Расчет необходимой напряженности поля в точке приема

Графики МККР, являющиеся основой используемой методики расчета построены при исходных данных:

- напряженность поля полезного сигнала создается передатчиком с эффективной излучаемой мощностью 1 кВт;

- приемная антенна установлена на высоте 10м;

- напряженность поля сигнала приведена в точке приема, а не на входе приемника;

- значения напряженности поля полезного сигнала, показанные на графиках, имеют место в течении 50% времени и в 50% пунктов приема.

Расчет следует производить по следующей формуле:

, (3.1)

где - необходимый уровень напряженности поля полезного сигнала, дБ/мкВ/м;

- уровень шумов в точке приема, дБ/мкВ/м;

- отношение сигнал/шум на входе приемника, соответствующее заданному отношению на выходе, дБ;

- поправка, учитывающая отличие эквивалентной мощности от мощности 1 кВт, для которой составлены графики МККР, дБ;

- поправка, учитывающая отличие высоты установки антенны АС от высоты 10 м, для которой составлены графики МККР, дБ;

- поправка на медленные замирания- при отличии заданного процента приемных пунктов, в которых обеспечивается напряженность поля, показанная на графиках МККР, от 50%, дБ;

- поправка на быстрые замирания, учитывающая отличие заданного процента времени превышения данной напряженности поля, от 50% времени, дБ;

- поправка, учитывающая отличие реального рельефа местности от принятого при составлении графиков МККР, дБ;

- неравномерность диаграммы направленности приемной антенны в горизонтальной плоскости, дБ.

Так как расчет ведется в две стороны, во избежание путаницы, все обозначения характеристик аппаратуры базовой станции будут снабжаться индексом "1", абонентской станции - индексом "2". С учетом этого, формула (2.1) запишется как

, (3.2)

Расчет уровня суммарного шума

, (3.3)

где - уровень шумов в точке приема, дБ/мкВ/м;

- уровень внешних шумов в точке приема, мкВ/м

- уровень собственного шума приемника, приведенного к точке приема.

Расчет внешних шумов

Если принять, что помехи приходят равномерно со всех направлений, то расчетное значение уровня помех можно определить по формуле:

, (3.4)

где - уровень внешних шумов в точке приема, мкВ/м;

- уровень помех, рекомендуемый для расчета (показатель помеховой обстановки для БС), мкВ/м;

- коэффициент направленного действия (КНД) антенной системы БС, отн.ед.

Приняв =1.5 мкВ/м можно найти уровень внешних шумов

D_1пр=10^0,1*3,4=2,19 (перевод в отн.ед.)

, мкВ/м.

Расчет внутренних шумов

Известно, что действующая длина приемной антенны (действующая высота) - коэффициент, связывающий напряженность электрического поля в месте расположения антенны с напряжением на ее согласованной нагрузке. При согласовании волнового сопротивления фидера с входным сопротивлением приемного устройства, напряжение сигнала на входе приемного устройства

(3.5)

где U - напряжение сигнала на входе приемного устройства, мкВ;

- действующая длина антенны, м;

Е - напряженность поля, мкВ/м.

Аналогично формуле (3.26), уровень собственных шумов приемника, приведенных к точке приема

, (3.6)

где N со6 - уровень собственного шума приемника, приведенного к точке приема, мкВ/м;

- уровень собственного шума приемника, приведенного ко входу приемника, мкВ;

lд - действующая длина антенны, м.

можно найти, зная отношение сигнал/шум на входе приемника и его чувствительность. При узкополосной частотной модуляции пересчет величины отношения сигнал/шум с выхода на вход приемника можно производить по формуле:

, (3.7)

где - отношение сигнал/шум на входе приемника, соответствующее заданному отношению на выходе, отн.ед;

- отношение сигнал/шум на выходе приемника, отн.ед;

- максимальная звуковая частота модуляции, кГц;

- величина девиации, кГц.

(3.8)

В связи с тем, что порог исправляющей способности при ЧМ нельзя определить расчетным путем и учитывая запас на ретрансляцию, величину в любом случае не следует принимать менее 8 дБ (2.51 отн.ед).

Уровень собственных шумов, приведенных ко входу приемника:

, (3.8)

где - уровень собственного шума приемника, приведенного к входу приемника, мкВ;

- чувствительность приемника, мкВ;

- отношение сигнал/шум на входе приемника, соответствующее заданному отношению на выходе, отн.ед.

, мкВ.

Действующая длина антенны /12/,м

, (3.9)

где λ - средняя длина волны сигнала, м;

- коэффициент усиления по мощности антенны приемника, отн.ед;

- волновое сопротивление фидера, Ом;

- коэффициент полезного действия (КПД) антенно-фидерного тракта приемной антенны, отн.ед.

КПД антенно-фидерного тракта БС можно найти, зная, что затухание сигнала на прием в нем

, (3.10)

где - затухание сигнала на прием в антенно-фидерном тракте БС, дБ;

- затухание в дуплексном фильтре, дБ;

- затухание в кабеле, дБ;

- коэффициент усиления приемного устройства разделения, дБ.

, дБ.

КПД антенно-фидерного тракта приемной антенны

, (3.11)

где - коэффициент полезного действия (КПД) антенно-фидерного тракта приемной антенны, отн.ед.;

- затухание сигнала на прием в антенно-фидерном тракте БС, дБ.

Действующая длина приемной антенны БС по формуле (3.11)

Уровень собственных шумов приемника, приведенных к точке приема, определенный по формуле (3.9):

, мкВ

Теперь по формуле можно определить уровень суммарного шума в точке приема:

, дБ.

Определение поправок

Поправка, учитывающая отличие эквивалентной мощности передатчика от мощности 1кВт, дБ

, (3.12)

где - поправка, учитывающая отличие от номинальной мощности 1 кВт, для которой построены графики МККР, дБ;

- затухание в резонаторных и мостовых фильтрах, антенных разделителях и др., дБ;

- затухание в неоднородностях антенно-фидерного тракта передачи, дБ;

- затухание в фидере передающей антенны, дБ;

- неравномерность диаграммы направленности передающей антенны в горизонтальной плоскости, дБ;

- коэффициент усиления передающей антенны, дБ.

Сумма выражает общее затухание сигнала в антенно-фидерном тракте передачи носимой станции дБ .

Поправка, учитывающая фактическую мощность передатчика, дБ

, (3.13)

где - фактическая мощность передатчика, Вт.

, дБ.

Тогда, по формуле, поправка, учитывающая отличие эквивалентной мощности передатчика от 1 кВт,

Графики, приведенные в рекомендации №370 МККР, построены для высоты установки антенны АС, равной 10 м. В тех случаях, когда антенну АС устанавливают на другой высоте, следует внести поправку, которую можно рассчитать по формуле:

, (3.14)

где - поправка, учитывающая отличие высоты установки антенны АС от высоты 10 м, для которой составлены графики МККР, дБ;

- высота установки антенны АС, м.

, дБ

Поправка, вносимая при необходимости обеспечения связи для процента пунктов приема, отличающегося от 50% определяется по графику.

Для обеспечения связи в 90% пунктов приема поправка

дБ. (3.15)

Для определения поправки на быстрые замирания, учитывающей отличие принятого процента времени превышения данной напряженности поля от 50% * времени, наиболее приемлемы графики замираний по Буллингтону. Пользуясь этими графиками, можно проводить расчеты с наибольшей степенью точности. Определенная из графика поправка на быстрые замирания для 90% времени.

дБ (3.16)

Поправка, учитывающая отличие реального, рельефа местности от принятого при составлении графиков МККР, зависит от среднего колебания высот местности Δh на расстоянии 10 км и более от БС. Для местности с гладким равнинным рельефом (Δh=10 м) поправка, определенная по графику (рисунок 3.1)

дБ.

Неравномерность диаграммы направленности приемной антенны БС в горизонтальной плоскости = -1 дБ.

Рисунок 3 – Зависимость поправочного коэффициента ослабления от среднего колебания местности