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 , где — 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.

• 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

  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 сомножитель
• 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

В последнем выражении — коэффициент усиления (по мощности) передающей антенны в направлении на приемную антенну радиолинии, — величина, размерность которой совпадает с размерностью. Поэтому, если хотят в выражении (1.12) изменить единицы измерения расстояния, то необходимо соответственно изменить и значениеС учетом перечисленных обстоятельств в достаточно общем случае вместо (1.12) можно пользоваться соотношением гдеВо всех случаях, когда загоризонтное распространение не используется, в выражении (1.13) полагаютПри этом в случае идеального распространения волны в свободном пространстве принимают еще Используя (1.13), (1.6) и (1.4), найдем выражение для мощности сигнала на выходе приемной антенны: где — 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.

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 ). Как известно, мощность шума источника определяется через его шумовую температуру с помощью соотношения где — 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 где — эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) передающего тракта радиолинии; — приведенная добротность приемной системы радиолинии и — 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 и Нам потребуется еще и выражение для мощности шума на выходе приемной антенны радиолинии, выраженной в дБВт: