18
Рек. МСЭ-R P.620-7
2
Максимальное расчетное расстояние
Как было описано в пункте 5.2 Приложения 1, необходимо установить верхние пределы максимального расстояния, используемого при итерационном определении расчетного расстояния, с которого начинаются итерационные расчеты. Максимальное расчетное расстояние, которое должно использоваться для распространения вида (2) (d
max2
), зависит от широты и приведено в таблице 2.
ТАБЛИЦА 2
Максимальные расчетные расстояния (d
max2
) (км) для распространения вида (2)
Широта (градусы)
0–30 30–40 40–50 50–60
> 60
Расстояние (км)
350 360 340 310 280
3
Расчет координационного контура для распространения вида (2)
Из Рекомендации МСЭ-R P.837-3 определяется интенсивность дождя, превышаемая в течение p
2
% времени, R(p
2
), для широты и долготы земной станции. Следует отметить, что p
2
% – это среднегодовой процент времени, применимый для распространения вида (2).
Если интенсивность дождя, превышаемая в течение p
2
% времени, R(p2)
0,1 мм/час, то координационный контур для распространения вида (2) необходимо определять в предположении, что интенсивность дождя равна 0,1 мм/час.
Следует также отметить, что интенсивность дождя и высота дождя между местоположением земной станции и очагом дождя в азимутальном направлении от земной станции существенно не меняется, поскольку расстояние между этими двумя точками обычно меньше 30 км при углах места земных станций до 10
С помощью Рекомендации МСЭ-R P.838 определяется удельное затухание
R
(дБ/км) в дожде в предположении вертикальной поляризации.
Диаметр очага дождя d
c
(км) устанавливается равным:
08
,
0 2
)
(
3
,
3
p
R
d
c
(52)
Из Рекомендации МСЭ-R P.839 определяется средняя высота дождя над уровнем земли h
R
(км) для широты и долготы земной станции.
Рассчитывается промежуточный параметр
η
:
19
,
0 2
)
1
)
(
(
η
p
R
(53)
Рассчитывается расстояние нормирования r
m
(км) для затухания за пределами общего объема рассеяния:
η
5
,
0 2
10
)
(
600
p
R
r
m
(54)
Удельное затухание в сухом воздухе (дБ/км) оценивают с помощью следующего выражения:
3 2
2 2
3 10 1,5 57 4,81 0,227 09 6
10 7,19
γ
f
)
f
(
f
,
o
(55)
Из Рекомендации МСЭ-R P.836 определяется плотность водяных паров на поверхности
(г/м
3
), превышаемая в течение 50% времени на долготе и широте, соответствующей земной станции.
Следует отметить, что для упрощения определения контуров для распространения вида (2) плотность водяных паров предполагается постоянной на всей трассе. Тогда удельное затухание в водяных парах определяется в дБ/км следующим выражением:
Рек. МСЭ-R P.620-7
19
4 10
ρ
2 5
,
8 2
2
,
22 6
,
3
ρ
0021
,
0 050
,
0
γ
f
f
wv
(56)
Задается усиление антенны наземной станции (принимаемое равным 42 дБи):
G
T
42.
(57)
Итерационные расчеты
Начиная с максимального расчетного расстояния, приведенного в таблице 2, рассчитываются уравнения с (58) по (77) включительно для уменьшающихся значений r
i
, где r
i
– текущее расстояние разнесения (км) между очагом дождя и возможным местоположением наземной станции для
i
0, 1, 2, … и т. д.:
2
max
s
i
d
r
i
(58)
Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет выполнено условие, заданное неравенством (50). В этой точке расчетное расстояние для рассеяния в дожде d
r
имеет предыдущее значение r
i
, то есть
)
1
(
2
max
s
i
d
d
r
(59)
Если при итерациях получится d
r
d
min
, то полагают d
r
= d
min
, и итерации заканчивается, отмечая, что для распространения вида (2) d
min
= 55 км.
Определяется высота над уровнем земли для точки пересечения лучей антенн наземной и земной станций:
1
cos
1
E
m
r
h
,
(60) где
– угловое разнесение между очагом дождя и точкой на поверхности Земли при текущем расстоянии r
i
: рад
δ
E
i
r
r
;
(61)
r
E
– эффективный радиус Земли, r
E
8500 км.
Определяется длина трассы от наземной станции до точки пересечения луча:
m
E
m
t
h
r
h
r
2 1
(62)
Определяется длина трассы от пересечения луча до земной станции спутниковой связи:
sin
2
sin
2 2
2
E
E
m
m
E
r
r
r
h
h
r
r
,
(63) где
– угол места антенны земной станции.
Определяется расстояние по горизонтали от земной станции до края очага дождя:
cos arcsin
E
m
r
E
e
r
h
r
r
d
(64)
Рассчитывается параметр h
c
, который зависит от области в очаге дождя, где происходит пересечение луча:
20
Рек. МСЭ-R P.620-7
;
;
tan for tan tan for for
c
m
R
c
m
c
m
R
m
R
m
R
m
c
d
h
h
d
h
d
h
h
h
h
h
h
h
h
(65)
Рассчитывается затухание от точки на текущем расстоянии до пересечения луча:
m
r
t
r
m
r
R
exp
1
γ
2
(66) и затухание от пересечения луча до земной станции:
;
при exp cot
)
(
exp при exp
1 1
R
h
m
h
m
r
e
d
m
r
R
h
m
h
m
r
R
R
h
m
h
m
r
e
d
m
r
R
(67)
Отсюда оценивается общее затухание на трассе за счет рассеяния в дожде ниже высоты дождя:
2
ε
cos
1 23
,
0
exp
b
(68) и общее затухание на трассе за счет рассеяния от слоя плавления и льда над высотой дождя:
ε
sin
γ
ε
cos
1 23
,
0
exp
m
h
c
h
R
a
(69)
Рассчитывается эффективная передаточная функция рассеяния для рассеяния в дожде ниже высоты дождя:
ε
cos
1
ε
sin
γ
23
,
0
exp
1
)
ε
cos
1
(
γ
34
,
4
m
h
c
h
R
R
b
C
(70) и для рассеяния ото льда выше высоты дождя:
ε
tan
5
,
1
exp
5
,
1
exp
ε
sin
67
,
0
c
d
R
h
m
h
R
h
c
h
s
a
C
(71)
Общая эффективная передаточная функция для рассеяния определяется тогда следующим образом:
a
C
a
b
C
b
C
(72)
Определяется отклонение от рэлеевского рассеяния для частот выше 10 ГГц:
;
0
если или
10
при
0 40 10
при
4
,
0
)
2
(
7
,
1
)
10
(
005
,
0
log
10
b
C
f
f
p
R
f
S
(73)
Следует отметить, что это отклонение от рэлеевского рассеяния относится только к рассеянию в дожде ниже высоты дождя.
Затухание в атмосферных газах теперь можно оценить с помощью приведенных ниже выражений.
Сначала определяется эквивалентная длина трассы, чтобы учесть уменьшение удельного затухания в газах с высотой. Для трассы от наземной станции до очага дождя: при при при
Рек. МСЭ-R P.620-7
21
;
;
км
270
при
)
270
(
4
,
0 243
км
270
при
9
,
0
t
r
t
r
t
r
t
r
to
d
(74a)
км
220
при
)
220
(
4
,
0 187
км
220
при
85
,
0
;
t
t
t
t
tv
r
r
r
r
d
(74b) и для трассы от очага дождя до земной станции:
;
8
,
0
r
r
ro
d
(75a)
r
r
rv
d
5
,
0
(75b)
Затем определяется затухание в газах по следующей формуле:
)
(
)
(
rv
d
tv
d
wv
ro
d
to
d
o
g
A
(76)
Наконец, определяются потери при передаче с помощью следующего выражения:
g
A
T
G
S
C
p
R
f
i
r
p
r
L
log
10
log
10
)
2
(
log
14
log
20
log
20 173
)
2
(
(77)
Получаемое при таких итерациях расстояние d
r
представляет собой расстояния от наземной станции до края очага дождя, тогда координационный контур задается окружностью радиусом d
r
с центром на расстоянии d
e
от земной станции вдоль ее азимутального направления, как показано на рисунке 2.
РИСУНОК 2
Положение координационного контура
P.0620-02
d
e
d
r
Земная станция
Координационный контур
Азимут главного лепестка антенны наземной станции main beam azimuth
4
Определение вспомогательных контуров для распространения вида (2)
Вспомогательные контуры для распространения вида (2) позволяют учесть азимутальное отклонение луча антенны наземной станции от местоположения осуществляющей координацию земной станции.
На рисунке 3 показана проекция области рассеяния гидрометеорами на горизонтальную плоскость.
На этом рисунке земная и наземная станции расположены соответственно в точках А и В, причем наземная станция находится на радиальной линии, определяемой углом
от точки C в центре основного или дополнительного контура для распространения вида (2). Точка С служит также центром вспомогательного контура.
Затененная область на рисунке 3 соответствует критическому участку вдоль оси главного лепестка земной станции между земной станцией и высотой дождя. На этом критическом участке может быть образован общий объем между лепестком земной станции и лепестком любых наземных станций в пределах основного или дополнительного контура для распространения вида (2). Этот критический участок имеет длину b, а его максимальная протяженность по горизонтали определяется точкой М.
22 Рек. МСЭ-R P.620-7 Пересечение этого критического участка с осью главного лепестка наземной станции может привести к значительным помехам вследствие рассеяния гидрометеорами за счет связывания двух главных лепестков. РИСУНОК 3 Геометрия распространения в горизонтальной плоскости P.0620-03 b/2 bM drb d 2 1 C Наземная станция В Ось главного лепестка наземной станцииОсь главного лепестка земной станции Земная станция А Для заданной точки в пределах основного или дополнительного контура для распространения вида (2) угол, противолежащий критическому участку, называется критическим углом . Угол защиты представляет собой угол отклонения оси главного лепестка наземной станции от критического участка. Угол избежания пересечения луча между осью главного лепестка наземной станции и местоположением земной станции обозначается как . Это сумма двух углов и , и именно эта величина имеет постоянное значение для конкретного вспомогательного контура. Каждый вспомогательный контур строится путем изменения угла и определения расстояния rb от точки C до вспомогательного контура. По мере увеличения угла от 0 до 360 углы и также изменяются, но их сумма остается неизменной. При расчете вспомогательного контура для распространения вида (2) при заданном значении угла избежания пересечения луча можно использовать алгоритм, приведенный в пункте 4.1 настоящего Дополнения. Этот метод основан на итерационном уменьшении расстояния rb между наземной станцией и земной станцией, начиная с расстояния для основного контура dr, определяемого по приведенному выше уравнению (59), и до тех пор, пока либо не будет получено наименьшее значение расстояния rb, при котором обеспечиваются минимальные требуемые потери, либо не будет достигнуто минимальное координационное расстояние. Для каждого значения rb определяют критический угол , а затем рассчитывают угол защиты . После этого в уравнении (77) используют усиление антенны наземной станции, соответствующее , и текущее расстояние rb, чтобы получить потери на трассе для распространения вида (2). Для построения полного вспомогательного контура для заданного значения угла избежания пересечения луча приведенный выше процесс повторяют для каждого угла . Для некоторых комбинаций угла избежания пересечения луча и угла вспомогательный контур может совпадать с основным или дополнительным контуром для распространения вида (2). 4.1 Пошаговый алгоритм Вспомогательные контуры для распространения вида (2) строятся путем расчета расстояний вдоль радиальных линий от центра кругового основного или дополнительного контура для распространения вида (2), который находится в точке С на расстоянии b/2 от земной станции вдоль азимута оси главного лепестка ее антенны. Расстояние b/2 равно de, где deопределяется уравнением (64). Для выбранного значения угла избежания пересечения луча определяется описанным ниже образом вспомогательный контур для значений угла в диапазоне от 0 до 180 с шагом 1 :
Рек. МСЭ-R P.620-7
23 a)
Значение r
b
устанавливается равным расстоянию d
r
основного или дополнительного контура для распространения вида (2), как указано в уравнении (59). b)
Значение
рассчитывается с помощью следующих формул:
;
ω
cos
2
ω
sin arctan
1
ψ
b
b
r
b
(78)
;
ω
cos
2
ω
sin arctan
2
ψ
b
b
r
b
(79)
2 1
ψ
ψ
ψ
(80) c)
Если
, то вспомогательный контур для распространения вида (2) совпадает с основным или дополнительным контуром для распространения вида (2) для текущего значения
; расчет для этого значения
на этом заканчивается, и далее следует шаг j). В противном случае последовательно выполняются приведенные ниже шаги d)–i), пока не будет удовлетворено одно из условий окончания расчетов, указанных в шаге f) и шаге i). d)
Значение r
b
, уменьшается на 0,2 км. e)
Повторно рассчитывается критический угол
с помощью уравнений (78), (79) и (80). f)
Если (0,5 b sin
/sin
2
)
d
min
, то вспомогательный контур для распространения вида (2) совпадает с минимальным координационным расстоянием d
min
, и расчет для этого текущего значения
на этом заканчивается – далее следует шаг j). В противном случае переходят к шагу g). g)
Рассчитывается угол защиты
–
h)
Рассчитывается усиление антенны наземной станции при угле
, G(
), относительно оси лепестка с использованием эталонной диаграммы направленности антенны, приведенной в
Дополнении 4. i)
В уравнении (77) вместо G
T
используется усиление, рассчитанное на шаге h), и новое значение r
b
и рассчитаются соответствующие потери при распространении L
r
для распространения вида (2). Если L
r
L
b
(p
2
), значение r
b
увеличивается на 0,2 км, и это значение принимается в качестве расстояния для текущей радиальной линии. В противном случае процедура повторяется начиная с шага d). j)
Как только будет получено новое значение r
b
для текущего значения угла
, рассчитывается угол
d
от места расположения земной станции и, если требуется, соответствующее расстояние d до этой точки на контуре с помощью выражений:
2
ψ
sin
/
ω
sin
0,5b
d
;
(81)
2
ψ
ω
θ
d
(82)
Вспомогательный контур для распространения вида (2) симметричен относительно оси главного лепестка антенны земной станции. Таким образом, значения d и
d
, соответствующие значениям
от 181
до 359
, можно найти, учитывая, что результаты для данного значения
совпадают с величинами для (–
) или (360
–
).
Использованный выше размер шага для увеличения расстояний r
b
, составляющий 0,2 км, пригоден для большинства ситуаций. Он позволяет контролировать степень детализации результата для набора значений r
b
. При малых значениях угла места лепестка земной станции недостаточная степень детализации становится более заметной для значений d и
d
, и можно использовать меньший размер шага.
|
Скачать 1.23 Mb.