В процессе проектирования приходится выполнять выбор типа АРРС или ЦРРС; выбор трассы, месторасположения РРС, площадок для установки антенн и построение профиля трассы; выбор просветов (или высот установки антенн) на пролетах; расчет устойчивости РРЛ и проверку выполнения нормы на устойчивость; расчет уровней сигналов на входах приемников РРС и шумов в. каналах на конце РРЛ; проверку выполнения нормы на шумы. Кроме того, приходится принимать решения по таким общетехническим вопросам, как выбор типов антенн; разработка структурных схем станций; схем электропитания; составление комплектовочных ведомостей аппаратуры и оборудования РРС; выбор типовых зданий для РРС и др. Ниже показано, как решаются основные задачи при проектировании РРЛ с ЧМ. Тип АРРС полагаем заданным.

Рисунок 9.9. К пояснению выбора высот установки антенн

Выбор трассы. В задании на проектирование обычно указаны направление РРЛ, населенные пункты, между которыми она проходит, основные пункты, где должны быть ввод и выделение ТФ каналов, установлены ТВ ретрансляторы и т. п. Таким образом, известны населенные пункты, около которых нужно разместить ОРС и УРС. Установка ТВ ретрансляторов возможна рядом с любой РРС. Протяженности участков ОРС — УРС и УРС — УРС определяют в соответствии с потребностями данного экономического района в выделении каналов и ориентируясь на структуру гипотетической цепи. Соседние РРС должны находиться в пределах прямой видимости, но высоты антенных опор не следует брать слишком большими, чтобы не удорожать строительство. Поэтому расстояние между соседними РРС выбирают, ориентируясь на его среднее значение, указанное в технических параметрах АРРС, используемой на проектируемой РРЛ. Ко всем РРС должны вести хорошие подъездные пути, в первую очередь от УРС ко всем ПРС в пределах эксплуатационного участка. Поэтому часто РРЛ прокладывают вдоль шоссейных или железных дорог. Для расположения РРС выбирают места с хорошим энергоснабжением, т. е. такие, где рядом есть ЛЭП, трансформаторные подстанции и т. п. Трассу прокладывают зигзагообразно что позволяет снизить помехи от РРС, работающих на тех же частотах.

Для строительства РРС предпочтительны площадки на возвышенных местах. Такой выбор позволяет устанавливать невысокие антенные опоры. Соблюдение определенных правил при прокладке трассы помогает обеспечить устойчивость работы РРС. Высоты антенн желательно выбирать так, чтобы точка отражения от земной поверхности приходилась на пересеченный участок профиля с лесными массивами. При этом отраженная энергия будет рассеиваться, устойчивость работы РРЛ возрастет. Следует избегать участков с большими водными пространствами, нефтехранилищами, аэродромами и другими отражающими поверхностями.

Предварительный выбор высот установки антенн. Определение типа пролета. Аппроксимация препятствия. На пролетах проектируемых новых РРЛ высоты антенных опор подлежат определению. Сначала на профиле (рис. 9.9) ориентировочно указывают точку отражения и направление линии прямой видимости А₀В₀.

На пересеченных трассах точку отражения определяют как самую высокую точку С профиля. Для нее указывают координату k=R₁/R₀. После этого выбирают относительный просвет, соответствующий средним условиям рефракции, при которых . Обычно = l ... 3. Рекомендации по выбору приведены ниже. Пользуясь формулами, находят , затем вычисляют , находят просвет Н и наносят его на профиль рис. 9.9. Необходимые для расчетов значения берут из [1] в зависимости от географического положения трассы. Там же указано среднеквадратическое отклонение градиента s , которое следует записать. Проводят линию прямой видимости АВ, параллельную А₀В₀, а через точку отражения — сечение S₁S₂ предполагаемой отражающей плоскости также параллельно А₀В₀. По рис. 9.9 определяют ориентировочно высоты установки антенн h₁и h₂.

При расчетах трасс реальные препятствия обычно аппроксимируют. Выпуклые препятствия заменяют сферическим сегментом высотой D y=a H₀, где a 1. Рекомендуемые значения a —0,1; 0,5; 1, так как для них имеются расчетные номограммы [1]. Отложив D y от т. С и проведя линию ab параллельно АВ, определяют протяженность препятствия r и относительную длину l=r/R₀. Рассчитывают параметр препятствия

который используют для расчета влияния препятствия при работе в условиях пониженной рефракции, когда p(g) <1.

При работе в условиях повышенной рефракции, когда p(g)>1, нужно знать характер отражения от препятствия. Для выпуклых гладких препятствий коэффициент расходимости радиоволн

и модуль коэффициента отражения Ф=D. В интерференционных минимумах для расчета D применяют более точное выражение, которое можно найти в справочнике [1]. Модуль коэффициента отражения от плоских поверхностей оценивают в зависимости от вида отражающей поверхности [1]. На пролетах, где D<0,8, отражение носит диффузный характер, т. е. отраженную волну в точке приема можно не учитывать. Такие пролеты называют пересеченными. Если получили D>0,8, то принимают D=1. Это имеет место на слабопересеченных пролетах. На устойчивость работы на таких пролетах оказывает сильное влияние волна, отраженная от земной поверхности.

Расчет устойчивости. Цель расчета — проверить выполнение нормы на устойчивость РРЛ при выбранных значениях на пролетах. Условие устойчивой работы для ТФ ствола

(8.25)

где — процент времени месяца, в течение которого РРЛ работает неустойчиво; V_MIN — минимально допустимое значение множителя ослабления.

Минимально допустимое значение множителя ослабления в ТФ стволе — это такое значение V(t) на пролете, при котором на конце РРЛ, в ТФ канале, в ТНОУ мощность шума не превышает 47500 пВт. В ТВ стволе при V(t)= V_MIN на пролете отношение сигнал-шум в канале изображения на конце РРЛ не ниже 45 дБ. Значение V= V_MIN наблюдают при глубоких замираниях. Такие замирания на пролетах наступают не одновременно. Поэтому считают, что в тот момент времени, когда имеют место замирания на i-м пролете, на всех остальных пролетах РРЛ V(t)» 0 дБ. При этом мощность шумов, вносимая всеми остальными пролетами, не более 7500 пВт. Основные шумы вносит пролет, где в данный момент наблюдаются глубокие замирания. Максимально допустимое значение мощности шумов, вносимых пролетом при глубоких замирани'ях на нем, Р_ТMAX=47500-7500=40000 пВт, ее уровень р_ТМАХ =10lg(P_TMAX/l МВт) =-44 дБм.

Рисунок 9.10. К пояснению расчёта устойчивости

V_ТФMIN=44-k_ТФ+аS .

Минимально допустимое значение множителя ослабления в ТВ стволе:

V_ТВMIN=49.28-k_ТВ+аS .

Когда на пролете происходят замирания глубиной больше | V_MIN |, связь на РРЛ будет нарушена. Общее время нарушения связи на пролете в процентах времени месяца:

TS _i(V_MIN)=T₀(V_MIN)+T_ИНТ(V_MIN)+T_Д(V_MIN) (9.26)

где T₀(V_MIN) и T_Д(V_MIN) — процент времени месяца, в течение которого V<V_MIN, соответственно из-за экранирующего действия препятствия и из-за ослабления в дожде; T_ИНТ(V_MIN)— процент времени месяца, в течение которого V<V_MIN из-за интерференционных замираний при отражении от земной поверхности и от слоистых неоднородностей тропосферы.

При расчете составляющих неустойчивости используют зависимость V [p(g)]. На полуоткрытых и закрытых трассах для каждого пролета выбирают кривую с соответствующим значением m [1]. Ниже рассмотрим расчеты на примере ТФ ствола. На выбранный график наносят прямую V_MIN=V_ТФMIN (рис 9.10). Точка пересечения этой прямой и графика, лежащая левее точки p(g)=1, имеет абсциссу p(g_o). Последняя равна минимальному значению относительного просвета, при котором V=V_ТФMIN . Находят y =2,31 A [p()—p(g_o)], где

s - среднеквадратическое отклонение градиента g. Составляющую T₀(V_MIN) определяют по графикам [1].

Влияние интерференционных замираний на пересеченных пролетах рассчитывают по формуле

(9.27)

где ; — вероятность возникновения в тропосфере слоистых неоднородностей со значением перепада диэлектрической проницаемости, отвечающим условию возникновения глубоких замираний (9.16),

, где R₀ дано в километрах; f – в гигагерцах; x » 1 для сухопутных районов; x » 5 для страсс, проходящих над приморскими районами, а также трасс, около водохранилищ, болот и т.п.; x » 1 -2 для надводных районов Севера.

На слабопересечённых пролётах интерференционные замирания возникают из-за отражений от земной поверхности. На таких пролётах

(9.28)

Рассчитав все составляющие, находят суммарное время неустойчивой работы на пролете и на всей РРЛ

(9.29)

Проверяют выполнение условия (9.25). Если проектируют РРЛ без резервирования, то оно должно строго выполняться. Для других случаев проверяют это условие при учете разнесенного приема. Аналогично рассчитывают устойчивость для телевизионного ствола, подставляя во все формулы V_ТВMIN.

Устойчивость при разнесенном приеме. Для повышения устойчивости применяют разнесенный прием в пространстве или по частоте. В первом случае на каждой РРС устанавливают по две приемных антенны для каждого направления связи . Антенны обычно разносят по высоте на такое расстояние D h, чтобы интерференционные замирания сигналов на входе приемников Пр1 и Пр2 происходили независимо друг от друга. При этом D h=100... 150l , Устройство автовыбора АВ подает на выход сигнал с того приемника, на входе которого в данный момент нет замираний. В этом случае интерференционные замирания на выходе АВ будут лишь в случаях, когда имеют место замирания сигналов одновременно на двух антеннах; Вероятность такого события много меньше, чем в случае одинарного приема. Соответствующий ей процент времени, в течение которого V<V_MIN,

(9.30)

где c_h, — коэффициент, учитывающий степень зависимости замираний на нижней (Н) и верхней (В) антеннах; T_ИНТ(V_MIN) — рассчитывают по (9.27) или по (9.28) для нижней (Н) и верхней (В) антенн.

Время нарушения связи на РРЛ рассчитывают по (9.29) и (9.26), подставив в последнюю вместо T_ИНТ(V_MIN) значение из T_СДВ(V_MIN ) (9.30)

В системах с частотным разнесением одно и то же сообщение передают с помощью двух передатчиков на разных частотах. Объединение и разделение СВЧ сигналов выполняют РФ. Если частотный разнос D f=f₂-f₁ достаточно велик, то интерференционные замирания сигналов на частотах f₂ и f₁ будут происходить независимо. При этом устройство автовыбора может выбрать сигнал, не подверженный замираниям, и подать его на выход. Реализуют такой способ разнесения в АРРС с поучастковым резервированием, поэтому время нарушения связи рассчитывают по участкам. На РРЛ, где принята схема резервирования k+1, оно составляет

(9.31)

где C_f — эмпирический коэффициент, учитывающий статистическую зависимость замираний на пролете РРЛ при реальном значении D f. Последнее определено планом частот АРРС. Для всей РРЛ

(9.32)

С целью повышения устойчивости применяют частотно-пространственный разнесенный прием. Реализуют его путем подключения резервного ствола к отдельной антенне. Антенны рабочих и резервного стволов разносят по высоте.

Выбор значений относительного просвета. В процессе проектирования желательно определить оптимальный просвет. Это такой минимальный просвет на пролете, при котором еще выполняется условие устойчивой работы. Такой просвет можно найти для слабопересеченных пролетов РРЛ без резервирования, т.е. при одинарном приеме. Для этого задаются несколькими значениями просвета примерно через 5 м. Исходной является точка . Рассчитывают T₀(V_MIN) и T_ИНТ(V_MIN). Строят зависимости T₀(V_MIN) и T_ИНТ(V_MIN) от просвета H (рис. 9.11). Значения этих величин сопоставимы, а минимальное значение их суммы соответствует оптимальному просвету H_opt.

На слабопересеченных пролетах РРЛ с поучастковым резервированием можно искать оптимальный просвет таким же путем. Только теперь вместо T_ИНТ(V_MIN) рассчитывают T_СДВ(V_MIN). В этом случае оптимальные просветы получаются несколько большими.

На практике при выборе просветов руководствуются рекомендациями, выработанными на основании опыта проектирования и эксплуатации РРЛ. Так, для РРЛ с поучастковым резервированием оптимальные просветы получают при =l,5...2. На пролетах РРЛ с пространственным разнесением рекомендуют выбирать для нижней антенны =1. Просвет для верхней антенны находят графически по профилю после выбора D h. Наконец, для пересеченных пролетов РРЛ при одинарном приеме рекомендуют = l...3.

Рисунок 9.11. К определению оптимального просвета на пролёте: 1 - Т0(VMIN); 2 – ТИНТ(VMIN); 3 – [Т0(VMIN)+ ТИНТ(VMIN)]