Расчет дальности радиосвязи при организации маневровых работ

2.2.1 Принцип расчета дальности радиосвязи

Дальность эффективной связи СРС (соответственно и маневровой радиосвязи) зависит от многих факторов, которые следует учитывать вспомогательными коэффициентами, но главные параметры системы, во многом определяющие дальность связи, – это мощность передатчика и высота установки антенны.

В основу расчета дальности станционной радиосвязи положены графические зависимости изменения напряжения электромагнитного поля от расстояния при заданных высотах установки передающей h₁ и приемной h₂ антенн (рисунок 11). Далее индекс 1 всегда относится к передающей стороне, а индекс 2 - к приемной. За нулевой уровень для E₂ и u’₂ приняты соответственно 1 мкВ/м и 1 мкВ. Графики построены на основе статистических данных измерений с учетом особенностей распространения радиоволн в условиях железнодорожного транспорта. Данные кривые принципиально не отличаются от кривых, рекомендованных Международным консультативным комитетом по радиосвязи. Однако они более полно отражают реальные условия распространения в диапазоне метровых волн на территории железнодорожных станций и узлов.

Кривые построены при следующих исходных данных:

- мощность передатчиков системы «Транспорт», имеющих 50-омный выход, равна 12 Вт, что соответствует уровню напряжения на выходах тех и других u₁ = 148 дБ;

- коэффициент усиления передающей и приемной антенн G₁ = G₂ = 0 дБ (используются полуволновые вибраторы);

- затухание передающего и принимающего фидеров B_ф = 0 дБ;

- значения напряженности поля полезного сигнала имеют место в

течение 50% времени и в 50% точек приема (p = 50%).

Надежность канала радиосвязи по полю выбирается не менее 95%. Это значит, что в 95% случаев из большого числа измерений напряженность поля в точке приема не меньше минимального допустимого значения даже при самых неблагоприятных условиях.

На рисунке 11, с напряженностью поля Е₂ для упрощения расчета приведены значения полезного сигнала на входе приемника u’₂, соответствующие при указанных условиях уровню напряженности поля полезного сигнала в точке приема. Значения u’₂ даны для приемников радиостанций системы «Транспорт», имеющих 50-омный вход.

В реальных условиях при расчете канала необходимо учитывать фактические параметры рассчитываемой системы: мощность передатчика, электрические данные используемых антенн, затухания приемного и передающего фидеров, ослабление электромагнитного поля вследствие влияния контактной сети, корпуса локомотива, а также явления интерференции.

Рисунок 11 – Графические зависимости изменения напряженности электромагнитного поля от расстояния

Ожидаемая дальность радиосвязи определяется по кривым для заданных высот установки антенн h₁ и h₂ и заданного значения u’₂ в точке приема.

Учет перечисленных факторов достигается введением следующих поправочных коэффициентов:

В_Ф = α₁L + α₂L – коэффициент ослабления поля в результате потерь

энергии в антенно-фидерных устройствах передатчика и приемника (α₁ и α₂ - постоянные затухания фидеров, а L₁ и L₂ - длины фидеров);

B_К = 8 дБ – коэффициент ослабления поля контактной сетью, учитывается только на электрифицированных участках при расчете дальности связи между стационарной радиостанцией и локомотивной или носимой;

В_Л = 9 дБ – коэффициент ослабления поля корпусом локомотива учитывается при расчете дальности радиосвязи между локомотивной радиостанцией и любой другой;

В_И – коэффициент ослабления поля в результате интерференции сигнала, зависящей от требуемой надежности канала связи (рисунок 12). Мешающий сигнал определяется с вероятностью p = 5…10%, полезный сигнал – с вероятностью p = 95…99%;

B_h = 25lg – коэффициент ослабления поля, учитывающий низкое расположение антенн носимых радиостанций (таблица 9). Используется только при h₁h₂ = 25 м²;

Рисунок 12 – Зависимости поправочного коэффициента В_И от надежности канала радиосвязи для неэлектрифицированных (кривая 1) и электрифицированных (кривая 2) участков

В_М – поправочный коэффициент, учитывающий отличие мощности передатчика системы «Транспорт» от 12 Вт (для одноваттных передатчиков радиостанций РН В_М = 10lg(12/1) = 11 дБ, для УПП-2 в режиме пониженной мощности В_М = 10lg(12/0,35) = 15 дБ, для УПП-2 в режиме полной мощности

В_М = 0 дБ);

В_РН – коэффициент ослабления поля (таблица 10), учитывающий ухудшение условий передачи информации в каналах с носимыми радиостанциями (закрытие на трассах, увеличение глубины флуктуации и т.д.);

G₁, G₂ – коэффициенты усиления соответственно передающей и приемной антенн.

При заданных высотах антенн, надежности каналов радиосвязи и применительно к конкретным условиям:

u’₂ = u₂ +∑B −∑G , (2.1)

где u₂ – значение полезного сигнала на выходе приемника;

При этом:

∑B = B_Ф + В_К + В_Л – В_И + В_М + В_h + В_РН; (2.2)

∑G = G₁ + G₂. (2.3)

Таблица 9 – Коэффициент ослабления поля, учитывающий низкое расположение антенн

Для обеспечения уверенной радиосвязи должно выполниться условие:

u₂ ≥ u_2min,

где u_2min - реализуемая чувствительность приемника, определяемая наименьшим значением полезного сигнала на его входе, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи.

Таблица 10 – Коэффициент ослабления поля В_РН

Под открытой трассой понимается равнинная или слабохолмистая местность, под закрытой – сильно холмистая и горная местность.

Значению u_2min на входе приемника соответствует соотношение

сигнал/помеха на выходе приемника, равное 12 дБ. Значения u_2min приведены в таблице 11.

Таблица 11 – Значение реализуемой чувствительности приемника

На границе зоны обслуживания (при максимальной дальности связи) напряжение на выходе приемника u₂ должно быть равно u_2min .

При этом:

u’₂ = u_2min + ∑B - ∑G (2.4)

Вычислив значение u’₂ для конкретных условий организации каналов радиосвязи, по графикам рисунка 11 определяют необходимую высоту установки антенн h₁ и h₂ исходя из заданной дальности связи. Для этого на оси ординат откладывается расчетный уровень полезного сигнала u’₂, а по оси абсцисс – требуемая дальность связи r. Место пересечения перпендикуляров, восстановленных из намеченных на осях точек u’₂ и r, определяет произведение высот антенн h₁h₂, необходимое для обеспечения требуемой дальности связи. Аналогично решается обратная задача – определение возможной дальности связи исходя из заданного значения высот установки антенн h₁ и h₂ .