Радиорелейные и спутниковые системы передачи информации
2. Расчет профиля трассы РРЛ
Учет рельефа местности при расчете и проектировании РРЛ производится с помощью профилей интервалов линии.
Профиль трассы отображает вертикальный разрез местности со всеми высотными отметками, включая строения, лес и т.д. Вычерчивание профиля трассы первоначально производится с помощью топографических карт масштаба 1: 50 000 или 1: 100 000. В дальнейшем отдельные участки уточняются по картам масштаба 1: 25 000 или непосредственно на местности. Для удовлетворительных расчетов точность построения профилей в критических точках должна быть ±3м.
Данные высотные отметки и расстояния между ними занесены в таблицу 2.1:
Табл. 2.1 -Исходные и рассчитанные данные для профиля трассы
Номер точки |
R, (мм) |
R, (км) |
h, (м) |
k |
y |
y+h |
|
1 |
0 |
0 |
74,2 |
0,0000 |
0,00 |
74,20 |
|
2 |
56 |
5,6 |
70 |
0,1186 |
18,28 |
88,28 |
|
3 |
69 |
6,9 |
70 |
0,1462 |
21,83 |
91,23 |
|
4 |
79 |
7,9 |
70 |
0,1674 |
24,37 |
94,37 |
|
5 |
85 |
8,5 |
70 |
0,1801 |
25,82 |
95,82 |
|
6 |
102 |
10,2 |
70 |
0,2161 |
29,62 |
99,62 |
|
7 |
125 |
12,5 |
60 |
0,2648 |
34,04 |
94,04 |
|
8 |
140 |
14 |
50 |
0,2966 |
36,48 |
86,48 |
|
9 |
146 |
14,6 |
40 |
0,3093 |
37,36 |
77,36 |
|
10 |
158 |
15,8 |
50 |
0,3347 |
38,94 |
88,94 |
|
11 |
162 |
16,2 |
50 |
0,3432 |
39,42 |
89,42 |
|
12 |
173 |
17,3 |
40 |
0,3665 |
40,6 |
80,6 |
|
13 |
188 |
18,8 |
30 |
0,3983 |
41,91 |
71,91 |
|
14 |
222 |
22,2 |
20 |
0,4703 |
43,56 |
63,56 |
|
15 |
228 |
22,8 |
20 |
0,4831 |
43,67 |
63,67 |
|
16 |
250 |
25 |
20 |
0,5297 |
43,56 |
63,56 |
|
17 |
272 |
27,2 |
20 |
0,5763 |
42,7 |
62,7 |
|
18 |
275 |
27,5 |
30 |
0,5826 |
42,52 |
72,52 |
|
19 |
288 |
28,8 |
30 |
0,6102 |
41,59 |
71,59 |
|
20 |
306 |
30,6 |
30 |
0,6483 |
39,87 |
69,87 |
|
21 |
342 |
34,2 |
20 |
0,7246 |
34,9 |
54,9 |
|
22 |
344 |
34,4 |
20 |
0,7288 |
34,56 |
54,56 |
|
23 |
389 |
38,9 |
10 |
0,8242 |
25,34 |
35,34 |
|
24 |
425 |
42,5 |
20 |
0,9004 |
15,68 |
35,68 |
|
25 |
431 |
43,1 |
10 |
0,9131 |
13,88 |
23,88 |
|
26 |
439 |
43,9 |
20 |
0,9301 |
11,37 |
31,37 |
|
27 |
472 |
47,2 |
22,7 |
1,0000 |
0,00 |
22,70 |
Для удобства при построении профилей используется параболический масштаб, в котором все высоты откладываются не по радиусам, как в действительности, а по оси ординат, а расстояния - не по дуге окружности, а по оси абсцисс. При таком построении линия, изображающая на профиле уровень моря или условный нулевой уровень, от которого отсчитываются все высоты, имеет вид параболы:
, (2.1)
где
, (2.2)
к - относительная координата заданной точки,
Ri - расстояние до текущей точки.
Результаты расчета относительных координат высотных отметок проектируемой трассы приведены в таблице 2.1.
По полученным значениям из таблицы 2.1 строим профиль трассы. Профиль трассы проектируемой РРЛ изображен на рисунке 1.1:
Рис. 2.1 - Профиль трассы РРЛ
Обычно профили трасс РРЛ строят для геометрического радиуса земли. Построение профиля производят в следующей последовательности:
1) строим линию, изображающую уровень моря (или условный нулевой уровень), при этом точки определяют по формуле (2.1) или по графикам;
2) пользуясь топографическими картами, определяем и наносим высотные отметки точек профиля относительно условного уровня на различных расстояниях и соединяем их плавной линией;
3) на профиле наносим местные предметы;
4) зная высоты подъема передающей и приемной антенн h1 и h2, проводят линию АВ, соединяющую точки расположения передающей антенны А и приемной антенны В. Расстояние между линией АВ и профилем трассы называют просветом Н. Просвет определяют графически в наиболее высокой точке профиля трассы или в точке отражения на достаточно ровных трассах. Просвет считается:
а) положительным, когда линия АВ проходит выше наиболее высокой точки;
б) отрицательным, когда эта линия пересекает профиль трассы.
Если наиболее высокая часть профиля трассы покрыта лесом, то величина просвета Н определяется относительно верхушек деревьев, т.к. лес для ультракоротких волн является непрозрачным препятствием.
При отсутствии рефракции (g = 0) на открытых трассах (Н ? Н0,)
, (2.3)
где H0 - просвет на трассе, при котором поле в точке приема равно полю в свободном пространстве:
Рассчитаем значение просвета H0 для данной РРЛ. Исходные данные для этого расчета:
R0 = 47,2 км - общая протяженность трассы;
= 4 см - длина волны;
R = 10,2 км - расстояние до те кущей точки.
Найдем относительную координату k по формуле (2.2):
По формуле (2.3) вычислим значение просвета на трассе, при котором поле в точке приема равно полю в свободном пространстве (H0):
С учетом рефракции трансформируется профиль трассы РРЛ и меняется величина просвета Н. Изменения просвета учитывается величиной ?Н (g):
, (2.4)
, (2.5)
где Н - значение просвета при отсутствии рефракции, определяемое из профиля трассы;
?H(g) - приращение просвета при изменении g.
При g<0 приращение просвета ?H(g)>0, т. е. просвет на трассе увеличивается.
При g>0 величина ?H(g)<0, т. е. просвет на трассе уменьшается.
Для Украины принято .
Найдем приращение просвета при изменении g:
При высоте передающей антенны и приемной антенны определим величину просвета: .
Таким образом, с учетом рефракции величина просвета по формуле (2.4) будет равна:
Получили . Делаем вывод, что высоты антенн можно уменьшить.
H(g)-Ho=15,47-10,4=5,07м. Но так как мы используем реальную трассу, учтем, что из-за метеорологических условий просвет Н может изменятся. Поэтому лучше взять высоты антенн с запасом.