В статье рассматривается особенности распространения радиоволн в трассах с экранирующими препятствиями. Доказывается, что некоторые экранирующие объекты могут проявлять положительное воздействие на распространение. Поднят вопрос о важности дальнейшего развития изучения распространения радиоволн в условиях городских застроек и шероховатой местности.
Ключевые слова:дифракция, антенна, множитель ослабления, дифракционный метод, профиль трассы.
В связи с бурным развитием в последние десятилетия систем мобильной связи на УКВ проблема расчета полей БС становится еще более актуальной. В настоящее время не существует надежных аналитических методов расчета поля волны в условиях городских застроек. Существующие эмпирические модели, такие как методы Окамура, Кся-Бертони, Ли оставляют желать лучшего.
В статье речь пойдет о сильно выраженных препятствиях, которые непрозрачны для радиоволн: острые концы гор, высотные здания и т. п. В таких условиях требуется расчет поля методом дифракции. На рис.1 приведены возможные случаи распространения радиоволн при наличии клиновидного препятствия. В случае «а», трасса открыта (
), а в случае «б»- закрыта.
Рис. 1. Распространение радиоволн при наличии на пути экранирующего препятствия
В пункте приема мощность сигнала будет рассчитываться следующим образом:
С помощью этой формулы можно произвести расчет любой радиолинии. Трудность возникает только в определении множителя ослабления F, который обусловлен наличием на пути распространения радиоволны экранирующих и поглощающих препятствий.
Теория оптической дифракции предлагает найти значение F следующим образом:
где C(V) и S(V)- интегралы Френеля, рассчитываемые по формулам:
Здесь 
, где b1 — радиус первой зоны Френеля в месте расположения препятствия.
В общем случае, наличие на пути распространения препятствия может привести к дополнительным потерям F. Степень ослабления характеризуется относительной высотой препятствия. Но есть случаи, когда сигнал в точке приема наоборот усиливается, поскольку отраженные волны иногда приходят в точку приема с одинаковыми фазами. Как известно из курса электродинамики, волны с одинаковыми фазами складываются, а с противоположными — гасятся.
Рис. 2. Дифракция у непрозрачного препятствия при учете отражений от Земной поверхности
В статье [2] приводятся результаты измерений «усиления за счет препятствия» на трассе протяженностью 260 км в районе Аляски. Расположенный прямо посередине трассы горный хребет достигал высоты 2500 м. Высоты антенн h1 и h2 составляли 15 м. Профиль трассы представлен на рис.3. Анализ проводился на частоте 38 МГц. Измеренное значение усиления за счет препятствия (75дБ) был всего на 10 дБ меньше рассчитанного.
Рис. 3. Профиль трассы, на котором наблюдалось явление
Усиление или ослабление сигнала в пункте приема может создаваться за счет разных факторов. Основными из них являются различные строения, от которых волны будут отражаться и усиливаться (гаситься) в точке приема.
Из-за трудности условий распространения волн в городских условиях не существует метода для точного аналитического расчета. Выход из положения нахождением новых методов анализа в условиях городской застройки позволит проектировщикам радиолиний не ставить ненужные антенны с ретрансляторами в каждый угол строений. А тем самым значительно уменьшатся расходы и силы на постройку новых сетей.
Литература:
- Л. К. Андрусевич, А. А. Ищук, К. А. Лайко, Антенны и распространение радиоволн: учебник для вузов, Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006.-396 с.
- Dickson F. H., Egli J. J., Herbstreit J. W.- «Proc. 1Re», v.41, 1953, p. 967–969.
