Владимир Шлома - Моделирование канала коротковолновой радиосвязи

По предлагаемой ниже методике рассчитывается отношение сигнал/шум на входе приемника в заданной точке приема для заданного времени года и времени суток. На основе полученного отношения сигнал/шум производится моделирование канала КВ радиосвязи для заданной трассы и заданного времени работы.

Отношение с/ш обычно обозначается , и вычисляется по формуле:

где Р с– мощность сигнала на входе приемника;

Р п– мощность шума (помехи) на входе приемника.

Зная напряженность поля сигнала в точке приема Е си параметры приемной антенны, по формулам, приведенным в [2], можно определить напряжение сигнала U сна входе приемника:

(1)

где F(φ) – функция направленности антенны в вертикальной плоскости;

R a– волновое сопротивление антенны;

R f– волновое сопротивление фидера;

– действующая длина антенны,

где F max– максимальное значение функции направленности.

Соответственно мощность сигнала будет определяться по формуле:

Напряжение помехи рассчитывается по формулам, приведенным в [3] для симметричного полуволнового вибратора в свободном пространстве, то есть, без учета влияния земли. Поскольку в качестве приемной антенны у нас используется симметричный вибратор с характеристиками от полуволнового до волнового и высотой подвеса h=λ/2, диаграмма направленности которого отличается от диаграммы направленности полуволнового вибратора в свободном пространстве, нужно определить коэффициент для пересчета напряжения шума. Для этого сравним диаграммы направленности полуволнового и волнового симметричных вибраторов.

Функция направленности симметричного вибратора, находящегося в свободном пространстве в плоскости, проходящей через ось вибратора записывается в виде [2]:

(2)

где k=2π/λ – волновое число;

– длина плеча вибратора в частях длины волны λ;

α – угол в радианах, отсчитываемый от оси вибратора.

Поскольку для полуволнового симметричного вибратора =λ/4, то для него функция направленности запишется:

(3)

Максимальное значение F(α) λ /2 max=1 при α=π/2.

Функцию направленности в плоскости, перпендикулярной оси вибратора можно записать:

(4)

Для волнового симметричного вибратора =λ/2 и функция направленности будет иметь вид:

(5)

Максимальное значение F(α) λ max=2 при α=π/2.

Функцию направленности в плоскости, перпендикулярной оси вибратора можно записать:

(6)

Влияние земли на диаграмму направленности антенны учитывают с помощью формулы [2]:

(7)

где k o– коэффициент отражения от земли, примем k o=1;

h=λ/2 – высота подвеса антенны;

β – сдвиг фаз между антенной и ее зеркальным отражением, для горизонтальных антенн β=180 о;

φ 1– угол, отсчитываемый от вертикали.

Тогда

(8)

После перехода к дополнительному углу φ=90 о-φ 1, отсчитываемому от поверхности земли, будем иметь:

(9)

Тогда функции направленности полуволнового и волнового вибраторов в вертикальной плоскости можно записать:

(10)

(11)

Максимальные значения этих функций будут F(φ) λ/2 max=2 и F(φ) λ max=4, при двух значениях углов φ=30 ои φ=150 о.