За шесть десятилетий своего развития радиорелейные линии (РРЛ) превратились в эффективное средство передачи сотен и тысяч телефонных сигналов на расстояния в тысячи километров, конкурируя с другими средствами связи, в том числе кабельными и спутниковыми, удачно дополняя их. Сегодня РРЛ стали важной составной частью цифровых сетей электросвязи – ведомственных, корпоративных, региональных, национальных и даже международных, поскольку имеют ряд важных достоинств, в том числе:

• возможность быстрой установки оборудования при небольших капитальных затратах. (малые габариты и масса РРС позволяют размещать их, используя уже имеющиеся помещения, опоры и всю инфраструктуру сооружений);
• организация многоканальной связи на участках местности со сложным рельефом (лес, горы, болота и пр.), - экономически выгодная, а иногда и единственно допустимая;
• возможность применения для аварийного восстановления связи в случае бедствий, при спасательных операциях и др.;
• эффективность развертывания разветвленных цифровых сетей в больших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком дорога или невозможна;
• качество передачи информации по РРЛ практически не уступает кабельным линиям.

Устойчивость связи на радиолиниях в значительной степени определяется замираниями сигнала на трассе. Их оценка производится при помощи множителя ослабления V, который показывает, во сколько раз реальная напряженность поля в месте приема отличается от напряженности поля в свободном пространстве Ecв [2]:

Множитель ослабления есть сложная функция, зависящая от рельефа местности, длины интервала, электрических параметров почвы, коэффициента направленности антенны, высоты подвеса антенны и метеорологических условий на данном интервале трассы. При проектировании радиолиний следует уметь варьировать теми параметрами, которые в какой-то степени поддаются расчету или управлению, выбирая при этом оптимальные условия, обеспечивающие наиболее устойчивую связь. Поскольку метеорологические условия на трассе радиолинии не поддаются управлению, то приходится подчинять им выбор и расчет всех остальных параметров.

В данной работе проводится разработка методики автоматизированного расчета минимально допустимого множителя ослабления. Инженерная методика расчетов трасс радиорелейных линий разработана А. И. Калининым. Она позволяет рассчитывать как открытые, так и полуоткрытые и закрытые (применяемые на метровых волнах) трассы с разнообразными профилями и различной подстилающей поверхностью, пролегающие в районах с различными климатическими условиями. В результате расчетов определяются оптимальные значения высот антенных опор, при которых обеспечивается максимальная устойчивость уровня электромагнитного поля в точке приема, т. е. — минимально допустимая вероятность снижения значения множителя ослабления F ниже рассчитываемого для каждого интервала минимально допустимого значения множителя ослабления Vмин.

Радиоволны УКВ диапазона распространяются прямолинейно или с некоторым отклонением (огибанием земной поверхности) от прямой, соединяющей антенны приемопередающих станций. Следовательно, все препятствия, встречающиеся на путях распространения радиоволн УКВ диапазона, являются экранами, которые снижают или вообще преграждают их прохождение. Неровности земной поверхности также принимают участие в формировании диаграмм излучений приемопередающих станций. По условиям отражения радиоволн участки трассы могут быть гладкие, зеркальные, например поверхность водоема, или шероховатые – пересеченная местность. Зеркальные участки создают условия направленного отражения радиоволн, шероховатые – рассеянного.

Расчет коэффициента ослабления при гладкой, плоской поверхности земли. Такой случай имеет место при сравнительно небольшом расстоянии (10 – 15 км) между соседними радиорелейными станциями, когда высоты антенны h1 и h2 значительно больше . Влияние земной поверхности в этом случае проявляется в основном в отражении радиоволн, излучаемых передатчиками. При этом часть энергии радиоволн, отражаемых землей, попадает в приемную антенну и создает дополнительный путь связи между радиорелейными станциями (Рисунок 1). В месте приема прямая радиоволна и радиоволна, отраженная от земли, интерферируют между собой, и результирующая напряженность поля в любой момент времени равна геометрической сумме взаимодействующих полей.

где Ф - коэффициент отражения; - разность хода прямой и отраженной волн; - изменение фазы отраженной волны при отражении ее от земной поверхности; - сдвиг фаз между прямой и отраженной волной. В первом приближении можно принять =180. Тогда формула может быть записана в виде:

Расчет коэффициента ослабления при гладкой сферической поверхности земли. Кривизна земной поверхности при расстояниях связи, обеспечивающих прямую геометрическую видимость между антеннами радиорелейных станций, приводит к уменьшению разности хода прямой и отраженной радиоволн ,к уменьшению углов встречи и к дополнительному «расхождению» потока отраженных волн. Расширение потока электромагнитной энергии при его отражении от сферической земной поверхности приводит к уменьшению напряженности поля отраженной волны, что обычно учитывается введением коэффициента «расходимости» D, на который умножается коэффициент отражения Ф. Это позволяет для расчета множителя ослабления V использовать ту же формулу, заменив в ней Ф на DФ. Тогда

Расчет коэффициента ослабления на пересеченной местности. Для классификации трасс вводится понятие расчетного просвета H0. Это такой просвет, при котором значение множителя ослабления на интервале близко к единице. Численно расчетный просвет определяется из соотношения:

• открытыми, если H>H0;
• полуоткрытыми, если H0 > H > 0;
• закрытыми, при H<0.

Расчет коэффициента ослабления на открытых трассах производится по интерференционной формуле как и ранее. Поскольку в данном случае из построенного профиля местности известны координаты точки (точнее зоны) отражения радиоволн, а основным параметром является величина реального просвета Н, то выразим разность хода через величину относительного просвета: ,,.
Тогда итерационная формула примет вид:

По окончании работы необходимо будет написать программу, которая позволяля бы по техническим данным применяемой аппаратуры, для конкретного рельефа местности строить профиль трассы, расчитывать минимально допустимый множитель ослабления, множитель ослабления обусловленный влиянием рельефом местности, и выбирать оптимальные высоты поднятия антенн.

1. Ошерович Л.Г. Куликов В.В. Волков Е.А. Радиорелейная и тропосферная связь. Ленинград 1972 - 471с.
2. Калинин А.Н., Черенкова Е.Л. Распространение радиоволн и работа радиолиний. Издательство "Связь" Москва 1997. - 439с.