Порядок виконання розрахунку дальності радіозв’язку графічним методом
1. З’ясувати завдання на розрахунково-графічну роботу.
2. Провести попередні розрахунки параметрів радіозв’язку.
3. Визначити довжину траси радіозв’язку, побудувати трикутник максимального перевищення висот точок місцевості між пунктами радіозв’язку.
4. Визначити максимальне перевищення висот точок місцевості відносно траси радіозв’язку.
5. Визначити послаблення сигналу за рахунок рельєфу.
6. Провести остаточні розрахунки параметрів радіозв’язку.
7. Зробити висновки. У висновках дати всебічний аналіз отриманих результатів, дати також порівняльну оцінку результатів розрахунків, отриманих графічним методом і за формулою Введенського.
До початку виконання розрахунків слід ретельно ознайомитися з основами теорії радіозв’язку і методикою розрахунків, які надані у довідковому матеріалі. Методика розрахунків пояснюється конкретним прикладом.
1. Умови розповсюдження радіохвиль.
Радіозв’язок у підрозділах ДСНС України організується в основному на ультракоротких хвилях за допомогою радіостанцій, які працюють у діапазонах 148…149МГц (діапазон А), 172…173МГц (діапазон В) та 412…423МГц (діапазон С).
При організації оперативного радіозв’язку в гарнізоні ДСНС одним з основних параметрів є дальність.
Параметр "дальність радіозв'язку", як правило, надається у характеристиках радіостанцій. Для стаціонарних і мобільних радіостанцій, які випускаються в наш час, дальність зв'язку лежить у межах 10...30 км, а для тих, що носяться, у межах 1...3 км. Однак приведені значення умовної і реальної дальності радіозв'язку визначаються стосовно до кожного конкретного випадку. Дійсно, дальність радіозв'язку залежить не тільки від електричних параметрів радіостанції, але і від умов, у яких організується радіозв'язок (характер місцевості, висота установки антен і т.д.).
На розповсюдження радіохвиль мають вплив багато різних факторів: погодні умови, характер місцевості, тобто її рельєф, наявність природних або штучних перешкод, і, нарешті, особливості розміщення і побудови антенних пристроїв. Переважний вплив того, чи іншого фактору при рівних вихідних умовах в значній мірі визначається діапазоном радіохвиль, у якому організується радіозв'язок.
Для ультракороткохвильового діапазону, у якому організується радіозв'язок пожежної охорони, потрібно, перш за усе, враховувати умови місцевості: рельєф, поверхню, що підстилає, наявність перешкод тощо. З урахуванням місцевості визначається потрібна висота підняття антен радіостанцій для забезпечення потрібної дальності дії каналу радіозв'язку.
При наявності прямої видимості між передавальною і приймальною антенами для розрахунку напруженості поля Em (мкВ/м) користуються формулою Введенського
(1)
де PΣ - потужність випромінювання передавальної радіостанції, Вт;
G - коефіцієнт спрямованої дії (підсилення) передавальної антени по потужності, разів;
λ - довжина хвилі, м;
D - довжина лінії радіозв'язку, км;
h1, h2 - висоти підняття передавальної і приймальної антен відповідно, м.
Відомо, що радіозв'язок можливий у межах дальності прямої видимості. Дальність дії каналу радіозв’язку обмежується дальністю прямої видимості, яка визначається за формулою: 
, (2)
де Dп.в. – дальність прямої видимості, км,
h1, h2 – висота над рівнем моря передаючої та приймальної антен відповідно, м.
Ця дальність може суттєво скорочуватися за умовами розповсюдження радіохвиль (місцевості) та енергетичними можливостями радіостанцій. Але для визначення можливості забезпечення радіозв’язку між двома пунктами місцевості треба спочатку переконатися, що відстань між ними не перевищує дальність прямої видимості.
Якщо ця відстань перевищує дальність прямої видимості, то треба збільшити висоти підйому антен.
Якщо ця відстань знаходиться у межах дальності прямої видимості, то треба переходити до вивчення профілю рельєфу і виявлення перешкод на трасі радіозв’язку.
2. Порядок вивчення рельєфу місцевості та побудова його профілю за допомогою топографічних карт.
Профіль рельєфу будується за допомогою горизонталей на окремому папері. Вивчення профілю дає можливість виявити природні та штучні перешкоди на трасі радіозв’язку, абсолютні та відносні перевищення точок місцевості, а також антен радіостанцій на трасі радіозв’язку.
Ці дані застосовуються для розрахунку реальної дальності дії радіозв’язку з урахуванням енергетичних можливостей радіостанцій.
Для більшості оціночних розрахунків обмежуються побудовою трикутника профілю рельєфу для трьох основних точок місцевості, таких як: місця розташування ОДС ОКЦ (ЦПЗ) і ПЗЧ та найвища точка місцевості на трасі радіозв’язку між цими пунктами.
3. Розрахунок дальності дії радіозв’язку графічним методом.
Дальність радіозв’язку визначається виходячи з величини необхідної напруженості електричного поля корисного сигналу на вході антени (у точці прийому) Em, при якій забезпечується надійність і висока якість радіозв’язку. Напруженості електричного поля корисного сигналу і завади вимірюється у мкВ/м. Для забезпечення впевненого зв’язку напруженість для корисного сигналу Emіn повинна перевищувати напруженість поля завади Eз у точці прийому у певне число разів N, що визначається технічними характеристиками радіозасобів і задачами, які вирішуються застосуванням цих засобів. Потрібне відношення звичайно задається у дБ. Так для радіостанцій, які застосовуються у пожежній охороні, необхідне перевищення по напруженості Emin складає = 20 дБ, тобто:
(3)
що еквівалентно перевищенню напруженості поля корисного сигналу в точці прийому над полем завади у N= 10 разів.
Для розрахунку дальності радіозв’язку з нерухомими та рухомими об’єктами (пожежними частинами, пожежними автомобілями) у діапазоні дециметрових хвиль графічним методом користуються графіками, наведені на рис. 1. На графіках наведена залежність усереднених значень амплітуди напруженості електричного поля Em(дБ/мкВ/м) від дальності радіоліній D (км) для різних значень висоти підйому над рівнем місцевості антени стаціонарної (центральної) радіостанції (h1= 10, 20, … 1200 м) при фіксованій висоті антени мобільної станції h2. Розроблені криві містять окремі прогнози для сухопутних і морських трас розповсюдження радіохвиль (РРХ) для випадку використання ненапрямленої (ізотропної) антени передавача (G= 0 дб), потужність якого дорівнює 1000 Вт. Криві дають оцінки значень Еm, що можуть перевищуються протягом 1, 10 або 50% часу для діапазонів частот (30 – 300), (300 – 1000) і (1000 – 3000) МГц для певних умов та обмежень:
- забезпечується перевищення значення напруженості у 50% місць у межах області 200 на 200 м.;
- для заданої ефективної висоти стаціонарної антени h1 (від 10 до 1200 м), яка визначається як висота антени над середньою висотою місцевості на інтервалі дальності від 3 до 15 км у напрямі на прийомну/мобільну антену;
- висота прийомної/мобільної антени h2 дорівнює характерній висоті поверхні землі навколо прийомної/мобільної антени (звичайно 10 м.).
Статистичні значення напруженості обмежені максимальною теоретично обґрунтованою величиною (верхній графік), яка відповідає напруженості поля для умов розповсюдження радіохвиль у вільному просторі (у космосі).
Природно, дані криві охоплюють не всі практичні випадки проведення розрахунків. Для уточнення результатів розрахунків залежно від тих або інших чинників рекомендації МСЕ передбачають ряд поправок.
Рис. 1. Залежності напруженості поля від відстані до випромінюючої антени та різних значень висот h1
Для розрахунку дальності графічним методом використовується рівність:
Em= Emin – Вм – Вh2 + Bосл + β1l1 + β2l2 – G1 – G2 +ΔE, (4)
де Em – напруженість поля в точці прийому, визначена для відповідних умов за допомогою графіків, дБ/мкВ/м;
Emin – мінімальна для приймача напруженість поля корисного сигналу (чутливість), діюче значення, дБ/мкВ/м;
Вм – поправочний коефіцієнт, якщо потужність передавача відрізняється від 1000 Вт;
Вh2= [3,2+6,2∙lg(f)]∙lg(h2"/10)– поправочний коефіцієнт на висоту прийомної антени над рівнем моря h2", дБ;
Bосл – коефіцієнт, що залежить від нерівності рельєфу, дБ;
β1,β2 – питомі коефіцієнти, що враховують загасання сигналу у фідерних трактах передавача та приймача, дБ/м;
l1,l2 – довжина фідерних ліній передавача та приймача, м;
G1,G2 – коефіцієнти підсилення сигналу антенами передавача та приймача, дБ;
ΔE=3 дБ – величина, яка враховує перерахунок амплітудного значення напруженості поля у діюче значення;
f – частота сигналу, МГц;
h2 – висота прийомної антени над рівнем моря, м.
Графіки (криві) видаються Міжнародним союзом електрозв’язку (МСЕ) - спеціалізованою установою ООН, яка забезпечує координацію між різними державами питань спільного використання радіочастотного ресурсу, і виробляються на основі опрацювання великого статистичного матеріалу.
Якщо потужність передавача відрізняється від 1000 Вт, то вводиться поправка Вм, яка визначається за графіком на рис. 2.
Рис. 2. Величина поправочного коефіцієнта Вм, якщо потужність передавача відрізняється від 1000 Вт.
Мінімальні значення напруженості поля корисного сигналу Emin, при яких забезпечується надійність і висока якість радіозв’язку, визначаються для різних діапазонів частот величинами, приведеними у таблиці 1.
Таблиця 1 Мінімальні значення напруженості поля корисного сигналу Emin