Уменьшение погрешностей при передаче данных с борта воздушного судна в горных районах для ОВЧ-диапазона путем совершенствования выбора места передачии

УДК 621.396.98.004.1

УМЕНЬШЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ДАННЫХ С БОРТА ВОЗДУШНОГО СУДНА В ГОРНЫХ РАЙОНАХ ДЛЯ ОВЧ-ДИАПАЗОНА ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВЫБОРА МЕСТА ПЕРЕДАЧИ

Д.А. ЗАТУЧНЫЙ

Статья представлена доктором технических наук, профессором Логвиным А.И.

В данной статье рассматривается задача выбора места передачи данных с борта ВС в горных районах для ОВЧ-диапазона. Формулируется критерий выбора места передачи данных.

Ключевые слова: интерференция лучей, расстояние прямой видимости, напряжённость поля, отражённая радиоволна, многолучевое распространение радиоволн.

1. Введение

Так как волны ОВЧ-диапазона не способны огибать земную поверхность, то для связи требуется обеспечение геометрической видимости между передающей и приёмной антеннами.

Поскольку волны отражаются от земной поверхности, в месте приёма возможна интерференция лучей; как следствие возникают интерференционные замирания и искажения передаваемых сообщений. Влияние неровностей земной поверхности и различия почв на нижние слои воздуха, различие и соответственно неодинаковое влияние растительного покрова на отдельных участках территории, над которой распространяются волны, наличие рек и водоёмов, а также посёлков и инженерных сооружений и пр. ведёт к образованию в атмосфере зон с различной температурой и влажностью, локальных потоков воздуха и т.п. В этих зонах, возникающих на высотах до нескольких километров, происходит рассеяние волн. В этом случае часть энергии волн достигает пунктов, отстоящих от передающей антенны на расстояние, в несколько раз превосходящее дальность геометрической видимости.

При значительной мощности передатчика, остро направленных антеннах и приёмнике с высокой чувствительностью рассеяние волн в тропосферных неоднородностях на высотах 2-3 км позволяет получить радиосвязь на расстояниях в сотни километров, что в 5-10 раз больше расстояния геометрической видимости.

2. Зависимость изменения напряжённости поля в открытом пространстве от расстояния между ВС и пунктом приёма данных и от высоты полёта ВС

Как известно, расстояние прямой видимости

^0=4,12

где Я0 - расстояние прямой видимости; И1- высота передающей антенны; И2 — высота приёмной антенны.

В табл. 1 приведены данные об изменении расстояния прямой видимости в зависимости от высоты полёта ВС. При расчётах предполагалось, что И2 = 2000 м.

Таблица 1

И1 [м] ^0 [км] И1 [м] ^0 [км]

2,5 390,25 4 444,84

3 409,90 4,5 460,62

3,5 427,99 5 475,57

Напряжённость поля в точке приёма в свободном пространстве определяется как

Е0 = 222 • Ю3л1Рэ / Я ,

где Е0 - напряжённость поля, мкВ/м; Рэ - излучаемая мощность, кВт; Я - расстояние, км.

В табл. 2 приведены данные о зависимости напряжённости поля в открытом пространстве от расстояния при различных значениях излучаемой мощности.

Таблица 2

R [км] Е0 [ мкВ/м]

Рэ = 0,1 кВт Рэ = 1 кВт Рэ = 10 кВт

1 70202 222000 702025

5 31395 99281 313955

10 22200 70202 222000

20 15698 49640 156977

30 4053 40531 128171

50 3140 31395 99281

Одним из факторов, влияющих на передачу данных в режиме АЗН в горных районах, является многолучевое распространение за счёт переотражения от земной поверхности. Ошибки вследствие многолучёвости трудно поддаются оценке из-за сильной их зависимости от типа и взаимного расположения антенн, вида и характера отражающей поверхности.

В точку приёма попадают прямая волна и отражённая от земной поверхности.

Соотношение фаз прямой и отражённой волн определяется разностью их хода и тем обстоятельством, что при отражении от проводящей поверхности фаза волны инвертируется. Изменение поля за счёт влияния отражения можно рассчитать по формуле

2 2Р^1 ^2

Y = 10lg

4sin2

Rl

где У - изменение напряжённости поля за счёт отражений, дБ; Я - расстояние, м; 1 - длина волны, м; И1, И2 - высота ВС и наземного пункта приёма данных, м.

3. Выбор высоты полёта ВС и расстояния до наземного пункта приёма данных

2 ( 2пИ1Н2 ^

Введём обозначение 4вт2

R1

y1 и заметим, что Y  max , если y1  max . Обратим

1

внимание также, что у  тах, если

2phih

Rl

2

R

где

k -

целое число.

Из этого соотношения следует рекомендация пилоту ВС: при передаче данных придерживаться соотношения между высотой полёта и расстоянием до пункта приёма данных, соответствующего выражению, стоящему в правой части равенства.

Отражённые радиоволны попадают в точку приёма с задержкой ^, определяемой разностью хода Ь : ^ = Ь / с, где с - скорость света; Ь - разность хода.

Спецификой многолучевого распространения сигналов является то, что амплитуда отражённого сигнала зависит от его задержки. Эта зависимость имеет вид

U

* ГГ1

X -Х3 > Тк,

1 -

* Л X -хз

T

и X*-X < T

w отр> * *з — к

к

где Т* - оценка времени задержки; Тк - ширина автокорреляционной функции последовательности данных; Тз - время задержки отражённого сигнала; иотр - амплитуда отражённого сигнала.

Исходя из формулы (4), отражённые сигналы с задержкой, превышающей Тк относительно прямого сигнала, не будут влиять на передачу информации по линии передачи данных, при этом с учётом (5) должно выполняться соотношение Ь > сТк.

Таким образом, при многолучевом распространении радиоволн следует добиться того, чтобы пункта приёма данных достигали только волны, разность хода которых удовлетворяет приведенному условию, для выполнения которого, в свою очередь, необходимо выполнение требований, связанных с высотой полёта ВС, углом распространения сигнала и местом нахождения пункта приёма данных.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сергеев М. Основы стереофонического радиовещания // Звукорежиссёр. - 2005. - № 10.

DECREASE OF MISTAKES DURING DATA’S BROADCASTING FROM AIRSHIP’S BOARD IN MOUNTAIN REGION FOR DIAPASON WHO AT PERFECTION OF PLACE’S CHOICE OF BROADCASTING EXPENSE

Zatuchny D.A.

In this paper the problem of place’s choice of data’s broadcasting for diapason VHO from airship’s board in mountain region is considered. Criterion of place’s choice for data’s broadcasting l is formulated.

Key words: interferention of rays, interval of straight visibility, tension of field, reflected wave, spreading of radiowaves as many rays.

Сведения об авторе

Затучный Дмитрий Александрович, 1970 г.р., окончил МГПУ им. В.И. Ленина (1992), кандидат технических наук, доцент кафедры технической эксплуатации радиоэлектронных систем воздушного транспорта МГТУ ГА, автор 43 научных работ, область научных интересов - навигация, организация воздушного движения.