 |
Расчет дальности связи в радиосетях ПРС-С диапазона метровых волн (диапазон УКВ)
|
|
|
|
Определение типа трассы радиосвязи.
Трассы поездной радиосвязи по характеру рельефа местности, по которой они проходят, подразделяются на пять типов. Каждому типу соответствует определенное значение коэффициента сложности трассы Кст, которое может колебаться в пределах от 1 до 5. По заданию на курсовой проект тип рельефа местности - холмистая. Данный тип можно отнести к трассе типа 2 (Кст = 2). Данная трасса имеет колебания уровня не более 50 м.
Поправочные коэффициенты.
Поправочные коэффициенты учитывают отличие параметров антенно-фидерных трактов, мощности передатчика и рельефа местности условий эксплуатации системы.
Коэффициент мощности, дБ:
Вм = 10 ∙ lg ∙ (P / P 1), (2.1)
учитывает отличие мощности передатчика Р = 10 Вт. от мощности P1 = 1 Вт,
Вм = 10 ∙ lg ∙ (10/1) = 10 дБ.
Высотный коэффициент, дБ:
М = 20 ∙ lg ∙ (h 1 ∙ h 2/100), (2.2)
учитывает отличие произведения высот установки антенн от 100 м2, принимая h 1 = 5м, h 2 = 5м:
М = 20 ∙ lg ∙ (1 ∙ 10 / 100) = -12 дБ.
поездной радиосвязь громкоговорящий станция
Затухание, вносимое фидером стационарной радиостанции, а1 × l1, дБ, где а1 - постоянная затухания фидера, l1 - длина фидера м; а1 × l1 = 0,1 ∙ 5 = 0,5 дБ.
Затухание, вносимое фидером приемного устройства, а2 × l2, дБ, где а2 - постоянная затухания фидера, l2 - длина фидера м; а2 × l2 = 0,1 ∙ 5 = 0,5 дБ.
Коэффициент ат учитывает условия распространения радиоволн для конкретной трассы радиосвязи. Из /1/ принимается ат = 0.
Преобразование напряженности поля ВЧ сигнала в напряжение в точке соединения приемной антенны с фидером учитывается коэффициентом g 2, который равен 10 дБ для фидера с волновым сопротивлением 75 Ом.
Направленные свойства передающей и приемной антенн учитываются при расчете их коэффициентами усиления соответственно G 1 и G 2 (по отношению к полуволновому вибратору). В данных расчетах G 1 = G 2 = 2 дБ.
|
|
|
Коэффициент экранирования Кэ учитываетослабление напряженности магнитного поля, вызванное влиянием металлической крыши и наличием в месте расположения возимой антенны различного оборудования. По таблице 9.1 /1/ Кэ = 3 дБ четверть волнового петлевого вибратора.
Вероятностные коэффициенты, учитывающие флюктуацию сигнала.
Коэффициент Ки учитывает наличие интерференционных волн в пространстве Ки = 5 дБ.
Коэффициент Км учитывает медленные колебания напряженности поля вследствие изменения рельефа местности Км = 4 дБ.
Коэффициент Кв учитывает колебания напряженности магнитного поля (суточные и сезонное) из-за изменения рефракции в тропосфере Кв = 1,8 дБ.
Минимально допустимый уровень полезного сигнала (U 2мин) на входе приемника возимой радиостанции.
Значения U 2 мин, которые следует использовать при расчетах, определим из табл. 9.2. /1/, тогда: U 2 мин = 14 дБ.
Расчет дальности связи между стационарной и возимой радиостанциями.
При расчете радиоканала ПРС дальность связи определяется в направлении от стационарной радиостанции к радиостанции подвижного объекта, поскольку условия приема сигналов на подвижном объекте значительно хуже, чем на стационаре из-за более высокого уровня помех.
Определим значение напряженности поля Е 2 по формуле (2.3), считая, что U 2 = U 2 мин
Е 2 = U 2 - а т - В М - G 1- G 2 - M + а1 × l1 + а2 × l2 + К Э + К КС + g 2 + K И + K В + K М,
где: К КС - коэффициент ослабления напряженности поля контактной сетью К КС = 2 дБ, для двухпутного участка;
g 2- коэффициент, учитывающий преобразование напряженности поля ВЧ сигнала в напряжение в точке соединения приемной антенны с фидером g 2 =10 дБ.
Е 2 = 14 -0 - 10 - 2 - 2 + 12 + 0,5 + 0,5 + 3 + 2 + 10 +5 + 4 + 1,8 = 40,8 дБ
По графику 9.1 /1/ определим дальность радиосвязи r = 3 км считая, что расчеты ведутся для перегона с наибольшей длиной (17км), то минимальная дальность радиосвязи составит 17 / 2 км + 3 км = 11,5 км:
|
|
|
r = 3 км < r мин = 11,5 км
C учетом всех расчетов можно сделать вывод о том, что при данных заданных параметрах на проектирование необходимая дальность связи не обеспечивается.
2.6Расчет дальности связи между локомотивами.
Особенность расчета заключается в том, что тип трассы радиосвязи постоянно меняется при движении локомотива в пределах рассматриваемого участка. Поэтому следует ориентироваться на такой тип трассы, который является наиболее сложным для данной местности.
Напряженность сигнала на входе приемника возимой радиостанции определяется по формуле (2.4) при условии, что параметры передающего и приемного антенно-фидерных трактов одинаковы:
Е2 = U 2 - ат - ВМ - 2 G 2 + 2а2 × l2 + 2КЭ + g 2 + K И + K В + K М, (2.4)
Коэффициент К КС исключен, так как антенны располагаются ниже уровня контактной сети.
Е 2 = 14 + 0 - 10 - 4 + 1 + 6 + 10 +5 + 4 + 1,8 = 27,8дБ
При Е 2 = 27,8 дБ r = 5,5 км < 11,5 км, значит, дальность радиосвязи между локомотивами при данных параметрах проектирования не обеспечивается.
Расчет координационного расстояния.
Для определения координационного расстояния r крд (минимально необходимого расстояния между стационарными радиостанциями, при котором исключается их взаимное влияние друг на друга в случае работы на одной частоте) вычисляется напряженность электромагнитного поля мешающего сигнала
Е 2 = U пор - В М - M - G 1 - G 2 + а1 × l1 + а2 × l2 + g 2 - K И - K В,(2.5)
где U пор- максимально допустимый уровень мешающего сигнала, дБ; принимается равным минус 10 дБ (0,3 мкВ).
В выражении (2.5) значение K И принимается равным 0,6 дБ, а K В = 2 дБ.
Е2 = - 10 - 10 + 12 - 2 - 2 +0,5 + 0,5 + 10 - 0,6 - 2 = -3,6 дБ
По найденному значению напряженности поля Е2 и кривой распространения (рис. 9.7) /1/ определяется координационное расстояние rкрд между радиостанциями.
При Е2 = -3,6 дБ r крд = 27 км.
Организация поездной радиосвязи представлена на рисунке 1.
3.
Расчет дальности станционной радиосвязи
В основу расчета дальности станционной радиосвязи положены графические зависимости напряженности электромагнитного поля от расстояния при заданных высотах установки передающей h 1 и приемной h 2 антенн (рис 2.1) /1/. Ожидаемая дальность радиосвязи определяется по кривым рис. 2.1 /1/ для заданных высот установки антенн h 1 и h 2 и заданного значения U ’2 в точке приема.
|
|
|
В реальных условиях при расчете канала необходимо учитывать фактические параметры рассчитываемой системы: мощность передатчика, электрические данные используемых антенн, затухания приемного и передающего фидеров, ослабления электромагнитного поля вследствие влияния контактной сети, корпуса локомотива, а также явления интерференции. Учет перечисленных факторов достигается введением следующих поправочных коэффициентов:
В Ф = а 1× l 1 + а 2× l 2- коэффициент ослабления поля в результате потерь энергии в антенно-фидерных устройствах передатчика и приемника:
В Ф = 0,1 ∙ 5 + 0,1∙ 10 = 0,5 + 1 = 1,5 дБ.
В К = 8 дБ - коэффициент ослабления поля контактной сетью; учитывается только при расчете дальности связи между стационарной радиостанцией и локомотивной или носимой;
В Л = 9 дБ - коэффициент ослабления поля корпусом локомотива; учитывается при расчете дальности связи между локомотивной радиостанцией и любой другой;
В И = - 9 дБ - коэффициент ослабления поля в результате интерференции сигнала, зависит от требуемой надежности канала связи (Р = 0,97) и определяется по рис. 2.2 /1/.
В М - поправочный коэффициент, учитывающий отличие мощностей передатчиков “Транспорт” от 12 Вт.
В h = 20 ∙ lg (25 / h 1 ∙ h 2 ) дБ - коэффициент ослабления поля, учитывающий низкое расположение антенн носимых радиосредств.
В РН - коэффициент ослабления поля, учитывающий ухудшение условий передачи информации в каналах с носимыми радиосредствами. В РН = 0 дБ. (табл. 2.2. /1/).
G 1 , G 2 - коэффициенты усиления соответственно передающей и приемной антенн, G 1 = 2 дБ, G 2 = -6 дБ.
Определение дальности действия связи между стационарной радиостанцией и локомотивом.
U ’ 2 = U 2 + å В - å G, (3.1)
где U 2- значение полезного сигнала на входе приемника. При этом:
å В = В Ф + В К + В Л - В И + В М + В h + В РН
|
|
|
å G = G 1 + G 2
В Ф = 1,5 дБ; В К = 8 дБ; В Л = 9 дБ; В И = - 9 дБ;
ВМ = 10 ∙ lg (12 / 10)= 0.79дБ; В h = 0 дБ
å В = 1.5 + 8 + 9 + 9 + 0.79 = 28.29 дБ
U ’ 2 = 6 + 28.29+4 = 38.29 дБ
При U ’ 2 = 38,29 r = 5 км.
Длина станции - 6,5 км значит дальность связи не обеспечивается.
Определение дальности действия связи между стационарной радиостанцией и носимой.
U ’ 2 = U 2 + å В - å G,
где U 2- значение полезного сигнала на входе приемника. При этом:
å В = В Ф + В К + В Л - В И + В М + В h + В РН
å G = G 1 + G 2
В Ф = 1,5 дБ; В К = 8 дБ; В Л = 9 дБ; В И = - 9 дБ;
В М =10 lg(12/10) = 0.79 дб; В h =20 lg(25/5 ∙ 1.5) = 10.45 дБ
å В = 1,5 + 8 + 9 + 9 + 0.79 + 10.45 = 38.74 дБ
U ’2 = 6 + 38.74+4 = 49.74
При U ’2 = 49,74 = 2 км. Длина станции - 6,5 км значит дальность связи не обеспечивается. Определение дальности действия связи между возимой радиостанцией и стационарной.
U ’ 2 = U 2 + å В - å G,
где U 2- значение полезного сигнала на входе приемника. При этом:
å В = В Ф + В К + В Л - В И + В М + В h + В РН
å G = G 1 + G 2
В Ф = 1.5 дБ; В К = 0 дБ; В Л = 9 дБ; В И = - 9 дБ;
В М =10 lg(12/8) = 1.76 дБ; В h = 0 дБ; авпв
å В = 1.5 + 9 + 9 + 1.76 + 0 + 0 = 21,26 дБ
U ’ 2 = 6 + 21,26 + 4 = 31,26 дБ
При U ’ 2 = 31,26 r = 5,6 км.
Длина станции - 6,5 км значит дальность связи не беспечивается.
Определение дальности действия связи между возимой радиостанцией и носимой.
U ’ 2 = U 2 + å В - å G,
где U 2- значение полезного сигнала на входе приемника. При этом:
å В = В Ф + В К + В Л - В И + В М + В h + В РН
å G = G 1 + G 2
В Ф = 1.5 дБ; В К = 8 дБ; В Л = 9 дБ; В И = - 9 дБ;
В М =10 lg(12/8) = 1.76 дБ; В h = 20 lg (25 / (10 ∙ 1.5)) = 4,44 дБ;
å В = 1.5 + 8 + 9 + 9 + 1.76 + 4,44 + 0 = 33.7 дБ
U ’ 2 = 6 + 33.7 + 4 = 43,7 дБ
При U ’ 2 = 43,7 r = 3 км.
Длина станции - 6,5 км значит дальность связи не обеспечивается.
Определение дальности действия связи между носимой радиостанцией и стационарной.
U ’ 2 = U 2 + å В - å G,
где U 2- значение полезного сигнала на входе приемника. При этом:
å В = В Ф + В К + В Л - В И + В М + В h + В РН
å G = G 1 + G 2
В Ф = 0,5 дБ; В К = 8 дБ; В Л = 0 дБ; В И = - 9 дБ;
В М =10 lg(12/1) = 10.79 дБ; В h = 20 lg (25 / (5 ∙ 1.5)) = 10,46 дБ;
å В = 0,5 + 8 + 9 + 10.79 + 10,46 +4 = 40,75 дБ
U ’ 2 = 6 + 40,75 + 4 = 50,75 дБ
При U ’ 2 = 50,75 r = 2 км.
Длина станции - 6,5 км значит дальность связи не обеспечивается.
Определение дальности действия связи между носимой радиостанцией и возимой.
U ’ 2 = U 2 + å В - å G,
где U 2- значение полезного сигнала на входе приемника. При этом:
å В = В Ф + В К + В Л - В И + В М + В h + В РН
å G = G 1 + G 2
В Ф = 1 дБ; В К = 0 дБ; В Л = 9 дБ; В И = - 9 дБ;
В М =10 lg(12/1) = 10.79 дБ; В h = 20 lg (25 / (10 ∙ 1.5)) = 4.44 дБ;
å В = 1 + 9 + 9 + 10.79 + 4.44 + 4 = 38,23 дБ
U ’ 2 = 6 + 38,23 + 4 = 48,23 дБ
При U ’ 2 = 40.23 r = 4 км.
Длина станции - 6,5 км значит, дальность связи не обеспечивается.
Все рассчитанные виды связей необеспечиваются. В большей степени этому послужило надежность радиосвязи равная 0.97 и электрофицированность данной станции.Организация станционной радиосвязипредставлена на рис. 2.
|
|
|
|
|
|
