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.
Расчет отношения сигнал/шум на входе приемника
Отношение с/ш обычно обозначается , и вычисляется по формуле:
где Рс мощность сигнала на входе приемника;
Рп мощность шума (помехи) на входе приемника.
Зная напряженность поля сигнала в точке приема Ес и параметры приемной антенны, по формулам, приведенным в [2], можно определить напряжение сигнала Uс на входе приемника:
(1)
где F(φ) функция направленности антенны в вертикальной плоскости;
Ra волновое сопротивление антенны;
Rf волновое сопротивление фидера;
действующая длина антенны,
где Fmax 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/2max=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)λmax=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 ko коэффициент отражения от земли, примем ko=1;
h=λ/2 высота подвеса антенны;
β сдвиг фаз между антенной и ее зеркальным отражением, для горизонтальных антенн β=180о;
φ1 угол, отсчитываемый от вертикали.
Тогда
(8)
После перехода к дополнительному углу φ=90о-φ1, 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/2max=2 и F(φ)λmax=4, при двух значениях углов φ=30о и φ=150о.
Максимальные значения функций направленности в плоскости вибратора и в плоскости перпендикулярной оси вибратора должны быть равны. Если максимальное значение функции направленности в плоскости перпендикулярной оси вибратора увеличилось в
раз, то и в плоскости проходящей через ось вибратора и расположенной под углом к горизонту, соответствующему максимальному значению функции направленности в плоскости перпендикулярной оси вибратора, максимальное значение
увеличилось в
раз. Поэтому, функции направленности в плоскости проходящей через ось вибратора и расположенной под углом
φ
=30
о
к горизонту, то есть плоскости, проходящей через середину одного из двух лепестков диаграммы направленности, нужно пересчитать по формулам: