Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения


При построении систем радиосвязи важнейшую роль играют энергетические расчеты радиолиний, или, как говорят, анализ их энергетического баланса.

Данные предыдущего пункта позволяют произвести такой расчет только в случае, когда можно считать, что радиоволна распространяется в свободном пространстве.

Для того чтобы проверить это предположение, в соответствии с результатами теории распространения радиоволн необходимо построить в пространстве эллипсоид вращения с фокусами в точках, где расположены пункты передачи и приема этой радиолинии и с диаметром его сечения посредине между данными пунктами, равным Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения, где Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения — длина волны, a R — расстояние между точкам приема и передачи. Если весь объем этого эллипсоида пуст, то можно считать что распространение в данном случае происходит в свободном пространстве.

Васильев Дмитрий Петрович
Васильев Дмитрий Петрович
Профессор электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
В данном случае вектор Пойнтинга в точке приема определяется выражением (1.2). Если же в объеме эллипсоида присутствуют те или иные предметы, отражающие или поглощающие радиоволны, то энергетические расчеты резко усложняются.
  • Во-первых, возникает дополнительное затухание волн из-за их поглощения в среде заполняющей эллипсоид связи. Это обстоятельство может быть учтено введением в знаменатель правой части выражения (1.2) некоторого множителя больше единицы.
  • Во-вторых, отражение радиоволн от тех или иных предметов или электрических неоднородностей может привести к тому, что в месте приема будет существовать ряд лучей (многолучевое распространение); возникающая интерференция приведет к изменению коэффициента передачи канала связи.
    Абрамян Евгений Павлович
    Абрамян Евгений Павлович
    Доцент кафедры электротехники СПбГПУ
    Задать вопрос
    Если при этом происходит перемещение отражающих объектов или объектов между которыми осуществляется связь, то этот коэффициент передачи становится случайным.

    Для учета этого обстоятельства в выражение (1.2) следует ввести еще один сомножительЭнергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения

  • В-третьих, наконец, может оказаться, что прямая трасса между передатчиком и приемником вообще перекрыта практически непрозрачным для радиоволн предметом. При загоризонтном распространении в качестве такого предмета выступает Земля. В этом случае связь возможна только за счет явления дифракции, т.е. огибания волной находящихся на ее пути препятствий.

    При этом не только резко возрастают потери распространения, но и качественно изменяется их зависимость от дальности связи: вместо квадрата расстояния, фигурирующего в (1.2) появляется большее значение степени, так что при загоризонтном распространении

Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения

В последнем выраженииЭнергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения — коэффициент усиления (по мощности) передающей антенны в направлении на приемную антенну радиолинии,Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения — величина, размерность которой совпадает с размерностьюЭнергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения. Поэтому, если хотят в выражении (1.12) изменить единицы измерения расстояния, то необходимо соответственно изменить и значениеЭнергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначенияС учетом перечисленных обстоятельств в достаточно общем случае вместо (1.12) можно пользоваться соотношением

Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения

гдеЭнергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначенияВо всех случаях, когда загоризонтное распространение не используется, в выражении (1.13) полагаютЭнергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначенияПри этом в случае идеального распространения волны в свободном пространстве принимают еще Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначенияИспользуя (1.13), (1.6) и (1.4), найдем выражение для мощности сигнала на выходе приемной антенны:

Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения


где Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения — коэффициент усиления (по мощности) приемной антенны радиолинии в направлении на передающую.

Определяемый этим соотношением уровень сигнала на входе приемника приобретает реальный смысл лишь в сопоставлении с уровнем шумов канала связи.

Абрамян Евгений Павлович
Абрамян Евгений Павлович
Доцент кафедры электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
Хотя источником шумов (помех) являются различные элементы радиолинии, удобно заменить их все одним эквивалентным источником, действующим на входе приемника (выходе приемной антенны).

Мощность такого источника удобно измерять путем ее сопоставления с мощностью дробового шума омического сопротивления, нагретого до некоторой температуры. Температура (в абсолютных градусах Кельвина), до которой следует нагреть такое сопротивление, чтобы при прочих равных условиях мощность его шума стала бы равной мощности шума рассматриваемого источника и именуется температурой шума щеточника (ниже обозначена как Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения).

Как известно, мощность шума источника определяется через его шумовую температуру с помощью соотношения

Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения


гдеЭнергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения — полоса частот, Гц, в которой определяется мощность шума источника.

Если теперь мощность сигнала (1.14) на выходе приемной антенны радиолинии разделить на мощность шумов, приведенных к той же точке (1.15), то получим основной энергетический параметр радиолинии — отношение сигнал/шум Н. Эту величину удобно измерять в дБ. В соответствии с изложенным

Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения

где Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения — эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) передающего тракта радиолинии; Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения — приведенная добротность приемной системы радиолинии и Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения — несущая частота радиолинии. В квадратных скобках указаны размерности величин, которые следует подставлять в (1.16). При этом выбраны размерности более удобные в типовых случаях. По поводу приведенных размерностей отметим еще, что Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения и Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначенияНам потребуется еще и выражение для мощности шума на выходе приемной антенны радиолинии, выраженной в дБВт:

Энергетический расчет радиолиний: формулы, описание, обозначения


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об энергетике, электротехнике и электронике
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: