

Канал

Частота,

ГГц

Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

CNL

3,605

левая круговая

MPEG-2

2626

ТВ-Университет

3,987

левая круговая

MPEG-2

2150

         Номер ИСЗ  -  S3.                       Thaicom 2/5    78,5° в.д.

 

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

Europe Media Port

3,431

горизонтальная

MPEG-2

13333

MRTV

3,574

горизонтальная

MPEG-2

7492

TVK (Cambodia)

3,664

горизонтальная

MPEG-2

3704

MRTV

3,671

горизонтальная

MPEG-2

7492

Channel Five

4,145

горизонтальная

MPEG-2

4615

KTN

4,165

горизонтальная

MPEG-2

3333

          Номер ИСЗ  -  S4.                      Telstar 10    76,5° в.д.

 

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

GMA Network

3,704

вертикальная

MPEG-2

6716

NDTV India

4,113

горизонтальная

MPEG-2

2892

         Номер ИСЗ  -  S5.                        ABS 1     75° в.д.

 

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

Deluxe Music

3,499

горизонтальная

MPEG-2

30000

Zam TV

3,57

горизонтальная

MPEG-2

2171

Manmin TV

3,659

горизонтальная

MPEG-2

27500

@ ASIX

3,659

горизонтальная

DATA

27500

Deluxe Music

3,679

горизонтальная

MPEG-2

30000

Tamadon TV

12,505

горизонтальная

MPEG-2

2500

Noor TV

12,509

горизонтальная

MPEG-2

2450

GTSS

12,518

вертикальная

MPEG-2

22000

GTSS

12,548

вертикальная

MPEG-2

22000

GTSS

12,579

вертикальная

MPEG-2

22000

ABS

12,579

горизонтальная

MPEG-2

22000

Fox Crime

12,61

вертикальная

MPEG-2

22000

GTSS

12,64

вертикальная

MPEG-2

22000

GTSS

12,67

вертикальная

MPEG-2

22000

Мир

12,693

вертикальная

MPEG-2

11000

НТС

12,704

вертикальная

MPEG-2

3900

TVT(Таджикистан)

12,74

вертикальная

MPEG-2

7247

        Номер ИСЗ  -  S6.                        Intelsat 4     72° в.д.

 

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

Первый канал - Всемирная сеть

12,666

вертикальная

MPEG-2

3330

RR Satellite Communications

12,673

горизонтальная

MPEG-2

4810

Sicilia Channel

12,675

вертикальная

MPEG-2

3255

       Номер ИСЗ  -  S7.                        Eutelsat W5      70,5° в.д.

 

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

RR Satellite Communications

11,305

вертикальная

MPEG-2

17362

NTD TV

11,334

вертикальная

MPEG-2

6511

@ Horizon Satellite Services

11.345

горизонтальная

DATA

24074

TVB

11,377

горизонтальная

MPEG-2

7441

        Номер ИСЗ  -  S8.                        Intelsat 7/10     68,5° в.д.

 

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

 

Ten Sports

3,716

горизонтальная

MPEG-2

20770

 

Aastha Channel

3,774

вертикальная

MPEG-2

2940

 

CGN TV

3,782

вертикальная

MPEG-2

2965

 

RR Satellite Communications

3,808

вертикальная

MPEG-2

10340

 

MultiChoice Africa

3,836

вертикальная

MPEG-2

20600

 

WAQT TV

4,003

вертикальная

MPEG-2

2965

 

Hope Channel Intl

4,07

вертикальная

MPEG-2

3003

 

Samaa TV

4,117

горизонтальная

MPEG-2

3333

 

Dawn News

4,126

горизонтальная

MPEG-2

3255

 

Rohi TV

4,143

горизонтальная

MPEG-2

3306

 

Express News

4,16

горизонтальная

MPEG-2

3617

 

Royal TV

4,165

горизонтальная

MPEG-2

3255

 

       

 

 

 

 Номер ИСЗ  -  S9.                         Intelsat 906     64° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

 

IPP TanzaniaNet

3,642

правая круговая

MPEG-2

13330

 

Agape TV Network

3,778

правая круговая

MPEG-2

3000

 

TBC

3,891

левая круговая

MPEG-2

4445

 

Zee TV Africa

3,998

правая круговая

MPEG-2

27500

 

   Номер ИСЗ  -  S10.                          Intelsat 902     62° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

 

Arqiva

4,177

левая круговая поляризация

MPEG-2

31532

 

Khozestan TV

10,961

вертикальная

MPEG-2

5300

 

Kermanshah TV

10,973

вертикальная

MPEG-2

8150

 

Mazandaran TV

10,98

вертикальная

MPEG-2

5300

 

Khorasan TV

10,993

вертикальная

MPEG-2

3600

 

Esfahan TV

11,088

вертикальная

MPEG-2

3600

 

Azarbayjan-e Gharbi TV

11,093

вертикальная

MPEG-2

3600

 

VTV

11,104

горизонтальная

MPEG-2

3328

 

A1 Plus

11,108

горизонтальная

MPEG-2

2170

 

ESS

11,151

горизонтальная

MPEG-2

5787

 

          Номер ИСЗ  -  S11.                       Intelsat 904     60° в.д.

 

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

Katelco Plus

11,635

горизонтальная

MPEG-2

29270

Katelco Plus

11,675

горизонтальная

MPEG-2

29270

          Номер ИСЗ  -  S12.                    NSS 703     57° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

ETV Ethiopia

3,91

левая круговая

MPEG-2

2894

          Номер ИС1  - S13.                    Бонум 1   56° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

НТВ Плюс Восток

12,245

правая круговая поляризация

MPEG-2

27500

НТВ Плюс Восток

12,322

правая круговая

MPEG-2

27500

НТВ Плюс Восток

12,399

правая круговая

MPEG-2

27500

НТВ Плюс Восток

12,476

правая круговая

MPEG-2

27500

        Номер ИСЗ  -  S14.                    Экспресс АМ 22   53° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

Noor TV

11,083

горизонтальная

MPEG-2

1466

Dejla TV

12,644

горизонтальная

MPEG-2

2170

Nilesat

12,664

вертикальная

MPEG-2

30000

         Номер ИСЗ  -  S15.                     Turksat 1C/2A   42° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

IVG

11,852

вертикальная

MPEG-2

4444

Expo channel TV

11,887

вертикальная

MPEG-2

3333

AKS

11,896

вертикальная

MPEG-2

2222

Fasil

12,136

горизонтальная

MPEG-2

3703

Turkey Package

12,54

горизонтальная

MPEG-2

3125

Kral TV

12,635

горизонтальная

MPEG-2

4800

Yeni Asir TV

12,638

вертикальная

MPEG-2

2400

D-Smart

12,652

горизонтальная

MPEG-2

22500

Kanal 67

12,672

горизонтальная

MPEG-2

2222

Dogus Grubu

12,717

вертикальная

MPEG-2

5925

            Номер ИСЗ  -  S16.                    Hellas Sat 2    39° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

Calabria Sat

11,14

вертикальная

MPEG-2

1425

Bulsatcom

12,559

горизонтальная

MPEG-2

20000

Luxe TV

12,717

горизонталь­ная

MPEG-4

7720

           Номер ИСЗ   -  S17.                    Eutelsat W4 / Eutelsat Sesat     36° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

RR Satellite Communications

12,516

вертикальная

MPEG-2

4340

TV Silesia

12,528

горизонтальная

MPEG-2

2238

Fox Crime

12,633

вертикальная

MPEG-2

5787

Fox TV

12,633

вертикальная

MPEG-2

5787

        Номер ИСЗ  -  S18.                    Badr C/3/4 - Eurobird 2    26° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

HD Visio Promo

11,958

горизонтальная

MPEG-4

27500

Melody Zen

11,958

горизонтальная

MPEG-4

27500

         Номер ИСЗ  -  S19.                    Astra 1D/3A    23,5° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

HD 1

10,758

вертикальная

MPEG-4

22000

Exqi

10,758

вертикальная

MPEG-4

22000

HD 1

10,842

вертикальная

MPEG-4

13333

          

 

 

 

 

Номер ИСЗ  -   S20.                   Astra 1E-1H /1KR/1L    19,2° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

ARD Digital

10,744

горизонтальная

MPEG-2

22000

TVP Package

10,773

горизонтальная

MPEG-2

22000

Canal + HD

11,436

вертикальная

MPEG-4

22000

TV Vlaanderen Digital

12,722

горизонтальная

MPEG-2

22000

         Номер ИСЗ   -  S21.                    Eutelsat W2    16° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

DigiAlb

10,975

горизонтальная

MPEG-4

22500

National Geographic Channel

11,061

горизонтальная

MPEG-2

5722

Nat Geo Music

11,079

горизонтальная

MPEG-2

5210

DigiAlb

11,094

вертикальная

MPEG-4

22500

Armenia TV

12,642

вертикальная

MPEG-4

3418

          Номер ИСЗ  -  S22.                  Hot Bird 2/6/7A/8     13° в.д.

 

Канал

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

RR Satellite Communications

11,013

горизонтальная

MPEG-2

27500

GlobeCast

11,117

вертикальная

MPEG-2

27500

HBO HD

11,258

горизонтальная

MPEG-4

27500

Cyfra+

11,278

вертикальная

MPEG-4

27500

Cyfrowy Polsat

12,265

горизонтальная

MPEG-4

27500

Cyfrowy Polsat

12,265

горизонтальная

MPEG-2

27500

HD Suisse

12,399

горизонтальная

MPEG-4

27500

         

 Номер ИСЗ  -  S23.                    Eutelsat W1     10° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

Disney  Channel

12,568

вертикальная

MPEG-2

3617

MGM

12,611

горизонтальная

MPEG-2

9259

           Номер ИСЗ  -  S24.                    Eurobird  9      9° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

TVTel

11,727

вертикальная

MPEG-2

27500

Skylogic

11,747

горизонтальная

MPEG-2

27500

TVTel

11,766

вертикальная

MPEG-2

27500

TVB

11,823

горизонтальная

MPEG-2

27500

RR Satellite Communications

11,843

горизонтальная

MPEG-2

27500

GTV

11,9

горизонтальная

MPEG-2

27500

Melody Zen

11,958

вертикальная

MPEG-4

27500

 Номер ИСЗ  -  S25.                    Eutelsat W3A     7° в.д.

Канал

Частота,

ГГц

     Поляризация

Видео

Скорость потока (SR)

@ Open-Sky

10,762

горизонтальная

DATA

27500

@ Open-Sky

11,262

горизонтальная

DATA

27500

@ Open-Sky

11,299

горизонтальная

DATA

13500

BFBS TV

11,324

вертикальная

MPEG-2

27500

@ Emperion

11,351

вертикальная

DATA

8570

DigiTurk

11,452

вертикальная

MPEG-2

25066

DigiTurk

11,­­554

горизонтальная

MPEG-2

27500

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1.Сети телевизионного и звукового ОВЧ-ЧМ вещания: Справочник/ Локшин М.Г., Шур А.А., Кокорев А.В., Краснощеков Р.А. – Радио и связь, 1988.

2.Милютин Е.Р. и др. Методы расчета поля в системах связи дециметрового диапазона.- СПб: Триада, 2003.

3.Джейкс У.К. Связь с подвижными объектами  в диапазоне СВЧ.- М.: Связь,1979.

4.Ли У. Техника подвижных систем связи.- М.: Радио и связь, 1985.

5.Ибраимов Р.Р., Ликонцев Д.Н. Подвижная радиосвязь.- Т.: ТУИТ, 2006.

6.Okamura et all. Field strength and its variability in VHF and UHF land mobile radio service //Rev. Inst. Elec. Eng. – 1968. – V.16.- №9, 10.

7.Долуханов М.П. Распространение радиоволн. – М.: Связь, 1972.

8.Черенкова Е.Л., Чернышев О.В. Распространение радиоволн – М.: Радио и связь, 1984.

9. Ликонцев Д.Н. Конспект лекций. Части 1 и 2. ТУИТ, 2002.

10.Ерохин Г.А., Чернышев О.В. и др. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. – М.: Радио и связь, 1996.

11.Ликонцев Д.Н., Исаев Р.И., Нигманов А.А. Экологически безопасное размещение антенн базовых станций в городских условиях // Aloqa dunyosi.-№4.-2007.

 

 

АНТЕННЫ      МОБИЛЬНЫХ        И            СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ.

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ   ЗАДАНИЯ И   МЕТОДИЧЕСКИЕ  УКАЗАНИЯ  К  ИХ  ВЫПОЛНЕНИЮ  для   направления образования 5А522105 - «Мобильные системы связи»  рассмотрены на заседании кафедры АФУ 20.05.2008 г. (протокол № 34) и рекомендованы к печати.

Рассмотрено на Научно-методическом Совете ТУИТ (протокол №22   от 9.05. 2008г.) и рекомендовано к печати.

Составитель   доц. Ликонцев Д.Н.

Отв. редактор доц. Ликонцев Д.Н.

Редакционно-корректурная комиссия:

  Редактор доц. Абдуазизов А.А.

      Корректор ст. преп. Павлова С.И.