Расчет энергетических характеристик каналов высокочастотной связи рыбопромысловых судов

Если ограничится передачей одного пакета, то в кадре содержится 15 байт информации (см. рисунок). Стоимость передачи данных позиционирования будет средней. Если дополнительно передавать данные курса и скорости судна, то необходимо передавать два пакета (30 байт), стоимость передачи будет большой.

По примеру системы «Инмарсат» в других спутниковых системах связи при их использовании для целей мониторинга также должна быть создана служба «Опросный вызов и отчетные данные», каждой сети судов должен быть присвоен членский номер DNID, если выбранная система связи обеспечивает непрерывную передачу сообщений.

В настоящее время системы «Гонец-Д1», «Орбкомм» способны работать в режиме «Опросный вызов и отчетные данные». Поэтому для передачи данных мониторинга на широтах более 70°, где работа спутниковой системой «Инмарсат» не обеспечивается с требуемой надежностью, целесообразно ориентироваться, в первую очередь, на эти системы спутниковой связи.

Литература

1. Болохов К.В. Системы спутниковой навигации. - М.: Эхо-Трендуз, 2002. - 315 с.

2. Судовая радионавигация. Радионавигационные устройства и системы: Учеб. для вузов / А.А. Дуров, В С. Кан, И.Н. Мищенко, Ю.И. Никитенко, Ю.М. Устинов. - М.: 1998. - 206 с.

3. Судовые радионавигационные приборы / А.А. Дуров, В.С. Кан, А.Н. Маринич, А.В. Припотнюк, Ю.М. Устинов. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2010. - 264 с.

4. Маринич А.Н., Припотнюк А.В., Устинов Ю.М. Современное судовое оборудование средств электронной навигации, ГМССБ и береговая единая система контроля и управления судоходством. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. - 261 с.

5. Резников В.Ю., Устинов Ю.М. Судовая радиосвязь. Справочник по организации и радиооборудованию ГМССБ. - СПб.: Судостроение, 2002. - 480 с.

УДК 621.396.932

РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛОВ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВЯЗИ РЫБОПРОМЫСЛОВЫХ СУДОВ

Анд. И. Кулинич

Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский,683003

e-mail: hatremadn@mail.ru

Показано, что энергетические характеристики каналов связи судов играют важную роль в обеспечении связи в высокочастотном диапазоне, приводится расчет основных энергетических характеристик.

Ключевые слова: канал связи, высокие частоты, ионосфера, рабочая частота, радиосвязь.

Calculation of energy characteristics of fisher carrier channels. And.I. Kulinich

It is shown that energy characteristics of ship communication channels take an enormous importance in providing communication in a high-frequency range. The calculation of the basic energy characteristics is given.

Key words: communication channel, high frequencies, ionosphere, working frequency, radio communication.

Энергетические характеристики каналов высокочастотной (ВЧ) связи значительно отличаются для поверхностных и пространственных сигналов. На поверхностных сигналах дальность действия ВЧ связи не велика и не превышает 100 ... 200 км при мощности излучения передатчика около 1 кВт [1].

Напротив, для каналов ВЧ связи на пространственных волнах при излучаемой мощности передатчика несколько Ватт при оптимальной рабочей частоте возможно развить связь с абонен-

тами, в частности рыбопромысловыми судами, в пределах всего Земного шара за счет многократного отражения от слоев ионосферы (рис. 1).

Дальность действия ВЧ связи для поверхностных сигналов при работе на море решается с помощью графиков МККР [2] (рис. 2).

На графике (рис. 2) при мощности излучения 1 кВт для различных частот приведены напряженности поля для разных удалений. Данным графиком можно пользоваться как в ночное, так и в дневное время суток, независимо от сезона года. Если излучаемая мощность передатчика не 1 кВт, а Ризл (кВт), где Ризл Ф 1,то полученные с помощью графика значения напряженности поля Е (мкВ/м) следует умножить на величину

Рис. 2. Дальность ВЧ радиосвязи при разных энергетических характеристиках

Из графика рис. 2 следует, что при мощности излучения Ризл = 0,1 кВт на частоте 10 МГц и на удалении 200 км напряженность поля сигнала равна 3 мкВ/м. Такая напряженность поля достаточна для устойчивой работы канала связи.

Энергетические характеристики ВЧ канала на пространственных волнах приближенно рассчитываются по методике, предложенной Д.Н. Казанцевым. По этой методике напряженность поля в месте приема Ед (мВ/м) определяется с помощью выражения :

д: i+R ^_1ехр(_ ,

r 2

где г - расстояние от точки передачи до точки приема (км) [3]; Я = 0,8 - модуль коэффициента отражения от Земли; п - число отражений от ионосферы; Ризл - излучаемая мощность (кВт); Ги -интегральный коэффициент поглощения в ионосфере.

Для односкачковой трассы (п = 1) выражение принимает вид:

= ^ ,1±R.exp(_Г.).

r 2

В случае когда в ионосфере существуют все ионосферные слои и отражение радиоволн происходит от Р2-слоя, интегральный коэффициент поглощения в слоях В, Е, К2 будет равен:

Г„ =

2 + BF 2fp2 '

где /т (МГц) - продольная составляющая гиромагнитной частоты. Для средних широт /пд = = 0,7...0,8 МГц.

На рис. 3 представлены зависимости суммарного коэффициента А^ от значения критической частоты Е-слоя /крЕ при различных длинах трассы г. В данном случае радиоволна отражается от И-слоя и претерпевает неотражающие поглощения в слоях / ). Е, 1< \ [4].

Рис. 3. Зависимость суммарного коэффициента от значения критической частоты слоя при различных длинах радиотрассы

В ночное время при определении А^ принимается /крЕ = 1 МГц. Из рис. 3 следует, что для Е-слоя значения критической частоты /крЕ = 1...4,5 МГц. На линиях с несколькими отражениями от ионосферы напряженность поля Ед вычисляется по среднему значению /крЕ, наблюдаемому для точек отражения [4].

Для сравнения энергетики ВЧ каналов на поверхностных и пространственных сигналах произведем по методике Д.Н. Казанцева для односкачковой трассы (п = 1) расчет напряженности поля пространственных сигналов на частоте /р =10 МГц на удалении г = 2000 км при излучаемой мощности Ризл = 10 Вт.

Для дневного времени суток /крЕ = 2 МГц. С помощью графиков на рис. 2 для г = 2000 км получим А^ = 85.

Для ночного времени суток при/крЕ = 1 МГц величина А^ = 20.

По графику на рис. 3 получим ВЕ2 = 9 • 1-3 при кЕ2 = 300 км.

Интегральный коэффициент для дневного времени будет равен (4):

Г = -

85

(10 + 0,8)2

+ 9-10-3 -100 = 0,728 + 0,9 = 1,63.

Для ночного времени Ги = 1.

Расчетная напряженность поля днем равна:

222л/0,01

Е =-• 0,9 • 0,196 = 0,0111 • 0,196 = 0,00195 мВ/м = 1,95 мкВ/м,

Д 2000

расчетная напряженность поля ночью - Ед = 8,8 мкВ/м.

В результате сравнения получим:

- для поверхностных сигналов на частоте 10 МГц при излучаемой мощности 100 Вт днем и ночью на удалении 200 км напряженность поля равна 3 мкВ/м;

- для пространственных сигналов на частоте 10 МГц при излучаемой мощности 10 Вт днем на удалении 2000 км напряженность поля равна 1,95 мкВ/м;

- для пространственных сигналов на частоте 10 МГц при излучаемой мощности 10 Вт ночью на удалении 2000 км напряженность поля равна 8,8 мкВ/м.

Значительно большая напряженность поля ночью для пространственных сигналов объясняется меньшим поглощением радиоволн в неотражающих слоях ионосферы из-за меньшей концентрации электронов [5].

Расчет энергетики канала связи на разных рабочих частотах показывает, что затухание сигналов в неотражающих слоях ионосферы как днем, так и ночью возрастает с уменьшением частоты. Так, для частоты /р = 5 МГц для дневного времени при тех же остальных параметрах радиоканала получим Ги = 2,725.

Рассчитанные по методу Д.Н. Казанцева напряженности поля на трассах разной длины для средних широт хорошо совпадают с экспериментальными данными. На высокоширотных радиолиниях необходимо дополнительно учитывать зональное поглощение и поглощение в полярной шапке. Эмпирическая модель ионосферы позволяет аналитически рассчитать медианное значение напряженности поля. Точность расчета зависит от адекватности модели.

Эффективное напряжение сигнала на входе приемника определяется с помощью выражения иэф =Едкд, где - действующая высота приемной антенны.

Современные судовые ПВ/КВ-радиоустановки предназначены для работы в диапазонах СЧ и ВЧ в полосе частот 0,3...30 МГц [6].

ПВ/КВ-радиоустановки устанавливаются на всех промысловых и морских судах, работающих в морских районах A3 и А4, независимо от водоизмещения. Предусмотрена работа с классами излучений J3E, H3E, J2B или F1B:

J3E - сигнал аналоговой телефонии с однополосной модуляцией с подавленной несущей;

H3E - сигнал аналоговой телефонии с однополосной модуляцией с полной несущей;

J2B - сигнал цифровой информации при использовании модулирующей поднесущей с однополосной модуляцией с подавленной несущей;

F1B - сигнал цифровой информации с частотной модуляцией без использования модулирующей поднесущей.

К указанным классам излучений могут дополнительно вводиться режимы факсимиле (F1C, F2C, F3C и др.).

Выходная мощность передатчиков ПВ/КВ-радиостанций лежит в пределах от нескольких десятков ватт до киловатта. Большой диапазон выходных мощностей необходим для обеспечения устойчивой радиосвязи при замираниях сигнала и большом уровне импульсных помех.

Чувствительность приемников для классов излучений J2B и F1B должна быть не хуже 6 мкВ при отношении сигнал-шум 20 дБ на входе приемника.

Подводя итог, следует отметить, что ВЧ радиосвязь в морском районе А4 ГМССБ в настоящее время обеспечивается путем выбора оптимальных каналов связи, применением передающих устройств с широким диапазоном выходных мощностей и приемных устройств с высокой чувствительностью.

Литература

1. Вертуховский А.А. Судовая радиосвязь. - М.: Вест, 2005. - 271 с.

2. Судовая радионавигация. Радионавигационные устройства и системы: Учеб. для вузов / A.A. Дуров, В С. Кан, И.Н. Мищенко, Ю.И. Никитенко, Ю.М. Устинов. - М.: 1998. - 206 с.

3. Судовые радионавигационные приборы / A.A. Дуров, В.С. Кан, А.Н. Маринич, А.В. Припотнюк, Ю.М. Устинов. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2010. - 264 с.

4. Маринич А.Н., Припотнюк А.В., Устинов Ю.М. Современное судовое оборудования средств электронной навигации, ГМССБ и береговая единая система контроля и управления судоходством. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. - 261 с.

5. Резников В.Ю., Устинов Ю.М. Судовая радиосвязь. Справочник по организации и радиооборудованию ГМССБ. - СПб.: Судостроение, 2002. - 480 с.

6. Черенкова Е.Л., Чернышов О.В. Распространение радиоволн: Учеб. для вузов связи. - М.: Радио и связь, 1994. - 272 с.