5.3. Ослабление миллиметровых волн на приземных трассах

5.3.1. Расчеты затухания в воздухе

Для расчета ослабления миллиметровых волн в воздухе следует пользо­ваться соотношениями (30)-(34). Примем следующие исходные данные: длина волны  = 8 мм, давление воздуха P = 98,1 кПа, относительная влажность возду­ха  меняется в пределах (60-100) % с шагом 10 %, температура t изменяется в диапазоне (233,16-313,16) К с шагом 10 К. Результаты расчетов приведены на рис. 11 в виде графиков зависимостей коэффициента ослабления β от температуры

Рис.11. Зависимости коэффициента ослабления воздуха β от температуры t при относительной влажности , %:

1 -  = 100; 2 -  =90; 3 -  =80; 4 -  = 70; 5 -  = 60

воздуха t при разных относительных влажностях . Видно, что потери в воздухе растут с увеличением температуры и влажности, причем влияние первого параметра сказывается в большей степени, чем второ­го. При влажности  = 90 % и температуре t = 293,16 К ослабление составляет 0,115 дБ/км. Затухание в воздухе сильно зависит от длины волны (обратно пропорционально ²). Так, с уменьшением  от 8 до 1 мм ослабление возраста­ет в 64 раза и составляет 7,35 дБ/км.

Большое влияние на распространение волн миллиметрового диапазона оказывает резонансное поглощение энергии излучения молекулами воздуха. Ниже приведены расчетные параметры линии связи с учетом поглощения волн атмосферным кислородом. Использовались соотношения (35)-(45) при сле­дующих исходных данных. Рассматривается линия связи между мобильной пе­редающей и базовой приемной станциями, имеющими полосу частот ∆f = 50 МГц и перестраиваемыми в диапазоне f_Н - f_В = 54,5-60 ГГц ( = 5,5-5 мм). Приемник подвержен действию сильной помехи от неподвижного источника излучения, находящегося на расстоянии 35 км. Удаленность мобильного пере­датчика от приемника изменяется от 5 до 30 км с интервалом 5 км.

При угловом сопровождении передающей станции в диаграмму направ­ленности приемной антенны может попасть источник излучения помехи. Счи­талось, что линия связи имеет следующие параметры: мощность передающей станции Р₅=10 Вт, мощность помехи Р_i=10³ Вт, температура воздуха Т₀=290 К, коэффициент шумов системы F_н=10, эффективность использования апертуры антенны =0,55, приемная и передающая антенны - параболические с диамет­ром раскрыва D=1 м.

Коэффициент усиления антенны

(90)

где ₀ - ширина диаграммы направленности,

(91)

_i - константа, принимающая значения 1,3-1,6; выбирались _i =1,5; =5,25 мм - длина волны. Результаты расчетов приведены в табл. 15:

Таблица 15

Рассчитанные параметры линии связи миллиметровых волн
rs , км	5	10	15	20	25	30
х , %	7	3,5	2,33	1,75	1,4	1,16
Еmax , дБ	77,55	63,51	49,92	36,70	23,85	11,44
опт , дБ/км	2,87	2,76	2,68	2,61	2,53	2,42

Коэффициент ослабления β_опт, требуемый для получения максимального значения отношения сигнал/(помеха+шум) за счет затухания в атмо­сфере, уменьшается с увеличением расстояния между передающей и приемной станциями R_s от 2,87 до 2,42 дБ/км. Требуемого изменения коэффициента ос­лабления можно достичь путём перестройки частоты станций приблизительно на 1,5 ГГц.