Пример решения задания №2

Исходные данные:

Технологическая сеть – горочная радиосвязь. Дальность связи РС-РВ: r = 2,8 км. (Табл. 3.5).

Состав абонентов: ДСПГ, машинисты горочных локомотивов, горочные составители, регулировщики скорости (башмачники).

Число стационарных радиостанций (РС) – от 1 до 2.

Число возимых (локомотивных) радиостанций (РВ) – от 2 до 4.

Число носимых радиостанций (РН) – от 2 до 7.

Тип тяги на участке – электротяга переменного тока (табл. 6).

Надежность радиосвязи – 50% (табл. 3.6).

Тип коаксиального кабеля передающего и приемного фидеров – РК-50-7-11 выбран по нечетной предпоследней цифре 3.

Коэффициент затухания коаксиального кабеля: α = 0,1 дБ/м выбран по нечетной предпоследней цифре 3.

Тип антенны стационарной радиостанции РС: АС - 4/2 (табл. 3.7, модуль разности равен 3).

Коэффициент усиления антенны РС: G_pc = 6 дБ (табл. 3.7, модуль разности равен 3).

Тип антенны локомотивной радиостанции РВ: АЛ/2 (четная последняя цифра 0).

Коэффициент усиления антенны РВ: G_pв = 0,5 дБ (четная последняя цифра 0).

Характер трассы передвижения работников с носимыми радиостанциями РН – закрытая трасса (нечетная предпоследняя цифра 3).

Входное сопротивление приемника: R₂ = 50 Ом (нечетная предпоследняя цифра 3).

Значения поправочного коэффициента, учитывающего ухудшение условий передачи информации в канале РС-РН: В_рс-н = 2 (табл. 3.8, для электротяги переменного тока).

Значения поправочного коэффициента, учитывающего ухудшение условий передачи информации в канале РН-РН: В_рн-н = 2 (табл. 3.8, для закрытой трассы при электротяге переменного тока).

Мощность радиостанций РС и РВ: Р_рс = Р_рв = 8 Вт (табл. 3.9).

Длина фидера антенны РС: l_фс = 20 м.

Высота установки антенны РВ: h_л = 5 м.

Длина фидера антенны РВ: l_фв = 4 м.

Высота установки антенны РН: h_н = 1,5 м.

Длина фидера антенны РН: l_фн = 0 м.

Мощность радиостанций РН: Р_рн = 1 Вт.

Решение:

1. Расчет высоты антенны стационарной радиостанции РС.

1.1. Определяем расчетное напряжение полезного сигнала на входе приемника (локомотивного) U_2p по формуле:

U_2p = U_2min + α₁∙l₁ – G₁ + α₂∙l₂ – G₂ + B_к + B_л – B_и – B_м – B_r. (3.2)

Наименьшее напряжение полезного сигнала на входе приемника U_2min, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи, на участках с электротягой переменного тока должно быть не менее 14 дБ: U_2min = 14 дБ.

Затухание передающего фидера (стационарной радиостанции) α₁∙l₁ = α∙l_фс = 0,1∙20 = 2 дБ.

Затухание приемного фидера (локомотивной радиостанции) α₂∙l₂ = α∙l_фв = 0,1∙4 = 0,4 дБ.

Коэффициент усиления передающей антенны РС: G₁ = G_pc = 6 дБ.

Коэффициент усиления приемной антенны РВ: G₂ = G_pв = 0,5 дБ.

Коэффициент ослабления поля на электрифицированных участках: B_к = 18 дБ.

Коэффициент ослабления поля из-за влияния кузова локомотива: B_л = 9 дБ.

Поправочный коэффициент B_и, учитывающий интерференционные замирания (флюктуации) сигналов, определяем из графика (рис. 3.3) с учетом надежности радиосвязи р = 50% по условиям задачи на электрифицированных участках (линия 2 графика): B_и = 0.

Коэффициент B_м, учитывающий отличие мощности передатчика стационарной радиостанции Р₁ от 8 Вт, принятых при построении зависимостей на рис. 3.2: B_м = 10∙lg(P₁/8) = 10∙lg(P_pc/8) = 10∙lg(8/8) = 0 дБ.

Коэффициент B_r, учитывающий отличие входного сопротивления локомотивного приемника R₂ от 75 Ом, принятых на графиках (рис. 3.2) при определении соотношения между средним значением напряженности поля Е₂ в зоне локомотивной (приемной) антенны и значением напряжения U₂ на входе локомотивного приемника: B_r = 10∙lg(R₂/75) = 10∙lg(50/75) = 10∙lg(2/3) = 10∙( lg2 – lg3) = 10∙(- 0,176) = - 1,76 дБ.

Подставим полученные цифры в выражение (3.2):

U_2p = 14 + 2 – 6 + 0,4 – 0,5 + 18 + 9 – 0 – 0 + 1,76 = 38,66 дБ (85,70 мкВ).

1.2. Определяем высоту антенны стационарной радиостанции РС из графиков на рис. 3.2. Для этого на оси ординат откладываем расчетный уровень напряжения полезного сигнала U_2p = 38,66 дБ и проводим горизонтальную линию, а на оси абсцисс откладываем требуемую по условиям задачи дальность связи r = 2,8 км и проводим вертикальную линию. Точка пересечения определяет необходимое произведение высот установки антенн (h₁∙h₂) для обеспечения требуемой дальности связи. В нашем случае точка пересечения находится на кривой, соответствующей произведению h₁∙h₂ = 25 м², откуда следует, что высота передающей антенны РС должна быть равна: h₁ = 25/h₂ = 25/h_л = 25/5 = 5 м.

2. Расчет дальности связи между локомотивами, оборудованными радиостанциями РВ, т.е. дальность связи канала РВ-РВ.

Эта задача противоположна по своему смыслу предыдущей задаче. Нам известно произведение высот установки локомотивных антенн (приемной h₂ и передающей h₁): h₁∙h₂ = h_л∙h_л = 5∙5 = 25 м², а, следовательно, нам известна кривая на графике рис. 2, которую мы будем использовать для определения требуемой дальности связи r между локомотивами, для чего нам требуется определить расчетное напряжение полезного сигнала U_2p с использованием выражения 1, из которого исключаем составляющую B_и.

U_2p = U_2min + α₁∙l₁ – G₁ + α₂∙l₂ – G₂ + B_к + B_л – B_м – B_r.

Наименьшее напряжение полезного сигнала на входе приемника U_2min, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи, на участках с электротягой переменного тока должно быть не менее 14 дБ: U_2min = 14 дБ.

Затухание передающего фидера (локомотивной радиостанции) α₁∙l₁ = α∙l_фв = 0,1∙4 = 0,4 дБ.

Затухание приемного фидера (локомотивной радиостанции) α₂∙l₂ = α∙l_фв = 0,1∙4 = 0,4 дБ.

Коэффициент усиления передающей антенны РС: G₁ = G_pв = 0,5 дБ.

Коэффициент усиления приемной антенны РВ: G₂ = G_pв = 0,5 дБ.

Коэффициент ослабления поля на электрифицированных участках: B_к = 18 дБ.

Коэффициент B_м, учитывающий отличие мощности передатчика локомотивной радиостанции Р₁ от 8 Вт, принятых при построении зависимостей на рис. 3.2: B_м = 10∙lg(P₁/8) = 10∙lg(P_pв/8) = 10∙lg(8/8) = 0 дБ.

Коэффициент B_r, учитывающий отличие входного сопротивления локомотивного приемника R₂ от 75 Ом, принятых на графиках (рис. 3.2) при определении соотношения между средним значением напряженности поля Е₂ в зоне локомотивной (приемной) антенны и значением напряжения U₂ на входе локомотивного приемника: B_r = 10∙lg(R₂/75) = 10∙lg(50/75) = 10∙lg(2/3) = 10∙( lg2 – lg3) = 10∙(- 0,176) = - 1,76 дБ.

Подставим полученные цифры в выражение (3.2):

U_2p = 14 + 0,4 – 0,5 + 0,4 – 0,5 + 18 + 9 – 0 + 1,76 = 42,56 дБ (134,28 мкВ).

Определяем требуемую дальность связи r между локомотивами, для чего на оси ординат откладываем расчетный уровень напряжения полезного сигнала U_2p = 42,56 дБ и проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой, соответствующей произведению h₁∙h₂ = 25 м². Точка пересечения определяет искомую дальность связи между локомотивами. В нашем случае, опустив из точки пересечения на ось абсцисс перпендикуляр, получим, что дальность связи составит: r = 2.3 км.

3. Расчет дальности связи между стационарной радиостанцией РС и носимой радиостанцией РН, т.е. дальность связи канала РС-РН.

Эта задача аналогична по своему смыслу предыдущей задаче. Нам известно произведение высот установки стационарной антенны (передающей) h₁ и носимой (приемной) антенны h₂: h₁∙h₂ = h_с∙h_н = 5∙1,5 = 7,5 м². Так как реальное произведение (h₁∙h₂) получилось меньше наименьшего значения 25 м², то последующий расчет дальности производим по кривой, соответствующей произведению h₁∙h₂ = 25 м², которую мы будем использовать для определения требуемой дальности связи r канала РС-РН.

Определим расчетное напряжение полезного сигнала U_2p на входе носимого приемника с использованием выражения (3.2). Однако при этом следует учитывать низкое расположение антенны РН и, как следствие, значительное экранирующее влияние близкорасположенного подвижного состава, а также влияние тела оператора на параметры излучения антенны носимой радиостанции. Указанный учет произведем путем введения в выражение (3.2) для расчетного напряжения U_2p значения коэффициента усиления для антенны носимой радиостанции G₂ = G_рн = 0 дБ и поправочного коэффициента В_рс-н = 2, учитывающего ухудшение условий передачи информации в каналах с носимыми радиостанциями, и В_h, повышающего точность расчета вместо интерполяции положения семейства кривых на рис. 3.2 для малых значений произведения (h₁∙h₂).

U_2p = U_2min + α₁∙l₁ – G₁ + α₂∙l₂ – G₂ + B_к + B_рс-н – B_и – B_м – B_r + B_h, (3.3)

где B_h = = = 20∙0,5228 = 10,456 дБ.

Наименьшее напряжение полезного сигнала на входе приемника U_2min, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи, на участках с электротягой переменного тока должно быть не менее 14 дБ: U_2min = 14 дБ.

Затухание передающего фидера (стационарной радиостанции) α₁∙l₁ = α∙l_фс = 0,1∙20 = 2 дБ.

Затухание приемного фидера (носимой радиостанции) α₂∙l₂ = α₂∙l_фн = α₂∙0 = 0 дБ.

Коэффициент усиления передающей антенны РС: G₁ = G_pс = 6 дБ.

Коэффициент усиления приемной антенны РН: G₂ = G_pн = 0 дБ.

Коэффициент ослабления поля на электрифицированных участках: B_к = 18 дБ.

Поправочный коэффициент B_и, учитывающий интерференционные замирания (флюктуации) сигналов, определяем из графика (рис. 3.3) с учетом надежности радиосвязи р = 50% по условиям задачи на электрифицированных участках (линия 2 графика): B_и = 0.

Коэффициент B_м, учитывающий отличие мощности передатчика стационарной радиостанции Р₁ от 8 Вт, принятых при построении зависимостей на рис. 3.2: B_м = 10∙lg(P₁/8) = 10∙lg(P_pс/8) = 10∙lg(8/8) = 0 дБ.

Коэффициент B_r, учитывающий отличие входного сопротивления носимого приемника R₂ от 75 Ом, принятых на графиках (рис. 3.2) при определении соотношения между средним значением напряженности поля Е₂ в зоне локомотивной (приемной) антенны и значением напряжения U₂ на входе локомотивного приемника: B_r = 10∙lg(R₂/75) = 10∙lg(50/75) = 10∙lg(2/3) = 10∙( lg2 – lg3) = 10∙(- 0,176) = - 1,76 дБ.

Подставим полученные цифры в выражение 3.3:

U_2p = 14 + 2 – 6 + 0 – 0 + 18 + 2 – 0 – 0 + 1,76 + 10,456 = 42,2 дБ (128,8 мкВ).

Определяем требуемую дальность связи r канала РС-РН, для чего на оси ординат откладываем расчетный уровень напряжения полезного сигнала U_2p = 42,2 дБ и проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой, соответствующей произведению h₁∙h₂ = 25 м². Точка пересечения определяет искомую дальность связи. В нашем случае, опустив из точки пересечения на ось абсцисс перпендикуляр, получим, что дальность связи канала РС-РН составит: r = 2 км.

4. Расчет дальности связи между локомотивной радиостанцией РВ и носимой радиостанцией РН, т.е. дальность связи канала РВ-РН.

По аналогии с предыдущей задачей находим значение произведения высот установки локомотивной антенны (передающей) h₁ и носимой (приемной) антенны h₂: h₁∙h₂ = h_л∙h_н = 5∙1,5 = 7,5 м². Так как реальное произведение (h₁∙h₂) получилось меньше наименьшего значения 25 м², то последующий расчет дальности производим по кривой, соответствующей произведению h₁∙h₂ = 25 м², которую мы будем использовать для определения требуемой дальности связи r канала РС-РН.

Определим расчетное напряжение полезного сигнала U_2p на входе носимого приемника с использованием выражения (3.3), вычислив предварительно значение коэффициента B_h и исключив составляющую B_и и B_л:

U_2p = U_2min + α₁∙l₁ – G₁ + α₂∙l₂ – G₂ + B_к + B_рс-н – B_м – B_r + B_h, (3.4)

B_h = = = 20∙0,5228 = 10,456 дБ.

Наименьшее напряжение полезного сигнала на входе приемника U_2min, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи, на участках с электротягой переменного тока должно быть не менее 14 дБ: U_2min = 14 дБ.

Затухание передающего фидера (локомотивной радиостанции) α₁∙l₁ = α∙l_фв = 0,1∙4 = 0,4 дБ.

Затухание приемного фидера (носимой радиостанции) α₂∙l₂ = α₂∙l_фн = α₂∙0 = 0 дБ.

Коэффициент усиления передающей антенны РВ: G₁ = G_pв = 0,5 дБ.

Коэффициент усиления приемной антенны РН: G₂ = G_pн = 0 дБ.

Коэффициент ослабления поля на электрифицированных участках: B_к = 18 дБ.

Коэффициент B_м, учитывающий отличие мощности передатчика локомотивной радиостанции Р₁ от 8 Вт, принятых при построении зависимостей на рис. 3.2: B_м = 10∙lg(P₁/8) = 10∙lg(P_pв/8) = 10∙lg(8/8) = 0 дБ.

Коэффициент B_r, учитывающий отличие входного сопротивления носимого приемника R₂ от 75 Ом, принятых на графиках (рис. 3.2) при определении соотношения между средним значением напряженности поля Е₂ в зоне локомотивной (приемной) антенны и значением напряжения U₂ на входе локомотивного приемника: B_r = 10∙lg(R₂/75) = 10∙lg(50/75) = 10∙lg(2/3) = 10∙( lg2 – lg3) = 10∙(- 0,176) = - 1,76 дБ.

Подставим полученные цифры в выражение (3.3):

U_2p = 14 + 0,4 – 0,5 + 0 – 0 + 18 – 0 + 1,76 + 10,456 = 44,1 дБ (160,3 мкВ).

Определяем требуемую дальность связи r канала РВ-РН, для чего на оси ординат откладываем расчетный уровень напряжения полезного сигнала U_2p = 44,1 дБ и проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой, соответствующей произведению h₁∙h₂ = 25 м². Точка пересечения определяет искомую дальность связи. В нашем случае, опустив из точки пересечения на ось абсцисс перпендикуляр, получим, что дальность связи канала РВ-РН составит: r = 1,7 км.

5. Расчет дальности связи между носимыми радиостанциями РН, т.е. дальности связи канала РН-РН.

По аналогии с предыдущей задачей находим значение произведения высот установки антенны носимой РН (передающей) h₁ и носимой (приемной) антенны h₂: h₁∙h₂ = h_н∙h_н = 1,5∙1,5 = 2,25 м². Так как реальное произведение (h₁∙h₂) получилось меньше наименьшего значения 25 м², то последующий расчет дальности производим по кривой, соответствующей произведению h₁∙h₂ = 25 м², которую мы будем использовать для определения требуемой дальности связи r канала РН-РН.

Определим расчетное напряжение полезного сигнала U_2p на входе носимого приемника с использованием выражения 3.4, вычислив предварительно значение коэффициента B_h и исключив составляющую B_л:

B_h = = = 20∙1,046 = 20,92 дБ.

Наименьшее напряжение полезного сигнала на входе приемника U_2min, при котором обеспечивается заданная разборчивость речи, на участках с электротягой переменного тока должно быть не менее 14 дБ: U_2min = 14 дБ.

Затухание передающего фидера (носимой радиостанции) α₁∙l₁ = α∙l_фн = 0,1∙0 = 0 дБ.

Затухание приемного фидера (носимой радиостанции) α₂∙l₂ = α₂∙l_фн = α₂∙0 = 0 дБ.

Коэффициент усиления передающей антенны РН: G₁ = G_pн = 0 дБ.

Коэффициент усиления приемной антенны РН: G₂ = G_pн = 0 дБ.

Коэффициент ослабления поля на электрифицированных участках: B_к = 18 дБ.

Коэффициент B_м, учитывающий отличие мощности передатчика носимой радиостанции Р₁ от 8 Вт, принятых при построении зависимостей на рис. 3.2: B_м = 10∙lg(P₁/8) = 10∙lg(P_pн/8) = 10∙lg(1/8) = - 0,9031 дБ.

Коэффициент B_r, учитывающий отличие входного сопротивления носимого приемника R₂ от 75 Ом, принятых на графиках (рис. 3.2) при определении соотношения между средним значением напряженности поля Е₂ в зоне локомотивной (приемной) антенны и значением напряжения U₂ на входе локомотивного приемника: B_r = 10∙lg(R₂/75) = 10∙lg(50/75) = 10∙lg(2/3) = 10∙( lg2 – lg3) = 10∙(- 0,176) = - 1,76 дБ.

Подставим полученные цифры в выражение (3.3)

U_2p = 14 + 0 – 0 + 0 – 0 + 18 + 0,9031 + 1,76 + 20,92 = 53,82 дБ.

Определяем требуемую дальность связи r канала РН-РН, для чего на оси ординат откладываем расчетный уровень напряжения полезного сигнала U_2p = 53,82 дБ и проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой, соответствующей произведению h₁∙h₂ = 25 м². Точка пересечения определяет искомую дальность связи. В нашем случае, опустив из точки пересечения на ось абсцисс перпендикуляр, получим, что дальность связи канала РВ-РН составит: r = 1,0 км.