Учет атмосферных потерь

РАСЧЕТ ВЛИЯНИЯ АТМОСФЕРЫ И ГИДРОМЕТЕОРОВ НА РАБОТУ ЦРРЛ

Известно, что гидрометеоры оказывают сильное влияние на работу линий связи при частотах выше 6 ГГц (без учета экологических условий, приводящих к проявлению их экранирующих свойств и на более низких частотах).
Ослабляющее действие гидрометеоров оказывает достаточно длительное влияние на качество работы систем связи, ухудшая показатель неготовности (ПНГ). Как показано в разд. 2, показатели неготовности складываются из

ПНГ = ПНГд + ПНГс + ПНГа + ПНГп + ПНГэ, (7.1)

где ПНГд - неготовность линии связи из-за влияния гидрометеоров (дождей),
ПНГс - неготовность линии связи из-за закрытия трассы (влияние субрефракции),
ПНГа - аппаратурная ненадежность,
ПНГп - ошибки обслуживающего персонала,
ПНГэ - неготовность линии связи из-за влияния промышленных атмосферных метеоров (экологические причины).
На влияние гидрометеоров необходимо относить 70-80 % их норм на ПНГ, так как остальная часть приходится на нарушения работоспособности линии связи при отказах аппаратуры, ошибках обслуживающего персонала и неблагоприятной экологической обстановки. Это справедливо для случаев, когда вероятность закрытия трассы РРЛ стремится к 0. В противном случае, доля влияния гидрометеоров должна быть еще меньше. В принципе, доли составляющих причин, приводящих к неготовности ЦРРЛ, нужно согласовывать с заказчиками расчетов и фирмами-производителями аппаратуры.
В случае работы аппаратуры на частотах до 10 ГГц, учет влияния дождей можно проводить по методике, показанной в [1, стр. 284-292].
Основными факторами, определяющими работоспособность систем радиосвязи в диапазонах частот выше
10 ГГц, являются потери в гидрометеорах и газах атмосферы. С увеличением рабочих частот эти потери стремительно растут. Суммарные погонные величины ослабления сигнала могут достигать 40 дБ/км при
f = 60 ГГц. Таким образом, частота 60 ГГц естественно ограничивает протяженности пролетов 1 - 3 км и поэтому в ряде стран этот диапазон (и более высокочастотные диапазоны) являются безлицензионными, разрешенными для свободного использования..

Атмосферные потери, в основном, складываются из потерь в атомах кислорода и в молекулах воды. Практически полная непрозрачность атмосферы для радиоволн наблюдается на частоте 118.74 ГГц (резонансное поглощение в атомах кислорода), а на частотах больше 60 ГГц погонное затухание превышает 15 дБ/км. Ослабление в водяных парах атмосферы зависит от их концентрации и весьма велико во влажном теплом климате и доминирует на частотах ниже 45 ГГц. Потери в газах атмосферы можно определить из графика прил.2. Для компьютерных расчетов можно воспользоваться аналитическими выражениями, приведенными ниже.
Погонные потери (дБ/км) в атомах кислорода

, (7.2)

где f рабочая частота, ГГц.
Формула справедлива для рабочих частот ниже 57 ГГц, при нормальном атмосферном давлении и при температуре воздуха +15 град. С.
Погонные потери в водяных парах (дБ/км)

, (7.3)

где r - концентрация водяных паров в атмосфере, г/м³ (обычно r = 7.5 г/м³ ).

Суммарные погонные потери (дБ/км) при температуре, отличной от 15 град. С:

gtot = [1-(t - 15) 0.01] go + [1-(t - 15) 0.06] gw, (7.4)

где t - температура воздуха в град. С.
Полные потери в газах атмосферы можно найти, умножив погонное ослабление на протяженность интервала линии связи.