Часть 1. Методика расчета

    
Перечень сокращений, условных обозначений и терминов

    
    
Введение

    
    В полосах частот 4/6, 11/14 и 12/18 ГГц одновременно работают РЭС фиксированной спутниковой службы (ФСС) и РЭС фиксированной службы (ФС). В условиях совместной работы этих РЭС могут возникать взаимные помехи и, следовательно, необходима разработка современного методического обеспечения для проведения расчетов ЭМС РЭС фиксированной спутниковой службы (ФСС) с РЭС фиксированной службы (ФС) в полосах частот совместного использования.
    
    В интересах решения задач радиочастотных органов Российской Федерации и в соответствии с техническим заданием на выполнение работы "Методика расчета электромагнитной совместимости земных станций фиксированной спутниковой службы и радиорелейных станций фиксированной службы гражданского назначения в полосах частот совместного использования от 1 ГГц до 40 ГГц" ЛОНИИРом проведена разработка указанного методического обеспечения (Методики).
    
    В ходе разработки методики на первом (предварительном) этапе работы проведен анализ современных цифровых РЭС ФС и ФСС, действующих на территории Российской Федерации в полосах частот совместного использования (4/6 ГГц, 11/14 ГГц и 12/18 ГГц) и являющихся потенциальными источниками взаимных помех. При этом выявлено, что разрабатываемая методика расчета ЭМС РЭС ФСС и РЭС ФС в полосах частот совместного использования должна быть ориентирована на расчет воздействия основного радиоизлучения цифровых РЭС ФСС (земные станции, работающие с геостационарными ИСЗ) на основной канал приема и РЭС ФС (радиорелейные станции) и наоборот.
    
    В методике приведен алгоритм расчета параметров ЭМС РЭС в полосах частот совместного использования земными станциями (ЗС) ФСС и радиорелейными станциями (РРС) ФС, подготовленный к реализации с использованием технологий геоинформационных систем.
    
    В качестве исходных данных в методике используются сведения о РЭС, представляемые в соответствии с Положением о порядке назначения (присвоения) радиочастот в Российской Федерации (Решение ГКРЧ N 20/2 от 19.08.2002), а также сведения из карточки формы N 1 ГКРЧ.
    
    Методика построена на базе радиофизических моделей и алгоритмов расчетов, приведенных в документах МСЭ (Рекомендации и отчеты) [1-19] и отечественной методической документации (методики, справочники) [20-24]. В каждом разделе приведены ссылки на использованные публикации.
    

    Методика состоит из восьми разделов и пяти справочных приложений.
    
    Первые два раздела Методики являются вводными. В них описаны структуры рассматриваемых РЭС и конкретные технические параметры, необходимые для проведения анализа ЭМС.
    
    В третьем разделе введены (согласованные с ГРЧЦ) два критерия ЭМС рассматриваемых РЭС. Первый критерий учитывает влияние ЗС на РРС и РРС на ЗС попарно, второй - суммарное влияние группы ЗС (РРС) на стволы (каналы) приема РРС (ЗС). В разделе также кратко описаны механизмы распространения мешающих сигналов в среде.
    
    В разделах 4-6 методики приведены процедуры количественной оценки мощности помех.
    
    В разделе 4 рассчитывается мощность помехи на открытых и закрытых трассах "источник помехи - рецептор помехи", профили которых построены с помощью топографических карт местности. Информация о профиле используется для классификации трасс, а также при расчетах дифракционного ослабления и ослабления при дальнем тропосферном распространении. Несмотря на то, что Методика ориентирована на использование картографической информации (карт местности), в ней предусмотрена возможность расчета и при отсутствии такой информации.
    
    Раздел 5 посвящен расчетам мощности помех, образованных при рассеянии радиоволн осадками. При этом используемые ранее для подобных расчетов модели и методы уточнены и доработаны.
    
    В разделе 6 приведены процедуры расчета ослабления радиоволн в газах атмосферы, оказывающего определенное влияние на уровень создаваемых помех в рассматриваемых диапазонах частот.
    
    В разделе 7 рассмотрен расчет коэффициента ослабления помехи (КОП), проведение которого необходимо при анализе электромагнитной совместимости передатчика источника помехи и приемника рецептора помехи, работающих на отстроенных друг от друга несущих частотах.
    
    Раздел 8 содержит главный алгоритм (процедуру) анализа ЭМС РЭС в полосах частот совместного использования земными станциями ФСС и радиорелейными станциями ФС. При этом отдельно рассматривается влияние ЗС на РРС и РРС на ЗС, в результате чего формируется список конфликтов - недопустимых воздействий на стволы (каналы) приема РРС (ЗС)
    
    Разделы 4-8 представлены таким образом, что основные и промежуточные процедуры расчета предваряет общая справочная информация, позволяющая более детально описать суть явлений и факторов, и облегчающая понимание и дальнейшее совершенствование методики. Перед каждой процедурой расчета приведен набор исходных данных, далее используемый в процедуре.
    

    Приложения 1-5* Методики помимо справочной радиоклиматической информации и аппроксимаций диаграмм направленности антенн ЗС и РРС содержат описание ряда математических методов и приемов, используемых в ходе расчетов.
_______________
    * Текст приложения в рассылке не приводится. - Примечание .
    
    
    В приложении А приведены примеры анализа ЭМС ЗС и РРС, при этом технические характеристики рассматриваемых РЭС соответствуют реальным характеристикам конкретных типов ЗС и РРС. Кроме того, исходные данные заданы таким образом, чтобы в ходе расчета затронуть наибольшую часть изложенных методических материалов.
    
    

1. Распределение частот и виды помех

    
    Системы ФСС используют для двух направлений связи космос-Земля и Земля-космос, как правило, разные полосы частот. При этом в России для ФСС космос-Земля используются полосы, ГГц: 3.4-4.2, 4.5-4.8, 7.25-7.75, 10.7-11.7, 12.5-12.75, 17.7-21.2. Для ФСС Земля-космос: 5.725-7.075, 7.9-8.4, 10.7-11.7, 12.5-13.25, 13.75-14.5, 17.3-18.1.
    
    Системы ФС работают в полосах частот, ГГц: 3.9-4.2, 5.67-6.17, 5.925-6.425, 6.46-7.08, 7.25-7.75, 7.9-8.4, 8.5-8.7, 10.7-11.7, 12.75-13.25, 14.5-15.35, 17.7-19.7.
    
    Совместное использование полос частот РЭС ФСС и ФС создает условия для образования следующих взаимных помех:
    
    а) передающие станции наземной службы, то есть радиорелейные станции (РРС) создают помехи приемникам земных станций (ЗС) спутниковой службы в полосе частот космос-Земля;
    
    б) передающие ЗС космической службы создают помехи приемникам РРС наземной службы в полосе частот Земля-космос.
    
    Возможные виды помех определяются распределением частот источников и рецепторов помех, а также структурой станций.
    
    

    Структура ЗС

    
    Основными узлами многоствольной приемопередающей ЗС, предназначенной для дуплексной связи и работающей в нескольких стволах ИСЗ, являются: 1) антенна, обычно используемая для передачи и приема; 2) дуплексный фильтр разделения приема и передачи; 3) малошумящий усилитель; 4) устройство сложения (фильтр сложения) сигналов передатчиков различных стволов; 5) устройство разделения (фильтр разделения) принимаемых сигналов различных стволов; 6) передающее устройство ствола; 7) приемное устройство ствола; 8) каналообразующая аппаратура ствола; 9) аппаратура соединительной линии. На вход антенны, как правило, подключаются полосно-пропускающие фильтры, подавляющие мешающие сигналы вне полосы частот ЗС [23].
    
    

    Структура РРС

    
    Основными узлами многоствольной приемопередающей РРС, предназначенной для дуплексной связи, являются: 1) приемопередающая антенна; 2) дуплексный фильтр разделения приема и передачи; 3) система разделения и объединения стволов; 4) устройство сложения (фильтр сложения) сигналов передатчиков различных стволов; 5) устройство разделения (фильтр разделения) принимаемых сигналов различных стволов; 6) приемопередающее устройство ствола; 7) блоки служебной связи, телеметрии, резервирования; 8) модем; 9) мультиплексорное оборудование; 10) фидер.
    
    Весьма часто устройства 2)-6) выполнены в виде отдельного блока, который может быть интегрирован непосредственно вместе с антенной (внешний выносной блок), и тогда с помощью фидера (коаксиального кабеля) этот блок соединяется с внутренним блоком, включающим устройства 7)-9). Также применяется размещение приемо-передающего оборудования вместе с остальным оборудованием РРС в аппаратных помещениях. Расположенная на мачте антенна в этом случае соединяется с приемо-передающим оборудованием с помощью волновода.
    
    Исходя из структурных схем можно полагать, что возможен следующий вид взаимных помех: основное и побочное излучение источника помехи воздействует на основной и соседний каналы приема рецептора помех.
    
    Интермодуляционные помехи образуются при одновременном воздействии интенсивных мешающих сигналов на вход рецептора помехи. Как правило, этот вид помех возникает при непосредственной близости источников и рецепторов помех, то есть на совмещенном объекте. В настоящей работе такой случай не рассматривается.
    
    Помехи блокирования возникают в приемнике при воздействии интенсивного мешающего сигнала с амплитудой, существенно превышающей уровень полезного сигнала. Для рассматриваемого распределения частот РЭС ФС и ФСС этот вид помех будет представлять меньшую опасность, чем помехи от воздействия основного излучения на основной канал приема.
    
    Побочные радиоизлучения источников помех также расположены за пределами полос приема и поэтому, будучи значительно ослабленными, не опасны.
    
    

2. Технические характеристики РЭС,
влияющие на ЭМС

    
    Для проведения анализа возможностей совместного использования частот необходимо знание характеристик приемо-передающих антенн, передатчиков и приемников радиостанций. В [11] изложены принципы разработки критериев совместного использования частот наземной фиксированной службой и другими службами, а также приведен перечень характеристик, необходимых для анализа ЭМС РЭС.
    
    Технические характеристики оборудования приводятся:
    
    а) в форме N 1 ГКРЧ, которая заполняется заявителем при подаче заявки на присвоение радиочастоты РЭС и содержит сведения о тактико-технических данных РЭС;
    
    б) в ТУ на оборудование;
    
    в) в нормативных документах, регламентирующих параметры ЭМС (в т.ч. нормы на внеполосные излучения РЭС);
    
    г) в отраслевых стандартах на оборудование.
    
    

    Антенны

    
    Основные параметры антенн, которые требуются для оценки создаваемых помех другим службам:
    
    - усиление антенны;
    
    - ширина главного лепестка ДН,
    
    - уровень 1-го бокового лепестка,
    
    - огибающая ДН,
    
    - защитное действие антенны,
    
    - кроссполяризационная развязка,
    
    - ориентация антенны.
    
    Указанные характеристики антенн содержатся в разделе 6 карточки формы N 1 ГКРЧ.
    
    

Таблица 2.1

    
Характеристики антенн

    
    В случаях, когда измеренные диаграммы отсутствуют, для получения информации по огибающим диаграмм направленности антенн следует пользоваться Рекомендациями МСЭ [5, 7, 10] и отечественными нормативными документами (см. приложение 2).
    
    

    Передатчики ЗС

    
    Земная станция может работать с одним или несколькими стволами шириной в несколько десятков МГц, при этом используется как одно-, так и двукратное преобразование частоты сигналы.
    
    ЗС передает свои сигналы в отведенном ей участке (участках) спектра - полосе (полосах) частот W, ограниченной (ограниченных) нижним F и верхним F пределами (ограниченных нижними F и верхними F пределами). При этом в n различных стволах с центральными частотами f и шириной F, спектр рабочих частот образован центральными частотами каналов f. При различных режимах в пределах полосы любого ствола ряд рабочих частот может быть не задан, как это показано на рис.2.1. Следовательно, число частотных каналов в стволе при различных режимах может быть не одинаковым (m1, m2 и т.д.). Таким образом, и на ЗС вообще, их количество также будет отличаться от режима к режиму (l1, l2 и т.д.).
    
    В спутниковых стволах полосы частот каналов в общем случае могут быть различными (различные классы излучения). Например на земной станции типа Ямал-37 возможны полосы каналов от 12,5 кГц до 3,63 МГц, Ямал-24 - от 12,5 кГц до 1,06 МГц, Ямал-63 - от 12,5 кГц до 72 МГц.
    
    

Рис.2.1

    
    
    Следовательно, при анализе воздействия передатчиков ЗС на приемники различных РЭС, полосы приема которых пересекаются с полосами (диапазонами) передачи ЗС [F, F], необходимо рассматривать:
    
    1. для каждого режима работы ЗС влияние от каждого запрашиваемого или присвоенного частотного канала каждого ствола, характеризуемого рабочей частотой f спектральными характеристиками (в частности полосой ) и излучаемой мощностью, при этом необходимо учитывать возможность передачи на одной частоте f с различными классами излучения (различными );
    
    2. влияние суммарного излучения ЗС в каждом режиме работы с учетом наибольшего влияния излучения на каждой конкретной рабочей частоте f;
    
    3. влияние наиболее опасного, с точки зрения ЭМС с рецептором помехи, режима работы ЗС;
    
при этом каждый последующий этап анализа проводится на основе данных предыдущего этапа. Характеристики передатчиков, являющиеся исходными данными для расчетов, содержатся в разделах 2 и 4 карточки ГКРЧ N 1.
    
    

Таблица 2.1

    
Параметры передатчиков

    
    Передатчики РРС

    
    Радиорелейная станция, как и ЗС, может одновременно работать с одним или несколькими стволами, и при этом так же используется как одно-, так и двукратное преобразование частоты сигналы. Но в отличие от ЗС излучение каждого ствола обусловлено только одним передатчиком, и, таким образом, рабочие частоты РРС f совпадают с частотами стволов f. При этом передатчики обладают одинаковыми параметрами (табл.2.1).
    
    Количество режимов работы РРС определяется кратностью резервирования m+n, где m - количество одновременно работающих стволов, n - количество резервных стволов. Всего возможно режимов работы РРС.
    
    Излучение в разных стволах одной РРС может быть как горизонтально, так и вертикально поляризованным. Например, при кратности 2+0 или 1+1 стволы могут иметь ортогональную поляризацию, а для некоторых типов РРС это является обязательным условием.
    
    Таким образом, при анализе воздействия передатчиков РРС на приемники различных РЭС, полосы приема которых пересекаются с полосами (диапазонами) передачи РРС [F, F]? необходимо рассматривать:
    
    1. для каждого режима работы РРС влияние от каждого ствола, характеризуемого рабочей частотой f, спектральными характеристиками (в частности полосой) и излучаемой мощностью;
    
    2. влияние суммарного излучения РРС в каждом режиме работы;
    
    3. влияние наиболее опасного, с точки зрения ЭМС с рецептором помехи, режима работы РРС.
    
Характеристики передатчиков, являющиеся исходными данными для расчетов, содержатся в разделах 2 и 4 карточки ГКРЧ N 1.
    

    Приемники ЗС и РРС

    
    Для получения оценки влияния помех, создаваемых РЭС одной службы РЭС другой службы, требуется знание рабочих характеристик радиоприемников последней. Наиболее важными для изучения совместного использования частот параметрами приемника являются следующие:
    
    - коэффициент шума;
    
    - избирательность (полоса пропускания) по промежуточной частоте;
    
    - мощность принимаемого сигнала (чувствительность) при коэффициенте ошибок 10 и (или) 10;
    
    - номинальный входной уровень приемника.
    
    Уровни принимаемых сигналов и уровни помех могут быть приведены ко входу смесителя/малошумящего усилителя приемника так, что они станут независимыми от коэффициента усиления антенны и потерь фидера/мультиплексора (предполагая, что они одинаковые для передатчика и приемника).
    
    Следует отметить, что для точного расчета возможностей совместного использования частот требуется информация о частотной избирательности радиооборудования. Ниже приведен ряд общих соображений, касающихся фильтрации.
    
    Фильтр РЧ, который обычно является частью блока разветвлений, устраняет нежелательные сигналы и умеренно ослабляет радиопомехи по соседнему каналу.
    
    Фильтр ПЧ - это так называемый канальный фильтр, который обеспечивает лучшую избирательность по соседним каналам, предотвращая возможный вход в режим насыщения демодулятора.
    
    Фильтр основной полосы частот на приемной стороне - это фильтр после демодуляции, который ограничивает шумовую полосу частот и придает соответствующую форму принятым импульсам; он в значительной мере содействует подавлению помех по соседнему каналу.
    
    Характеристики приемников (ЗС и РРС) содержатся в разделах 2 и 5 карточки ГКРЧ N 1.
    
    

Таблица 2.2  

    
Параметры приемников

_______________
    * Примечание. Защитное отношение, т.е. отношение мощности сигнала к мощности помехи на входе приемника в основной полосе, при котором обеспечивается требуемое качество функционирования РЭС для типовых помех: шумовой, гармонической или структурной. В колонке 5.9 указывают тип помехи, которой соответствует защитное отношение.
    
    
    При анализе воздействия на приемники ЗС передатчиков различных РЭС, полосы которых пересекаются с диапазонами [F, F], необходимо рассматривать для каждого режима работы ЗС влияние на каждый запрашиваемый или присвоенный частотный канала приема, характеризуемый соответствующими параметрами (табл.2.2), при этом необходимо учитывать возможность приема на одной частоте с различными классами излучения.
    
    При анализе воздействия на приемники РРС передатчиков различных РЭС, полосы которых пересекаются с диапазонами [F, F], необходимо рассматривать влияние на каждый из (m+n) присвоенных частотных каналов приема, характеризуемый соответствующими параметрами (табл.2.2).
    
    

3. Критерии ЭМС и механизмы распространения радиоволн

    
3.1. Критерии ЭМС

    
    Если считать мешающий сигнал шумоподобным, то при воздействии РРС на ЗС и, наоборот, одним из условий соблюдения ЭМС (Критерий 1) является выполнение неравенства:
    
    ,                             (3.1)
    
где - Р - реальная чувствительность ПРМ рецептора помехи, дБВт (в случае равенства мощности полезного сигнала чувствительности, при которой значение коэффициента ошибок BЕR становится больше допустимого); F - превышение уровня полезного сигнала при отсутствии замираний над реальной чувствительностью ПРМ рецептора радиопомехи, дБВт, (запас на замирания); P(p) - мощность мешающего сигнала на входе приемника рецептора радиопомехи, дБВт, в определенной ширине полосы частот, превышаемая не более чем в р% времени (среднегодовое значение); A - защитное отношение сигнал/шум, дБ. Неравенство (3.1) описывает допустимость воздействия одиночной помехи в малом проценте времени на систему, которая работает в нормальных условиях (не испытывает замираний).
    
    Среднегодовые значения процентов времени р, для которых необходимо проводить вычисления Р(р), а также характерные значения запасов на замирания, приведены в табл.3.1а) и б) при воздействии на РРС и ЗС, соответственно [1, 14].
    
    Проверка выполнения (3.1) проводится в парах РЭС, так как в случае малых процентов времени, маловероятно одновременное возникновение аномально высоких уровней сигналов от различных источников.
    
    

Таблица 3.1а

    
Параметры для расчета ЭМС (ЗСРРС)

_______________
    * - Табличная величина запаса на замирание используется при отсутствии информации о реальном запасе на трассе РРЛ.
    
    

Таблица 3.1б

    
Параметры для расчета ЭМС (РРСЗС)

_______________
    * Табличная величина запаса на замирание используется при отсутствии информации о реальном запасе на трассе ИСЗ-ЗС.
    
    Другим условием соблюдения ЭМС (Критерий 2) является выполнение неравенства:
    
    ,                                             (3.2)
    
которое описывает допустимое ухудшение (на 1 дБ) значения порогового уровня приемника, при воздействии одиночной помехи (деградацию чувствительности). В нем Р(50%) - медианное значение мощности мешающего сигнала на входе приемника рецептора помехи для "наихудшего месяца", дБВт.
    
    При наличии группы потенциальных источников помех условие (3.2) приобретает вид
    
    ,                     (3.3)
    
гдеР(50%) - мощность помехи на входе приемника, создаваемая i-м источником.
    
    Таким образом, для анализа ЭМС между РЭС ФС и ФСС необходимо проводить проверку неравенств (3.1) и (3.3) в отношении влияния от ЗС на РРС, а также - от РРС на ЗС.
    
    

3.2 Механизмы распространения радиоволн

    
    Для расчета мощности мешающего сигнала, создаваемого ПРД источника помех на входе ПРМ рецептора помех, необходимо знать соответствующий механизм распространения радиоволн. Причинами возникновения аномально высоких уровней мешающих сигналов в рассматриваемых диапазонах частот являются [8, 16, 20]:
    
    - распространение в условиях прямой видимости,
    
    - дифракция вокруг земной поверхности при повышенной рефракции в тропосфере,
    
    - дальнее тропосферное распространение (ДТР) радиоволн, обусловленное их рассеянием на неоднородностях тропосферы, сверхрефракцией, волноводным распространением,
    
    - рассеяние радиоволн осадками, причем последний механизм сказывается лишь в малых процентах времени.
    
    Все механизмы распространения можно разделить на две группы [14, 16]. К первой группе можно отнести механизмы, распространение за счет которых происходит по дуге "большого круга", являющегося сечением сферы Земли и проходящего через ее центр и расположенные на ее поверхности точки установки источника и рецептора помехи. К таким механизмам относятся распространение в условиях прямой видимости, дифракцию и ДТР. К механизмам, стимулирующим значительное распространение по трассе вне дуги большего круга, относится рассеяние радиоволн осадками.
    
    В документах МСЭ механизмы распространения по дуге "большого круга" принято называть Режимом 1. Рассеяние осадками относят к распространению в Режиме 2.
    
    Далее по тексту для удобства обозначения и во избежание путаницы терминов "режим работы РЭС" и "режим распространения" последнему будут придаваться обозначения Р1 или Р2.
    
    

4. Определение мощности мешающего сигнала при распространении в Режиме Р1

    
4.1. Общие соотношения

    
    Мощность мешающего сигнала на входе ПРМ рецептора помехи, превышаемую в t% времени для любого механизма возникновения мешающего сигнала, относящегося к Режиму Р1, можно выразить формулой [20]:
    
    ,  (4.1.1)
    
    в которой:
    
    P- мощность излучения мешающего передатчика;
    
    () - затухание в антенно-фидерном тракте ПРД (ПРМ);
    
    () - коэффициент усиления антенны ПРД (ПРМ) в направлении на ПРД (ПРМ); и - угловые отклонения оси основного лепестка антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях от линии, соединяющей точку приема с источником помехи, G(0,0)=G, где G - максимальный коэффициент усиления.
    
    L - потери распространения радиосигнала в свободном пространстве определяемые выражением
    
    L= 92.45+20lg(f)+201lg(R), дБ,                                                   (4.1.2.)
    
    где R - расстояние от и источника до приемника помехи, км; f - частота мешающего сигнала, ГГц;
    
    V(t) - значение множителя ослабления напряженности поля мешающего сигнала относительно поля свободного пространства (без учета ослабления в атмосферных газах), превышаемое в t% времени;
    
    D - коэффициент поляризационной защиты, описывающий дополнительное ослабление уровня мешающего сигнала за счет отличия его поляризации от поляризации принимаемого излучения (полезного сигнала);
    
    А - ослабление мешающего сигнала, вызываемое поглощением в кислороде и водяных парах атмосферы.
    
    В формуле (4.1.1) мощности выражены в дБВт, остальные величины в дБ.
    
    Следует отметить следующее:
    
    Примечание 4.1.1 - При расчете мощности помехи с помощью выражения (4.1.1) в значении должно быть учтено ослабление помехи при не нулевой частотной расстройке несущих частот мешающего передатчика и приемника помехи. Указанное ослабление помехи - коэффициент ослабления помехи (КОП), определяется основным и внеполосным излучениями ПРД источника помех, а также полосой пропускания основного канала и характеристикой избирательности приемника. Метод расчета КОП Ф() рассмотрен в Разделе 7.
    
    Примечание 4.1.2 - При расчете мощности помехи в больших процентах времени, условно t>1%, следует учитывать систему автоматической регулировки мощности (АРМ) мешающего передатчика. При наличии АРМ максимальная мощность (с учетом КОП) передатчика уменьшается в соответствии с глубиной регулировки. При отсутствии - в (4.1.1) подставляется значение максимальной мощности (с учетом КОП). Максимальная мощность (с учетом КОП) участвует в расчетах и в случае малых процентов времени, условно t<1%.
    

    Примечание 4.1.3 - В подавляющем большинстве случаев ДН антенн ЗС и РРС имеют осевую симметрию, а их коэффициент усиления является функцией углового отклонения от оси главного лепестка .
    
    Примечание 4.1.4 - Методы расчета множителя ослабления V(t) зависят от наличия прямой видимости между антеннами источника и рецептора помехи (разделы 4.3-4.5). Наличие или отсутствие прямой видимости выявляется на основании геометрических данных, полученных из профилей трасс между источником и рецептором помехи, учитывающих реальный рельеф местности (раздел 4.2). При отсутствии информации о рельефе приближенные расчеты V(t) проводятся в предположении, что земная поверхность является гладкой сферой.
    
    Примечание 4.1.5 - Ослабление, вызываемое поглощением в газах атмосферы, рассмотрено в разделе 6.
    
    Примечание 4.1.6 - Коэффициент поляризационной защиты D зависит от вида поляризации мешающего излучения и характеристик приемной антенны, от характеристик антенно-фидерного тракта ПРД и ПРМ, взаимной ориентации антенн. При этом можно утверждать, что в Режиме 1:
    
    - при совпадении поляризации мешающего сигнала и принимаемого излучения коэффициент поляризационной защиты равен 0;
    
    - если передающая и приемная антенны обладают, соответственно, круговой и линейной поляризацией, или наоборот, то коэффициент поляризационной защиты равен минус 3 дБ при всех механизмах возникновения помехи и любой ориентации антенн;
    
    - если круговая или линейная поляризация мешающего сигнала ортогональна поляризации принимаемого излучения, то в диапазоне процентов времени t<0.1% значение коэффициента поляризационной защиты не превышает (в алгебраическом смысле) минус 10 дБ в случае наличия прямой видимости между антеннами источника и рецептора помехи, и равно 0, в случае отсутствия таковой;
    
    - если круговая и линейная поляризация мешающего сигнала ортогональна поляризации принимаемого излучения, то в диапазоне процентов времени t>1% коэффициент поляризационной защиты не превышает минус 20 дБ.
    
    

4.2 Построение и анализ профиля местности

    
    Профиль трассы и эквивалентный радиус Земли
    
    Построение профилей осуществляется с помощью топографических или цифровых карт местности.
    
    В общем случае профиль трассы отображает вертикальный разрез местности между точками установки передающего и принимающего РЭС со всеми высотными отметками, включая застройку, лес и т.д. При этом на профиле указываются водные поверхности: участки морей, водохранилищ, озер, рек и болот.
    
    Для решения задач расчета ЭМС в профиле местности сохраняется информация о рельефе местности и участках поверхностей морей (рис.4.2.1).
    
    Построение профиля выполняется с учетом эквивалентного радиуса Земли а:
    
    , км,                                                  (4.2.1)
    
    где а - геометрический радиус Земли, равный 6370 км; - эффективный вертикальный градиент диэлектрической проницаемости воздуха, 1/м, средние значения которого для наихудшего месяца года, , для различных районов в соответствии с картой районирования приведены в приложении 5 [22].
    
    При построении профилей используют параболический масштаб. В этом случае траектории радиолучей будут прямыми, а линия, изображающая на профиле уровень моря или другой условный нулевой уровень, от которого отсчитываются все высоты, имеет вид параболы.
    
    

Рис.4.2.1

    
    В общем случае профиль трассы строится для эквивалентного радиуса Земли а, значение которого меняется в зависимости от условий рефракции (4.2.1).
    
    Для решения задач расчета ЭМС профиль трассы строится для условий средней рефракции (=). Ниже приводится процедура построения профиля (рис.4.2.1).
    
    1) На карте соединяют прямой линией пункты размещения антенного оборудования источника и рецептора помехи.
    
    2) Описывают профиль местности, для чего:
    
    а) Находят расстояния от левой антенны до точек пересечения трассы с изолиниями высот и записывают информацию в виде множества пар точек D1(R, h), где R и h - расстояние и высота, соответственно.
    
    б) Находят расстояния от левой антенны до точек пересечения трассы с водными объектами (морями) и записывают информацию в виде множества точек D2(, , type), где и - расстояние от пункта установки левой антенны до начала и конца объекта, соответственно, type - тип моря (3 - холодное (полярное), 4 - умеренное, 5 - теплое).
    
    Полученные множества описывают профиль местности. Для профиля, представленного на рис.4.2.1, они приведены в таблице 4.2.1 (объекты морей отсутствуют, то есть D2=).
    
    3) Наносят линию, изображающую уровень моря (или условный нулевой уровень).
    
    4) Используя информацию о множестве D1, наносят высотные отметки рельефа местности относительно уровня моря (или условного нулевого уровня) и соединяют их линией.
    
    5) На профиль наносят водные объекты из множества D2.
    
    Просветом Н называют минимальную разность высот между линией, соединяющей центры апертур левой (h) и правой (h) антенн (линией АВ) и профилем трассы. Просвет зависит от условий рефракции.
    

Таблица 4.2.1

    
Пример описания профиля

    
    Примечание 4.2.1 - При отсутствии информации о профиле местности просвет Н определяется относительно гладкой сферы Земли с эквивалентным радиусом а, следующим образом:
    
    , м
    
    
    где R'=R/2-a(h-h)/R - расстояние до точки, определяющей просвет на трассе; R, a, h и h в км.
    
    Классификация трасс
    
    В зависимости от величины просвета трассы подразделяются на следующие:
    
    1) Открытые, для которых
    
    H>H,                                                                                               (4.2.2)
    
    где H соответствует радиусу минимальной зоны Френеля:
    
    ,                          (4.2.3)
    
    k=R/R - относительная координата точки, определяющей просвет на трассе (все длины и высоты в одинаковых единицах измерения). В используемых на практике единицах:
    
    , м,                                                      (4.2.3а)
    
    где R в км; в ГГц.
    
    Полуоткрытые, для которых .
    
    Закрытые, для которых Н<0.
    
    

4.3. Расчет множителя ослабления в зоне прямой видимости

    
    Для открытых трасс значение множителя ослабления, равно сумме [20]:
    
    , дБ,                                                                (4.3.1)
    
    где V - медианное значение множителя ослабления, в случае открытых трасс близкое к 0, и V(t) - распределение множителя ослабления выше его медианы, аппроксимирующееся в летние месяцы законом, близким к логарифмически-нормальному:
    
    , дБ,        (4.3.2)
    
    где t - процент времени наихудшего месяца; R в км.
    
    Таким образом, процедура расчета множителя ослабления V в зоне прямой видимости в малых процентах времени следующая:
    
    1. Для заданного процента времени "среднего года" р рассчитывается процент времени "наихудшего" месяца: t=3·р.
    
    2. Определяется отклонение множителя ослабления от медианного значения V(t) (выражение (4.3.2)).
    
    3. Значения множителя ослабления V(t) принимается равным рассчитанному в п.2 значению V(t).
    
    

4.4. Расчет множителя ослабления в дифракционной зоне

    
    Общие сведения
    
    На полуоткрытых и закрытых трассах происходит дифракционное ослабление поля, которое зависит от протяженности трассы, частоты, количества препятствий, их формы и взаимного расположения. Расчет дифракционных потерь выполняется в соответствии с [6].
    
    Количество препятствий
    
    Прежде всего на трассе выделяются затеняющие препятствия. Их количество меньше или равно количеству изломов линии гипотетического пути распространения сигнала (далее по тексту просто "линии"), соединяющей фазовые центры антенн источника и рецептора помехи, и огибающей все препятствия.
    
    Отсутствие изломов (линия совпадает с линией визирования антенн) говорит о том, что трасса является полузакрытой и на ней нет затеняющих препятствий. В этом случае считается, что на трассе имеется только одно полузатеняющее препятствие, которое определяет просвет на трассе.
    
    Наличие одного или нескольких изломов "линии" говорит о том, что имеются одно или несколько затеняющих препятствий. Весь интервал как бы разделяется на отдельные подинтервалы, на которых источниками и приемниками являются передающая или приемная антенна и одна из вершин соседнего с ними затеняющего препятствия, либо вершины соседних препятствий.
    
    "Линия" может огибать препятствия, при этом наблюдается совпадение какой-либо части "линии" с поверхностью объекта (рис.4.4.1).
    
    

Рис.4.4.1. Дифракция на реальных препятствиях.

    
    
    В случае если два препятствия расположены близко друг к другу, им иногда можно сопоставить одно эквивалентное препятствие. При этом следует пользоваться рядом предположений, сформулированных в виде отдельных Положений:
    
    Положение 1) - Если оба затеняющих препятствия образованы рельефом местности (рис.4.4.2), в качестве критерия их объединения служит выполнение неравенства [22]:
         
    
    ,                                (4.4.1)
    
    где и - расстояния до ближайших друг к другу точек излома "линии", соответствующих данным препятствиям. При выполнении (4.4.1) условно считается, что дифракционные потери на трассе определяются эквивалентным препятствием с вершиной в точке С.
    
    

Рис.4.4.2. Аппроксимация нескольких препятствий одним эквивалентным

    
    
    Положение 2) - Не объединяются затеняющее и полузатеняющее препятствия.
    
    На подинтервалах возможно наличие разного количества полузатеняющих (не перекрывающих линию визирования) препятствий. На подинтервале учитывается только одно полузатеняющее препятствие [6], вносящее наибольшее закрытие с каждой стороны затеняющего препятствия.
    
    Аппроксимация препятствий
    
    Во многих случаях дифракция на реальных препятствиях может быть представлена как дифракция на полуплоскостях. Однако моделирование полуплоскостью затеняющего препятствия с протяженной вершиной обычно приводит к недооценке ослабления. Аппроксимация такого препятствия проводится с помощью цилиндра.
    
    Для неоднородностей рельефа местности радиус аппроксимирующего цилиндра определяется с помощью профиля местности (рис.4.4.3).
    
    

Рис.4.4.3. К определению радиуса цилиндра, аппроксимирующего неоднородность рельефа

    
    
    На рис.4.4.3 показана геометрия препятствия, включающего несколько точек отметки высот. Здесь:
    
    w - ближайшая точка предыдущего затеняющего препятствия,
    
    х - ближайшая к левому концу интервала точка рассматриваемого препятствия,
    
    у - ближайшая к правому концу интервала точка рассматриваемого препятствия,
    
    z - ближайшая точка следующего затеняющего препятствия,
    
    р - точка отметки высоты рельефа, предшествующая х,
    
    q - точка отметки высоты рельефа, следующая за y,
    
    v - точка пересечения касательных лучей, проведенных от соседних затеняющих препятствий.
    
    Примечание 4.4.1 - Точки w, z могут представлять центры апертур антенн или точки затеняющих препятствий, точки х, у, р, q должны быть точками рельефа.
    
    Примечание 4.4.2 - Для последовательности препятствий рельефа местности точки у и z при анализе одного препятствия будут являться точками w и х при анализе следующего препятствия.
    
    Радиус цилиндра определяется разностью наклонов участков р-х и у-q, а также расстоянием между точками p и q. Разность наклонов указанных участков с учетом эквивалентного радиуса Земли вычисляется как:
    
    ,                                                 (4.4.2)
    
    где d=R-R, а сам радиус:
    
    ,                                                    (4.4.3)
    
    здесь v - параметр дифракции (определяется далее) для эквивалентной полуплоскости с вершиной в точке v.
    
    Примечание 4.4.3 - Если точки р или q являются оконечными точками трассы, соответствующие высоты р и h являются высотами рельефа местности в этих точках, но не высотами подвеса антенн.
    
    Наряду с трассами, на которых затенение оказывают препятствия, образованные неоднородностями рельефа местности и местными предметами, возможно существование трасс, где затеняющий эффект будет оказывать сферическая поверхность Земли (трассы, проходящие над водными поверхностями или над участками равнинной местности). В данном случае затеняющая поверхность моделируется сферой с радиусом а, а трассы условно называются "сферическими".
    
    Препятствия, аппроксимируемые полуплоскостью
    
    На рис.4.4.4 показана геометрия интервала с препятствием на пути распространения волны, причем в случае а) препятствие перекрывает линию визирования, а в случае б) - не перекрывает. Оценить ослабление, создаваемое этим препятствием, можно, используя формулу
    
    , дБ,                    (4.4.4)
    
    где
    
    .                                        (4.4.5)
    
    Формула (4.4.4) справедлива для значений , при считается, что L(v) = 0.
    
    

Рис.4.4.4 Трасса с одним препятствием

    
    
    Препятствия, аппроксимируемые диэлектрическим цилиндром
    
    Дифракционные потери на препятствии, аппроксимируемом цилиндром (рис.4.4.5), находятся из выражения
    
    L=L(v)+T(m, n), дБ.                                                               (4.4.6)
    
    Здесь L(v) - дифракционные потери, вносимые эквивалентным ребром, вершина которого образована пересечением касательных, проведенных к цилиндрическому препятствию со стороны передающей и приемной антенн. Эти потери определяются по выражению (4.4.4). Т(m, n) - дополнительные потери, связанные с округлой формой препятствия радиусом а:
    
    T(m, n)=(8.2+12.0n)m, дБ,                                                         (4.4.7)
    
    где
    
    b=0.73+0.27[1-exp(-1.43n)],                                                          (4.4.8)
    
    , .              (4.4.9)
    
    

Рис.4.4.5 Цилиндрическое препятствие

    
    
    Значения h, h, a, h и должны подставляться в приведенные выше выражения в одинаковых единицах измерения.
    
    Последовательность препятствий
    
    На рис.4.4.6 вершина каждого препятствия моделируется поверхностью цилиндра, но на месте цилиндра может быть и полуплоскость.
    
    Для каждого из затеняющих препятствий рассчитывается значение ослабления L по формуле (4.4.4) для полуплоскости или (4.4.6) - для цилиндрического препятствия.
    
    Рассчитывается значение поправки С, зависящее от взаимного расположения препятствий на интервале
    
    ,                                                                      (4.4.10)
    
    где
    
    ,                 (4.4.11)
    
    ,                               (4.4.12)
    

    
    Расчет потерь на каждом полузатеняющем препятствии (если таковые имеются) производится по формуле (4.4.4).
    
    Примечание 4.4.4 - Полузатеняющим препятствием может быть и поверхность Земли.
    
    Значение суммарных дифракционных потерь на множестве препятствий вычисляется как:
    
    , дБ,         (4.4.13)
    

Рис.4.4.6. К расчету ослабления за счет дифракции на последовательности препятствий.

    
    
    Дифракция на сферической Земле
    
    Дополнительные потери распространения на "сферических" трассах могут быть выражены как произведение члена F, определяющего расстояние, и двух членов G, определяющих выигрыш за счет высоты антенн над сферой.
    
    В некоторых редких случаях необходимо учитывать электрические характеристики поверхности Земли с помощью нормированного коэффициента проводимости земной поверхности K, определяемого формулами
    

, (4.4.14)

    
    или в используемых на практике единицах:
    

, (4.4.14а)

    
    где в км; в ГГц; - относительная диэлектрическая проницаемость; - проводимость в сим/м.
    
    Примечание 4.4.5 - При расчетах в выражениях (4.4.14) и (4.4.14а) значения и выбираются равными, соответственно: 25 и 1 для сухопутных трасс и смешанных (имеющих сухопутные и морские участки) трасс; 80 и 4 для трасс, бульшая часть которых проходит над морем. Значения =25 и =1 также используются в случае отсутствия информации о профиле трассы.
    
    Примечание 4.4.6 - При круговой поляризации излучения расчет ведется с использованием выражения для вертикальной поляризации.
    
    Если K меньше 0.001, то электрические параметры земли не существенны для определения уровня сигнала. В противном случае необходимо вычислять параметр:
    
    .                                                          (4.4.15)
    
    Формулы для расчета дифракционных потерь имеют следующий вид
    
    , дБ,          (4.4.16)
    
    где X - нормированная длина трассы между антеннами при нормированных высотах ,  :
    
    , ,                         (4.4.17)
    
    или в используемых на практике единицах:
    
    , ,                  (4.4.17а)
    
    где h - высота антенны над сферической поверхностью, км; R и ав км; f в ГГц.
    
    Слагаемое F(Х) в (4.4.16) определяется формулой
    
    ,                                                   (4.4.18)
    
    а слагаемые, определяемые высотами антенн, вычисляются как
    
    для Y>2,           (4.4.19)
    
    для 10K<Y<2,                                       (4.4.20)
    
     для K10<Y<10К,                (4.4.21)
    
    для Y<K/10,                                                     (4.4.22)
    
    Примечание 4.4.7 - Если трассу нельзя с уверенностью отнести к трассе с дифракционными потерями на препятствиях, отличных от сферы Земли, либо к "сферической" трассе, то расчет следует вести и согласно (4.4.13) и согласно (4.4.16). Результирующее значение дифракционных потерь является минимумом из двух полученных значений.
    
    Примечание 4.4.8 - При отсутствии информации о профиле местности трассу следует считать "сферической" и расчет следует вести согласно (4.4.16).
    
    Процедура расчета медианы дифракционных потерь
    
    Процедура разбита на три части. В части 1 проводится вычисление дифракционных потерь для "сферических" трасс; в части 2 вычисляются дифракционные потери на препятствиях отличных от сферы Земли. Часть 3 предназначена для вычисления дифракционных потерь на трассах, попадающих под действие Примечания 4.4.7.
    
    При расчетах считаются заданными:
    
    - широта Ш и долгота Д РЭС 1, град;
    
    - широта Ш и долгота Д РЭС 2, град;
    
    - протяженность трассы, совпадающая с расстоянием от источника до приемника помехи R, км;
    
    - высоты антенн РЭС 1 и РЭС 2 над уровнем моря h и h, соответственно, в км;
    
    - частота излучения мешающего передатчика , ГГц;
    
    - поляризация излучения мешающего передатчика;
    
    - эквивалентный радиус Земли в месте расположения трассы а, км;
    
    - профиль местности (при отсутствии профиля все расчеты ведутся для гладкой сферы Земли).
    
    Часть 1
    
    1. Согласно Примечанию 4.4.5 для трассы определяются значения и .
    
    2. Для заданной поляризации излучения с помощью (4.4.14) или (4.4.14а) с учетом Примечания 4.4.6 рассчитывается нормированный коэффициент проводимости земной поверхности K.
    
    3. Согласно (4.4.15) рассчитывается значение параметра .
    
    4. С помощью выражения (4.4.17) или (4.4.17а) для заданного а определяется нормированная длина трассы X и нормированные высоты Y, Y.
    
    5. С помощью (4.4.18) рассчитывается множитель расстояний F(Х).
    
    6. С помощью (4.4.19)-(4.4.22) рассчитываются высотные множители G(Y), G(Y).
    
    7. Согласно (4.4.16) рассчитывается .
    
    Часть 2
    
    1. Оценивается количество препятствий на трассе, при этом:
    
    1.1. Если трасса является полуоткрытой, выявляется наиболее затеняющее препятствие, то есть препятствие, определяющее просвет на трассе Н.
    
    1.2. В случае закрытой трассы:
    
    1.2.1. Определяется количество затеняющих препятствий, которое не превышает количества изломов и огибаний "линии". При этом необходимо учитывать возможность объединения препятствий (Положения 1)-2)). Трасса разбивается на подинтервалы, которые не содержат затеняющих препятствий.
    
    1.2.2. На каждом подинтервале выявляется одно полузатеняющее препятствие, вносящее наибольшее закрытие, при этом учитывается Примечание 4.4.4.
    
    2. Подбирается аппроксимация препятствий:
    
    2.1. В случае полуоткрытой трассы выявленное препятствие аппроксимируется полуплоскостью, вершина которой располагается в точке с просветом Н на трассе. При этом из профиля местности определяются расстояния d и d до вершины полуплоскости и h, равное Н.
    
    2.2. В случае закрытой трассы:
    
    2.2.1. Затеняющие препятствия аппроксимируются цилиндрами. При этом для каждого препятствия:
    
    - по пересечению касательных к препятствию определяется положение эквивалентной полуплоскости, для которой далее из профиля местности находятся расстояния d и d и высота h;
    
    - с помощью профиля местности и выражений (4.4.3) определяется радиус аппроксимирующего цилиндра.
    
    2.2.2. Любое полузатеняющее препятствие аппроксимируется полуплоскостью, вершина которой располагается в точке с наименьшим просветом на соответствующей части подинтервала. Из профиля местности для каждой полуплоскости определяются расстояния d и dдо ее вершины и h.
    
    3. Определяются дифракционные потери на трассе, при этом:
    
    3.1. В случае полуоткрытой трассы значение рассчитывается согласно выражению (4.4.4).
    
    3.2. В случае закрытой трассы значение рассчитывается согласно выражению (4.4.13).
    
    Часть 3
    
    1. Проводится расчет дифракционных потерь согласно части 1.
    
    2. Проводится расчет дифракционных потерь согласно части 2.
    
    3. Окончательное значение принимается равным минимуму из двух значений, полученных в шаге-1 и шаге-2.
    
    Флуктуации множителя ослабления в дифракционной зоне
    
    При дифракции радиоволн статистическое распределение изменений во времени множителя ослабления относительно его медианного значения удовлетворительно аппроксимирующееся законом близким к логарифмически-нормальному. При этом медиана множителя ослабления
    
    , дБ,                                                             (4.4.23)
    
    где рассчитывается согласно приведенной выше процедуре. Стандартное отклонение определяется следующей зависимостью [20]:
    
    , дБ,                                           (4.4.24)
    
в которой протяженность трассы R выражена в км. Отклонение множителя ослабления от медианного значения в диапазоне процентов времени [10, 2·10 можно определить с помощью приближенного выражения:
    
    , дБ,                                   (4.4.25)
    
    При расчете мощности мешающего сигнала в дифракционной зоне в малых процентах времени согласно (4.1) значение процента времени выбирается равным:
    
    , %,                                                                                    (4.4.26)
    
где значение р выбирается из табл.3.1а) или 3.1б), а коэффициент пересчета от "среднего года" к "наихудшему" месяцу составляет 4 для сухопутных трасс и 3 для трасс проходящих над морем, то есть
    
    ,                                                             (4.4.27)
    
    где D2 - множество водных объектов, характеризующее профиль трассы.
    
    Примечание 4.4.9 - При отсутствии информации о профиле местности выбирается =4.
    
    Процедура расчета множителя ослабления в дифракционной зоне в малых процентах времени
    
    Исходные данные для расчета те же, что и в процедуре расчета медианы дифракционных потерь. Также считается заданным процент времени "среднего года" р.
    
    1. Согласно процедуре расчета медианы дифракционных потерь, определяется значение на трассе.
    
    2. Для расчета множителя ослабления в дифракционной зоне в малых процентах времени выполняется следующее:
    
    - определяется медианное значение (выражение (4.4.23));
    
    - рассчитывается стандартное отклонение (выражение (4.4.24));
    
    - согласно (4.4.27) с учетом Примечания 4.4.9 рассчитывается значение ;
    
    - для заданного процента времени "среднего года" р рассчитывается процент времени "наихудшего" месяца: ;
    
    - определяется отклонение множителя ослабления от медианного значения V(t) (выражение (4.4.25)).
    
    Расчет множителя ослабления в дифракционной зоне проводится согласно выражению:
    
    , дБ,                                              (4.4.28)
    
    

4.5. Расчет множителя ослабления при дальнем тропосферном распространении радиоволн

    
    Если препятствия на трассе вызывают значительное ослабление уровня сигнала, следует определять значение множителя ослабления как за счет дифракции радиоволн, так и за счет ДТР [20].
    
    Значение множителя ослабления при ДТР зависит от эквивалентного расстояния
    
    , км,                                                            (4.5.1)
    
    где R - выражено в км, =8500 км, и и - углы закрытия (открытия) в конечных пунктах трассы, выраженные в радианах (рис.4.5.1). Значения углов и берутся со знаком "плюс", если вершина препятствия находится выше горизонтальной плоскости, и со знаком "минус", если препятствие находится ниже этой плоскости (угол открытия). Под горизонтальной плоскостью понимается плоскость, проходящая через центр антенны перпендикулярно радиусу Земли.
    
    

Рис.4.5.1./ Геометрия трассы при ДТР радиоволн

    
    
    Углы определяются с помощью профиля трассы, построенного для а=8500 км, по формулам:
    
    , рад,                                             (4.5.2.)

    , рад,                                             (4.5.3)
    
    где , - высоты соответственно центра антенны и препятствия, которого касается линия AC или CB над условным уровнем отсчета (уровнем моря), км; - расстояние от конечной точки трассы до наивысшей точки препятствия, км (рис.4.5.1).
    
    Примечание 4.5.1 - При отсутствии информации о профиле местности трассу следует считать "сферической", а углы закрытия определяются как .
    
    Зависимости множителя ослабления V(t), превышаемого в t% времени наихудшего месяца, от и оказываются различными для сухопутных, морских и приморских трасс.
    
    При этом считается, что:
    
    - сухопутные трассы - трассы, удаленные от морского побережья на расстояние более 100 км;
    
    - морские трассы - трассы, проходящие полностью над морем;
    
    - приморские (прибрежные) трассы - трассы, проходящие над сушей в прибрежной полосе не далее 100 км от береговой линии.
    
    Вся территория России и прилегающие к ней территории сопредельных государств разделяется по принципам формирования ДТР на пять основных Зон.
    
    К трассам, располагающимся в Зоне 1, относятся все сухопутные трассы, за исключением трасс в горных районах. Наихудший месяц для трасс данной зоны будет приходиться на летний период.
    
    К территориям Зоны 2 относятся горные районы.
    
    Примечание 4.5.2 - Ввиду отсутствия надежных экспериментальных данных по аномальному ДТР радиоволн в горах расчет множителя ослабления для горных трасс проводится также как и для сухопутных трасс. Также условно считается, что горные районы являются частью территорий Зоны 1.
    
    Зона 3 формируется акваториями морей Северного Ледовитого океана. Наихудший месяц с точки зрения возможности появления больших уровней мешающих сигналов - июль, август.
    
    К Зоне 4 относятся территории в акваториях морей умеренных широт: Балтийского, Охотского и северной части (>50°с.ш.) Японского морей. Наихудший месяц с точки зрения появления аномально высоких уровней помех ДТР радиоволн для этих морей может быть различным, но приходится на летний период.
    
    К Зоне 5 относятся акватории Черного, Азовского, Каспийского, а также южной части (<50°с.ш.) Японского морей. Для этой зоны характерна наибольшая вероятность аномально высоких уровней сигналов и максимальная длительность периода их возникновения. Аномально высокие уровни сигналов ДТР наблюдаются практически весь весенне-летний период.
    

    В особый вид территорий - приморские зоны, следует выделять участки суши, примыкающие к акваториям различных морей и занимающие полосу 100 км вдоль берега моря (рис.П5.2 Приложения 5).
    
    Выражение для расчета множителя ослабления при тропосферном распространении для трассы, целиком расположенной в одной из основных Зон (i=1, 3, 4, 5), в общем виде может быть представлено как [20]:
    
    , дБ,             (4.5.4)
    

где

    
    
    
,                                         (4.5.5)
    
    
    
,                       (4.5.7)
    
    
    
,                                                                                (4.5.6)
    
    
    
,                                                                            (4.5.8)
    

частотная функция

    
    ,

, дБ,                                                                                     (4.5.9)

    
    , дБ,        (4.5.10)
    
    коэффициенты: а=1, a=0, b=0, b=1, а так же
    
    , дБ/км.                                                        (4.5.11)
    
В выражениях (4.5.4-4.5.11) выражено в км, в ГГц, t в процентах, k - климатический параметр (рис.П5.3 Приложения 5).
    
    Высота объема рассеяния Н, входящая в (4.5.4), определяется выражением:
    

+

    
    +, км,           (4.5.12)
    
    в котором
    
    , рад,                                                                 (4.5.13)
    
    при этом значения высот и расстояний выражены в км, а угловые величины в радианах.
    
    Для трасс, проходящих в приморских зонах, множитель ослабления V(t) определяется как средняя величина в децибелах величин множителей ослабления для соседней сухопутной V(t)(i=1) и соседней морской V(t)(j=3, 4, 5) зон, то есть
    
    , дБ.                                                         (4.5.14)
    
    При этом значения V(t), V(t), V(t) будут соответствовать приморским зонам полярных, умеренных и теплых морей.
    
    Если трасса между источником помех и точкой приема является смешанной, то есть имеет участки, находящиеся в различных зонах, то значение множителя ослабления при ДТР радиоволн может быть вычислено по формуле:
    
    , дБ,                                                              (4.5.15)
    
    где V(t) - значение множителя ослабления трассы в зоне n, c=R/R - коэффициент, описывающий протяженность участка(ов) трассы, проходящего(их) по зоне n, при этом n может принимать значения 1, 3, 4, 5, 13, 14, 15. Подставляя (4.5.14) в (4.5.15) получаем:
    
    , дБ,                      (4.5.16)
    
    где
    

    , , , .                                                                                                       (4.5.17)

    
    При расчете множителя ослабления мощности мешающего сигнала в малых процентах времени значение процента времени выбирается равным:
    
    , %,                                                                                                      (4.5.18)
    
    где значение р выбирается из табл.3.1а) или 3.1,), а коэффициент пересчета от "среднего года" к "наихудшему" месяцу может быть определен следующим образом:
    
    z=,                                                                  (4.5.19)
    
    где Ш, Ш - широты оконечных пунктов трассы, град; - коэффициент в (4.5.17).
    
    Процедура расчета множителя ослабления при ДТР
    
    При расчетах считаются заданными:
    
    - широта Ш и долгота Д РЭС 1, град;
    
    - широта Ш и долгота Д РЭС 2, град;
    
    - протяженность трассы, совпадающая с расстоянием от источника до приемника помехи R, км;
    
    - высоты антенн РЭС 1 и РЭС 2 над уровнем моря h, и h, соответственно, в км;
    
    - частота излучения мешающего передатчика , ГГц;
    
    - профиль местности (при отсутствии профиля все расчеты ведутся для гладкой сферы Земли);
    
    - процент времени "среднего года" р (при расчете множителя ослабления в малых процентах времени).
    
    1. С помощью рис.П5.2 Приложения 5 определяются суммарные протяженности приморских участков трассы, км, соответствующих приморской зоне полярных морей - длина R км, приморской зоне умеренных морей - длина R км, приморской зоне теплых морей - длина R км.
    
    Примечание 4.5.4 - При определении протяженности приморских участков трассы возможно использование картографической информации, более точной, чем представленная на рис.П5.2 Приложения 5.
    
    2. Суммарные протяженности сухопутных и морских участков трассы определяются следующим образом:
    
    2.1. При наличии профиля трассы, с помощью хранящейся в нем информации о водных объектах (множество D2), рассчитываются:
    
    - длина R - суммарная протяженность участков трассы в Зоне 3, км;
    
    - длина R - суммарная протяженность участков трассы в Зоне 4, км;
    
    - длина R - суммарная протяженность участков трассы в Зоне 5, км;
    
    Протяженность сухопутных участков трассы определяется согласно выражению:
    
    , км,                                                                      (4.5.20)
    
    где m=3, 4, 5, 13, 14, 15, 16.
    
    2.2. При отсутствии профиля трассы рассчитываются максимальная суммарная протяженность приморского участка:
    
    , км,                                                (4.5.21)
    

в зависимости от которой:

    
    а) Если , то и.
    
    б) Если и , то и .
    
    в) Если и , то и .
    
    г) Если и , то и .
    
    Используя найденные значения (n=1, 3, 4, 5, 13, 14, 15) определяются коэффициенты .
    
    4. Согласно выражению (4.5.17) рассчитываются коэффициенты w, w, w, w.
    
    5. Из профиля местности (при =8500 км) определяются высоты препятствий h и h, а также соответствующие им расстояния d и d. Далее с помощью (4.5.2) и (4.5.3) рассчитываются углы закрытия и (см. Примечание 4.5.1).
    
    6. Согласно выражению (4.5.1) рассчитывается эквивалентное расстояние R. (R ограничивается снизу значением, равным 1 км).
    
    7. Согласно (4.5.13) рассчитывается значение угла ( ограничивается снизу значением равным, 1/а рад.).
    
    8. Согласно (4.5.12) рассчитывается значение высота объема рассеяния Н.
    
    9. Климатический параметр k определяется с помощью рис.П5.3 Приложения 5 как среднее для значений данного параметра в оконечных пунктах трассы.
    
    10. Для малых процентов времени согласно (4.5.19) рассчитывается значение коэффициента , и, далее, для заданного процента времени "среднего года" р рассчитывается процент времени "наихудшего" месяца: При расчете медианного значения процент времени t выбирается равным 50% (расчет не проводится).
    
    11. Если w 0 или w0, или w0, то с помощью выражения (4.5.11) определяется значение функции (t). В противном случае (w(=)0) считается, что (t)=0.
    
    12. Проводится расчет множителей ослабления V(t)i=1, 3, 4, 5. При этом, в случае, если w=0, значение множителя ослабления V(t) принимается равным 0, в противном случае (w0) для расчета предварительно определяются:
    
    - значение функции (выражения (4.5.5)-(4.5.8));
    
    - значение функции (выражения (4.5.9)-(4.5.10)).
    
    Расчет множителя ослабления V(t) выполняется согласно (4.5.4).
    
    13. Значение множителя ослабления при ДТР определяется согласно (4.5.16).
    
    

4.6. Коэффициенты усиления антенн при распространении мешающего сигнала в Режиме Р1

    
    Коэффициенты усиления антенн РРС и ЗС рассчитываются с помощью реальных ДН антенн (при их наличии) или с помощью аналитических выражений Приложения 2. При этом выражение для определения угла отклонения от оси ДН , являющегося функцией четырех параметров az, , az' и ', в общем виде записывается как:
    

, град.     (4.6.1)

    
    где az и - азимут и угол возвышения направления основного излучения антенны РЭС, град.; az' и ' - азимут и угол возвышения направления, для которого рассчитывается коэффициент усиления, град. При этом в зависимости от того, антенна какого РЭС рассматривается, значение az' равно либо значению азимута направления от РЭС 1 к РЭС 2, az, или значению азимута направления от РЭС 2 к РЭС 1, az (Приложение 1). Угол возвышения ' определяется при наличии прямой видимости между РЭС как угол визирования антенн, при отсутствии прямой видимости как угол закрытия (открытия) (Раздел 4.5).
    
    Таким образом, исходными данными для расчета коэффициентов усиления являются для РЭС 1 и РЭС 2:
    
    - широты Ш и Ш, град.;
    
    - долготы Д и Д, град.;
    
    - азимуты направления основного излучения az и az град.;
    
    - углы возвышения антенн и , град.;
    
    - протяженность трассы, R, км;
    
    - высота антенн над уровнем моря h и h км;
    
    - частота излучения мешающего передатчика , ГГц;
    
    - углы закрытия, и , град.
    
    При расчете необходима информация о том, является ли трасса открытой (условие (4.2.2) выполняется) или нет (условие (4.2.2) не выполняется).
    
    Ниже приведена процедура расчета коэффициентов усиления.
    
    1. С помощью выражения (П1.3) рассчитываются углы, дополняющие направление от РЭС 1 к РЭС 2, и направление от РЭС 2 к РЭС 1, до направления на Север.
    
    2. Согласно (П1.4) вычисляются азимуты направления от РЭС 1 к РЭС 2, az и направления от РЭС 2 к РЭС 1, az.
    
    3. С помощью выражения (4.6.1) рассчитываются углы отклонения от осей ДН, и для РЭС 1 и РЭС 2 соответственно, при этом:
    
    а) если трасса является открытой, то: и ;
    
    б) если трасса не является открытой, то: и .
    
    4. Расчет коэффициентов усиления антенны РЭС 1 G() и антенны РЭС 2 G() проводится с помощью соответствующих реальных ДН антенн или с помощью выражений Приложения 2.
    
    

4.7. Процедура расчета мощности мешающего сигнала при распространении в Режиме Р1

    
    Для случаев распространения мешающего сигнала в Режиме Р1 ниже приведены процедура расчета медианы мощности сигнала, а также процедура расчета мощности в малых процентах времени. В качестве источников и приемников помех рассматриваются ЗС ФСС и РРС ФСС. При этом вне зависимости от того, является ли ЗС источником или приемником помех, всем относящимся к ней параметрам присваивается индекс "1", а параметрам, относящимся к РРС - индекс "2".
    
    При расчетах считаются заданными для ЗС (РРС):
    
    широта, Ш(Ш), град.; долгота, Д(Д), град.; азимут направления основного излучения (луча), az, (az), град.; угол возвышения антенны, () град.; высота антенны над уровнем моря, h(h) км; диаметр антенны d (d), м; максимальный коэффициент усиления антенны G(G), дБи; поляризация излучения (угол наклона вектора поляризации относительно горизонта ()).
    
    Примечание 4.7.1 - Диаграммы направленности антенны ЗС, работающей на передачу и прием в различных частотных диапазонах, отличаются друг от друга. Максимальные коэффициенты усиления антенны ЗС на прием и передачу также принимают различные значения.
    
    Примечание 4.7.2 - Значение угла наклона вектора поляризации относительно горизонта для вертикальной, горизонтальной и круговой поляризации принимается равным /2, 0 и /4, соответственно. Значение угла указывается для источника помехи в соответствии с поляризацией излучения, для рецептора помехи - в соответствии с поляризацией принимаемого полезного (рабочего) излучения.
    
    Перевод угловых величин из градусной меры в радианы проводится согласно выражению.
    
    Так же считаются заданными: мощность излучения мешающего передатчика Р, дБВт; частота излучения мешающего передатчика , ГГц; затухание в антенно-фидерном тракте ПРД, , дБ; затухание в антенно-фидерном тракте ПРМ, , дБ; процент времени "среднего года" р.
    
    Процедура расчета мощности помехи в малых процентах времени
    
    1. По заданным координатам ЗС и РРС с помощью выражений (П1.1-П1.2) рассчитывается расстояние между РЭС, R, км.
    
    2. С помощью рис.П5.1 и табл.П5.1 Приложения 5 в местах расположения ЗС и РРС определяются значения эффективного вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха и .
    
    3. Согласно выражению (4.2.1) для трассы рассчитывается значение эквивалентного радиуса Земли а, при этом в качестве в выражение подставляется среднее значение для и .
    
    4. При наличии информации о местности с помощью процедуры Раздела 4.2 строится профиль трассы с учетом ранее рассчитанного значения а.
    
    5. Исходя из профиля местности, при его наличии, или согласно Примечанию 4.2.1, при отсутствии профиля, для рассматриваемой трассы определяется просвет Н.
    
    6. В точке профиля, определяющей просвет на трассе, с помощью выражения (4.2.3) или (4.2.3а) рассчитывается радиус минимальной зоны Френеля Н.
    
    7а) Если условие (4.2.2) выполняется, то с помощью приведенной в Разделе 4.3 процедуры рассчитывается значение V(t). Значение множителя ослабления сигнала при распространении в Режиме 1 V(t) приравнивается полученному значению V(t).
    
    7б) Если условие (4.2.2) не выполняется, то с помощью приведенных в Разделе 4.4 и Разделе 4.5 процедур рассчитываются значение V(t) и V(t) соответственно. Значение множителя ослабления сигнала при распространении в Режиме 1 V (t) приравнивается значению max(V(t), V(t)).
    
    8. С помощью приведенной в Разделе 4.6 процедуры проводится расчет коэффициентов усиления антенн источника и рецептора помехи.
    
    9. Ослабление в атмосферных газах А рассчитывается согласно соответствующей процедуре Раздела 6.
    
    10. Коэффициент поляризационной защиты D выбирается в соответствии с Примечанием 4.1.6, то есть
    
    , дБ.
    
    11. Согласно (4.1.2) рассчитывается значение потерь распространения в свободном пространстве L.
    
    12. Мощность мешающего сигнала на входе приемника помехи, превышаемая в t% времени Р(t) рассчитывается согласно (4.1.1).
    
    Процедура расчета медианного значения мощности помехи
    
    1. Выполняется п.1 процедуры расчета мощности в малых процентах времени.
    
    2. Выполняется п.2 процедуры расчета мощности в малых процентах времени.
    
    3. Выполняется п.3 процедуры расчета мощности в малых процентах времени.
    
    4. Выполняется п.4 процедуры расчета мощности в малых процентах времени.
    
    5. Выполняется п.5 процедуры расчета мощности в малых процентах времени.
    
    6. Выполняется п.6 процедуры расчета мощности в малых процентах времени.
    
    7а) Если условие (4.2.2) выполняется, то медианное значение множителя ослабления сигнала при распространении в Режиме 1 V (50) принимается равным 0.
    
    7б) Если условие (4.2.2) не выполняется, то
    
    - согласно (4.4.23) рассчитывается медианное значением множителя ослабления в дифракционной зоне V;
    
    - с помощью приведенной в Разделе 4.5 процедуры рассчитывается медиана множителя ослабления V (50).
    
    Значение множителя ослабления сигнала при распространении в Режиме 1 V (50) приравнивается значению max(V, V(50)).
    
    8. Выполняется п.8 процедуры расчета мощности в малых процентах времени.
    
    9. Выполняется п.9 процедуры расчета мощности в малых процентах времени.
    
    10. Коэффициент поляризационной защиты D выбирается в соответствии с Примечанием 4.1.6, то есть
    
    , дБ.
    
    11. Выполняется п.12 процедуры расчета мощности в малых процентах времени.
    
    12. Мощность мешающего сигнала на входе приемника помехи, превышаемая в t=50% времени Р(50), рассчитывается согласно (4.1.1).
    
    

5. Определение мощности мешающего сигнала при распространении в Режиме Р2

    
    
5.1. Общие соображения

    
    Известно, что наибольший вклад в создание взаимных помех между РЭС из-за рассеяния энергии СВЧ сигнала в гидрометеорных образованиях (дождь, снег, град и др.) дает дождь с большой интенсивностью осадков (10 и более мм/час). С физической точки зрения ясно, что наилучшие условия для возникновения таких помех возникают в случае, когда оси основных лепестков диаграмм передающей и приемной антенн (ДНА) пересекаются в центре дождевой зоны, где интенсивность дождя имеет наибольшее значение. При этом возникает дождевая зона определенного объема, которая возбуждается энергией СВЧ сигнала, содержащейся в секторе основного лепестка передающей антенны.
    
    Рассеяние радиоволн в дождях может существенно ухудшить ЭМС РЭС, причем на больших расстояниях. Наиболее характерным примером является случай взаимодействия через рассеяние в дождях работающей на передачу земной станции спутниковой связи и приемников радиорелейных станций, работающих в заданном регионе вокруг ЗС.
    
    Расчет мощности помех можно проводить несколькими методами, построенными на различных теориях. Наиболее известными являются теории однократного и многократного рассеяния, а также теория переноса излучения.
    
    Теория однократного рассеяния - классический подход, широко применяемый при анализе распространения волн в разреженных случайных облаках рассеивателей. Ее особенностью является рассмотрение всего комплекса задач в два этапа. На первом этапе рассматриваются характеристики рассеяния и поглощения отдельной частицей. На втором - изучаются характеристики волн, обусловленных большим числом случайно распределенных в пространстве частиц. При этом рассеянными волнами вследствие взаимодействия между частицами (многократное рассеяние) пренебрегают. Этот подход предполагает сравнительно небольшую концентрацию рассеивающих частиц в объеме и малый диаметр частиц по сравнению с длиной волны . Обычно рассматривается Рэлеевское рассеяние, расчетные выражения для которого дают погрешность менее 5% при условии, что диаметр частиц меньше 0.1, что выполняется при интенсивностях дождей до, примерно, 60 мм/ч и частотах менее 10 ГГц. Поэтому для повышения точности расчетов мощности помех обычно вводится поправка на отклонение от Рэлеевского рассеяния.
    
    Теория переноса излучения в случайном облаке частиц в отличие от строгой теории, исходящей из уравнений Максвелла, оперирует непосредственно с переносом энергии в среде, которая содержит частицы. При этом предполагается, что при сложении полей, обусловленных рассеянием частицами, отсутствует корреляция между ними. Поэтому складываются не сами поля, а их интенсивности. Исследование изменения интенсивности волны при ее прохождении через облако рассеивателей, а также других энергетических характеристик этого процесса, является предметом теории переноса излучения. Наиболее полное рассмотрение теории переноса излучения содержится в работе [26].
    
    Направление и плотность потока энергии в хаотически неоднородной среде в заданной точке пространства r постоянно изменяются. Для их описания в теории переноса вводится понятие лучевой интенсивности J(r, s) - средней плотности потока мощности, содержащейся в единичном телесном угле и в единичном интервале частот, Вт/(мстерад·Гц), s-единичный вектор заданного направления. При распространении излучения в среде, содержащей частицы, поглощающие и рассеивающие энергию, величина лучевой интенсивности уменьшается с увеличением длины пути в такой среде. Это изменение описывается уравнением переноса - дифференциальным уравнением первой степени для J(r, s) вдоль луча с направлением s для элементарного объема dv . Переход к объему конечных размеров приводит к уравнению баланса мощностей. Обусловленная источником излучения входящая в объем мощность Р, расходуется на потери поглощения и на излучение из объема, поэтому:
    
    .
    
В то же время излучаемая объемом мощность состоит из двух составляющих - части мощности Р, которая ослаблена при прохождении объема частиц лучом от его начала и до конца, и мощности рассеяния Р, то есть
    
    .
    
    Таким образом:
    
    .
    
    Коэффициент ослабления мощности сигнала K, проходящего через гидрометеоры, зависит от погонного ослабления .
    
    При наличии информации о частоте излучения, поляризации сигнала, длине пути, по которому луч (луч ДН антенны) проходит через облако рассеивателей, а также мощности, входящей в облако рассеивателей, можно определить общую сумму потерь мощности Р+Р. Для определения Р сумму необходимо разделить на составляющие. Это можно сделать с использованием [13], где приводятся данные для комплексной диэлектрической проницаемости воды.
    
    

5.2. Геометрические параметры трассы

    
    Необходимые условия пересечения
    
    Для наличия пересечения лучей антенн в пространстве необходимо выполнение ряда условий, а именно:
    
    1. Расположение проекций главных лепестков ДН антенн РЭС 1 и РЭС 2 по одну сторону от линии, соединяющей их местоположение. Выполнение этого условия обеспечивается в случае, если угол, образуемый азимутом РЭС 1 и направлением от РЭС 1 к РЭС 2, , и угол, образуемый азимутом РЭС 2 и направлением от РЭС 2 к РЭС 1, , имеют различные знаки, то есть
    
    sign()=-sign().                                                                                     (5.2.1)
    
    Величины углов вычисляются согласно выражениям:
    
    , град,    (5.2.2)
    

где

    
    ,
    
az - азимут направления излучения РЭС 1 (РЭС 2), град., az- азимут направления из от РЭС 1 к РЭС 2 (от РЭС 2 к РЭС 1), град., рассчитанный согласно Приложению 1.
    
    2. Если (5.2.1) выполняется, то необходимо выполнение условия:
    
    <180, град.                                                                            (5.2.3)
    
    Невыполнение хотя бы одного из условий (5.2.1) или (5.2.3) обеспечивает отсутствие пересечения лучей антенн.
    
    Определение геометрии трассы
    
    В методе определения геометрии трассы рассеяния используется трехмерное векторное представление [4]. При этом элементами вектора являются его проекции на оси прямоугольной системы координат. Упрощенное (без учета сферичности Земли) представление о геометрии рассеяния приведено на рис.5.1.
    
    

Рис.5.1. Упрощенная геометрия трассы при рассеянии осадками [4]

    Вектор с началом в месте расположения антенны РЭС 1 и концом в месте расположения антенны РЭС 2 определяется как:
    
    ,                                                            (5.2.4)
    
    где h и h - высоты антенн РЭС 1 и РЭС 2 над уровнем моря в км, соответственно.
    
    Принимая во внимание сферичность Земли, единичные векторы V и V в направлении главных лепестков ДН антенн РЭС 1 и РЭС 2, соответственно, определяются следующим образом:
    
    ,                                                              (5.2.5)
    
    ,                 (5.2.6)
    
где и - углы возвышения лучей антенн РЭС 1 и РЭС 2, рад., и - выраженные в радианах углы, величины которых найдены с помощью выражения (5.2.2).
    
    Используя приемы векторной алгебры (см. Приложение 3), с помощью скалярного произведения векторов V и V находим так называемый угол рассеяния:
    
    , рад.                                                 (5.2.7)
    
    Единичный вектор, перпендикулярный лучам антенн РЭС 1 и РЭС 2, рассчитывается с помощью векторного произведения векторов V и V:
    
    .                                                         (5.2.8)
    
    Кратчайшее расстояние между лучами двух антенн рассчитывается как:
    
    , км.                                                    (5.2.9)
    
    Наклонные дальности r и r (см.рис.5.2.1) определяются так:
    
    , км                                                         (5.2.10)
    
    , км.                                                   (5.2.11)
    
    Горизонтальные дальности R и R, соответствующие r и r, рассчитываются по формулам:
    
    , км,                                                                      (5.2.12)
    
    , км.                                                                   (5.2.13)
    
    Угол между осью ДН антенны РЭС 1 и направлением на ближайшую точку на оси ДН антенны РЭС 2 составляет:
    
    arctan |r/r|, град.                                                      (5.2.14)
    
    Угол между осью ДН антенны РЭС 2 и направлением на ближайшую точку на оси ДН антенны РЭС 1 составляет:
    
    , град.                                                 (5.2.15)
    
    Углы и определяют: имеется ли пересечение главных лепестков ДН антенн, или взаимодействие носит характер "главный лепесток - боковой лепесток".
    
    Особенности геометрии трассы при взаимодействии ЗС и РРС
    
    Далее будем относить обозначения с индексами "1" к ЗС, а обозначения с индексами "2" к РРС. Таким образом, если выполняется неравенство
    
    ,                                                                                   (5.2.16)
    
    где - ширина главного лепестка ДН антенны РРС (см. Приложение 2), то имеет место
    
    пересечение главных лепестков ДН антенн ЗС и РРС (см. рис.5.2).
    
    Высота точки пересечения лучей определяется как:
    
    , км.                     (5.2.17)
    
    Примечание 5.2.1 - Значения широты Ш и долготы Д центра дождевого очага определяются согласно выражений (П1.5-П1.6) Приложения 1 по известным координатам и азимуту основного излучения РЭС 1 (ЗС) и горизонтальной дальности R.
    
    

Рис.5.2. Геометрия трассы при рассеянии осадками [20]

    
    
    Если (5.2.16) не выполняется, то можно считать что взаимодействие происходит между главным лепестком ДН антенны ЗС и боковыми лепестками ДН антенны РРС. При этом необходимо учитывать ситуацию, когда взаимодействие происходит с первым боковым лепестком, т.е. когда
    
    <,                                                                               (5.2.18)
    

в то время как при больших отклонениях взаимодействие можно вообще не учитывать.

    
    Примечание 5.2.2 - В выражениях (5.2.16) и (5.2.18) все величины подставляются в одинаковых единицах.
    
    При выполнении (5.2.16) условно можно считать, что геометрия трассы при рассеянии осадками совпадает с приведенной на рис.5.2. Если угол принадлежит диапазону (/2, ), то необходимо рассчитать эквивалентные геометрические параметры. Наклонная дальность определяется как:
    
    , км,                                                           (5.2.19)
    
    Примечание 5.2.2 - Соответствующая горизонтальная дальность R, определяется согласно выражениям (П.1.1-П1.2) Приложения 1 по известным координатам центра дождевого очага и РЭС 2 (РРС).
    
    Эквивалентный угол рассчитывается как:
    
    , рад,                                               (5.2.20)
    
    Следует отметить, что даже если происходит пересечение главных лепестков ДН антенн ЗС и РРС, но при этом
    
    h>11, км.                                                                                   (5.2.21)
    
то условно можно считать, что помехой, созданной при рассеянии, можно пренебречь. Высота 11 км является максимально возможной высотой существования дождя в климатических условиях России [20].
    
    Примечание 5.2.3 - В случае если линия визирования, построенная между антенной РЭС 2 (РРС) и точкой пересечения лучей ЗС и РРС (точкой с координатами Ш, Д на высоте h), оказывается перекрытой препятствиями, расположенными на земной поверхности (здесь, рельефом местности), то помехой, созданной при рассеянии радиоволн осадками, можно пренебречь.
    
    

5.3. Параметры объема рассеяния

    
    Характеристики дождевого очага
    
    Наибольшее рассеяние радиоволн вызывают ливневые дожди с большими значениями интенсивности и ограниченными горизонтальными размерами очагов. Форма очага дождя может быть аппроксимирована цилиндром диаметром [14, 20]:
    
    , км,                                                       (5.3.1)
    
    где I(р) - значение приземной интенсивность дождя, мм/ч (далее по тексту I), в проценте времени р. Значение интенсивности зависит от географического местоположения очага дождя. Для территории России эта зависимость определяется как [27]:
    
    , мм/ч,      (5.3.2)
    
где Р - процент времени "среднего года", в котором наблюдается заданная интенсивность, Ш и Д - широта и долгота центра дождевого очага, - коэффициент, характеризующий конкретный регион России (табл. 5.1 и рис.П5.4).
    
    Рассеивающие свойства дождя
    
    Численно, рассеяние описывается с помощью эффективной площади рассеяния единицы объема дождя S, определяемой выражением [19, 20]:
    
    , м/м,                                  (5.3.3)
    
    где - длина волны, м, М - коэффициент развязки по поляризации, Z - коэффициент отражательной способности при рассеянии в дожде на единицу объема у поверхности Земли в среднем по территории России [28]:
    
    , мм/мм,                                                                  (5.3.4)
    
    Z - высотный множитель коэффициента отражательной способности [20]:
    
    ,                                                           (5.3.5)
    

где

    
    , . (5.3.6)
    
    В выражении (5.3.3) - комплексная диэлектрическая проницаемость воды, зависящая от частоты радиоволны, и температуры воды.
    
    Примечание 5.3.1 - В рассматриваемом диапазоне частот (4..40 ГГц) в выражении (5.3.3) величину можно считать константой, численно равной 0.926 [13].
    
    

Таблица 5.1

    
Коэффициент

    
    Геометрические характеристики объема рассеяния
    
    Объем рассеяния описывается с помощью нескольких характеристик. Минимальный размер объема рассеяния определяется диаметром зоны главного лепестка ДН по уровню мощности 0.5 (минус 3 дБ), D, создаваемой в центре дождевого очага антенной ЗС (рис.5.3):
    
    , км,         (5.3.7)
    
где G - максимальный коэффициент усиления антенны ЗС, дБи, в ГГц. Длина луча антенны ЗС в дождевом очаге при нахождении объема рассеяния на краю очага (рис.5.3а) определяется как

    , км,                                      (5.3.8а)
    
Длина луча при нахождении объема рассеяния в центре очага (рис.5.36) равна диаметру дождевого очага, то есть

    =, км,                                                                                                  (5.3.8б)
    
    Примечание 5.3.2 - Длина луча антенны ЗС в дождевом очаге не может превышать диаметр дождевого очага, поэтому = при D>, и, таким образом, =.
    
    

Рис.5.3. К расчету длины луча антенны ЗС в дождевом очаге

    
    
    Расстояния от РЭС 1 (ЗС) до ближнего r и дальнего r краев очага:
    
    , , км,                        (5.3.9а)
    

где =R/a, рад. Аналогично:

    
    , , км,                       (5.3.9б)
    
Расстояния r(r) и r(r), определяют минимальную и максимальную высоты пересечения луча ЗС с дождевым очагом:
    
    , км, (5.3.10а)
    
    , км. (5.3.10б)
    
Найденные высоты выступают в качестве минимальной и максимальной высот объема рассеяния, то есть
    
    , , км.                                                                       (5.3.11а)
    
    , , км.                                                                       (5.3.11б)
    
    Ослабление при распространении  
    
    При прохождении дождевого очага радиоволна, помимо рассеяния, подвергается ослаблению, которое характеризуется величиной погонного ослабления . Погонное ослабление в дожде с интенсивностью / определяется как [12]:
    
    , дБ/км,                                                                                        (5.3.12)
    
где K, - коэффициенты:
    
    ,         т          (5.3.13)
    
    ,        (5.3.14)
    
- угол наклона вектора поляризации относительно горизонта, рад, - угол возвышения трассы (с учетом рефракции), рад, в ГГц. Значения параметров K и , рассчитываются согласно выражениям:

    K=10, ,           (5.3.15)
    
    ,                           (5.3.16)
    
коэффициенты для которых приведены в таблицах 5.2-5.5.

Таблица 5.2

Коэффициенты для вычисления K

    
    
Таблица 5.3

    
Коэффициенты для вычисления K

    
    
Таблица 5.4

    
Коэффициенты для вычисления

    
    
Таблица 5.5

    
Коэффициенты для вычисления

    
    Примечание 5.3.3 - Хотя интенсивность дождя и изменяется с ростом высоты, однако в дальнейших расчетах условно принимается, что погонное ослабление не зависит от высоты и определяется приземным значением интенсивности дождя I.
    
    Для оценки ослабления в дожде вне дождевого очага предполагается экспоненциально падающая интенсивность дождя. При этом используется понятие приведенного расстояния (рис.5.4), на которое, как предполагается, будет приходиться все ослабление вне дождевого очага, по одну сторону от него. Приведенное расстояние связано с интенсивностью дождя в дождевом очаге как [16]:
    
    , км,                                                      (5.3.17)
    
    

Рис.5.4. К определению ослабления на трассе

    
    
    Таким образом, ослабление при рассеянии в дожде условно складывается из: ослабления на участке от антенны одного РЭС до ближнего к ней края дождевого очага, ослабления непосредственно в дождевом очаге и на участке от края очага до другого РЭС. При этом если какая либо часть любого участка лежит выше нулевой изотермы, то считается, что эта часть вклада в общее ослабление не вносит [20, 16]. Высота нулевой изотермы для территории России определяется как:
    
    , км                            (5.3.18)
    
    где Ш и Д - широта и долгота центра дождевого очага, град.
    
    

5.4. Условия применения методов расчета при распространении в Режиме Р2

    
    В разделе 5.5 и 5.6 приводятся методы расчета уровня мощности помехи, возникающей при рассеянии дождем. Для большинства случаев взаимодействия ЗС и РРС применяется метод раздела 5.5 (Метод 1). Метод базируется на теории однократного рассеяния и изложен в [29, 20].
    
    Метод, приведенный в разделе 5.6 (Метод 2), может быть назван методом энергетического баланса области рассеяния. Этот упрощенный метод основывается на теории переноса излучения в среде и позволяет рассчитывать энергетические соотношения в объеме, образованном пересечением главных лепестков диаграмм направленности по данным погонного ослабления падающей волны. Метод частично учитывает и наличие эффекта многократного рассеяния и обмена энергией между частицами. Его следует рассматривать как инженерный метод предварительной оценки мощности помехи для худшего случая - когда считается, что лучи ДН антенн могут пересекаться.
    
    Метод энергетического баланса в особенности полезен, когда диаметр зоны главного лепестка ДН ЗС (5.3.7) в центре дождевого очага больше диаметра зоны главного лепестка ДН РРС, т.е.
    
    , км,                                                                    (5.4.1)
    

где

    
    , км,              (5.4.2)
    
где G - максимальный коэффициент усиления антенны РРС, дБи, в ГГц.
    
    Метод энергетического баланса применяется также в случае условно горизонтальных трасс, то есть если:
    
    <5°.                                                                                                    (5.4.3)
    
    

5.5. Метод 1

    
    Общее выражение для расчета мощности мешающего сигнала
    
    С учетом введенных ранее обозначений и уточнений [29, 20] расчетная формула мощности мешающего сигнала на входе приемника рецептора радиопомехи, превышаемой в t% времени, имеет следующий вид:
    
    +
    
    + , дБВт.                 (5.5.1)
    

где

    
                   (5.5.2)
    

(5..5.3)

    
    При этом в выражении (5.5.1):
    
    P - мощность излучения мешающего передатчика (без учета системы автоматического регулирования мощности);
    
     - затухание в антенно-фидерном тракте ПРД (ПРМ);
    
    D=10·lgМ - коэффициент поляризационной защиты равный, минус 3 дБ при взаимодействии круговой поляризации с линейной и равный 0 во всех остальных случаях;
    
    А - ослабление мешающего сигнала, вызываемое поглощением в кислороде и водяных парах атмосферы (Раздел 6);
    
    S - поправка, учитывающая уменьшение сигнала из-за отличия реального рассеяния каплями дождя от рэлеевского приближения;
    
     - погонное ослабление в дожде, рассчитываемое согласно (5.3.12) для частоты мешающего передатчика , поляризации ЗС и угла возвышения ;
    
    G() коэффициент усиления антенны РРС, определяемый с помощью Приложения 2 или реальной ДН, для угла отклонения от оси ДН, равного (5.2.15);
    
    остальные величины и параметры в (5.5.1): A и A - выражение (5.3.6), - см. выражение (5.3.9), r - выражение (5.2.19).
    
    В выражении (5.5.2): приземное значение интенсивности I дождя, рассчитываемое для заданного процента времени согласно (5.3.2); в ГГц.
    
    Выражение (5.5.3) описывает функционал, зависящий от положения объема рассеяния в дождевом очаге. В нем V и V - дополнительное ослабление мешающего сигнала в дожде; h и h-  выражения (5.3.11а) и (5.3.11б). Процедура вычисления интеграла вида dx приведена в Приложении 4, при этом пределы интегрирования:
    
    ,                                     (5.5.4a)
    
    и
    
    ,                                   (5.5.4б)
    
    где высоты h и h, h и h определяются согласно (5.3.11а) и (5.3.11б)
    
    Расчет дополнительного ослабления сигнала в дожде
    
    Дополнительное ослабление в дожде определяется участками трассы, схематически показанными на рис.5.5а) и рис.5.5б), для случаев расположения объема рассеяния на краю и в центре дождевого очага, соответственно:
    
    

Рис.5.5. К определению ослабления V

    
    
    Протяженность ослабляющего участка внутри дождевого очага определяется для случая расположения объема рассеяния на краю очага как
    
    , км,                                                           (5.5.5а)
    
    где D и рассчитываются согласно (5.3.7) и (5.2.7), соответственно. При расположении объема рассеяния в центре очага
    
    , км.                                                                              (5.5.5б)
    
    Протяженность каждого из ослабляющих участков вне дождевого очага принимается равной .
    
    Дополнительное ослабление зависит также и от положения объема рассеяния по отношению к высоте нулевой изотермы. При расположении объема рассеяния на краю дождевого очага в зависимости от соотношений между h, h - выражение (5.2.17) и - выражение (5.3.18):
    
    при h<
    
    

    
    +    , дБ                            (5.5.6)
    
    при h>>h
    
    +
    
    ++                                (5.5.7)
    
    + , дБ

                                                    
    при h>h>
    
    +

+

, дБ          (5.5.8)

    
    В выражениях (5.5.6-5.5.8) погонные ослабления и определяются согласно (5.3.12) для частоты мешающего передатчика , поляризаций и углов (+ и +) ЗС и РРС, соответственно. Входящие (5.5.6-5.5.8) величины: =R/a, - выражение (5.3.17), R - выражение (5.2.12), R - см. Примечание 5.2.2, - выражение (5.3.8а), - выражение (5.5.5а).
    
    При расположении объема рассеяния в центре дождевого очага ослабление V рассчитывается с помощью аналогичных (5.5.6-5.5.8) выражений, при подстановке в них вместо величин h, и , величин h, и , вычисленных согласно выражениям (5.3.11б), (5.3.8б) и (5.5.5б), соответственно.
              
    Определение поправки, связанной с отличием реального рассеяния от приближения Рэлея
    
    На частотах выше 10 ГГц рассчитывается поправка, учитывающая уменьшение сигнала из-за отличия реального рассеяния каплями дождя от приближения Рэлея [16]:
    
    , дБ, (5.5.9)
    
    где значение угла рассеяния рассчитывается согласно (5.2.7).
    
    

5.6. Метод 2

    
    Размеры объема рассеяния
    
    При наличии пресечения главных лепестков ДН антенн ЗС и РРС, как и в методе 1, мощность рассеяния определятся не границами дождевой зоны вообще, а объемом рассеяния, который, в свою очередь, определяется пресечением телесных углов главных лепестков ДН. Поэтому необходимо рассчитать длину пути , который проходит луч антенны передающего РЭС в объеме взаимодействия. Длина является функцией наклонной дальности для РЭС - рецептора помехи - r, ширины главного лепестка ДН антенны рецептора помехи , и угла возвышения антенны передающего РЭС (с учетом рефракции):
    
    , км,                 (5.6.1)
    
    где
    
    , км.             (5.6.2)
    
Таким образом длина луча для передающей ЗС в объеме рассеяния - , для передающей РРС - . При этом r и r, и - те же, что и в Методе 1; и определяются с помощью выражения (П2.6) или (П2.7).
    
    Соотношение между мощностью рассеяния и мощностью, входящей в объем рассеяния
    
    Мощность рассеяния описывается выражением:
    
    , дБ
    
где - погонное ослабление в дожде, рассчитываемое согласно (5.3.12) для частоты мешающего передатчика , поляризации излучения и угла возвышения передающего РЭС; - длина луча для передающей РЭС в объеме рассеяния (5.6.1), км; в ГГц.
    
    Общее выражение для расчета мощности мешающего сигнала
    
    Объем рассеяния рассматривается как изотропный точечный источник. Расчетная формула мощности мешающего сигнала на входе приемника радиопомехи, превышаемой в t% времени, имеет следующий вид:
    
    
    
, дБВт                                        (5.6.3)
    
    где P, , D, A те же, что и в (5.5.1), G и r - максимальный коэффициент усиления антенны и наклонная дальности для рецептора помехи в дБи и км, соответственно. Дополнительное ослабление мешающего сигнала в дожде V определяется согласно формуле:
    
    +
    ++
    ++
    +, дБ                              (5.6.4)
    
    В выражениях (5.6.4) погонные ослабления и определяются согласно (5.3.12) для частоты мешающего передатчика , поляризаций и углов (+ и +) ЗС и РРС, соответственно. Входящие (5.6.4) величины: =R/a, r - выражение (5.3.17), R - выражение (5.2.12), R - выражение (5.2.13).
    
    

5.7. Процедура расчета мощности мешающего сигнала при распространении в Режиме Р2

    
    Ниже приведена процедура расчета мощности мешающего сигнала при рассеянии радиоволн осадками. В качестве источников и приемников помех рассматриваются ЗС ФСС и РРС ФСС. При этом вне зависимости от того, является ли ЗС источником или рецептором помех, всем относящимся к ней параметрам присваивается индекс "1", а параметрам, относящимся к РРС - индексы "2".
    
    При расчетах считаются заданными для ЗС (РРС):
    
    широта, Ш(Ш), град.; долгота, Д(Д), град.; азимут направления основного излучения (луча), az(az), град.; угол возвышения антенны, ()град.; высота антенны над уровнем моря, h(h) км; диаметр антенны d(d), м; максимальный коэффициент усиления антенны G(G) (см. Примечание 4.7.1), дБи; поляризация излучения (угол наклона вектора поляризации относительно горизонта (), см. Примечание 4.7.2).
    
    Перевод угловых величин из градусной меры в радианы проводится согласно выражению .
    
    Также считаются заданными: максимальная мощность излучения мешающего передатчика P, дБВт; частота излучения мешающего передатчика , ГГц; затухание в антенно-фидерном тракте ПРД, , дБ; (ПРМ) затухание в антенно-фидерном тракте ПРМ, , дБ; процент времени "среднего года" р.
    
    Процедура расчета мощности помех в Режиме Р2 разделяется на две части. В первой части решаются вопросы геометрического и геодезического характера, призванные выявить наличие или отсутствие пересечения лучей антенн в пространстве, а так же (при наличии такого пересечения) некоторые общие характеристики объема рассеяния. Во второй части, в зависимости от ситуации (Раздел 5.4), рассчитывается непосредственно сама мощность мешающего сигнала на входе приемника помехи согласно Методу 1 или Методу 2.
    
    Часть 1
    
    1. По заданным координатам ЗС и РРС с помощью выражений (П1.1-П1.2) рассчитывается расстояние между РЭС, R, км. Если выполняется неравенство:
    
    , км.
    
то дальнейшие расчеты не проводятся и считается, что мешающий сигнал, образованный при рассеянии радиоволн осадками, отсутствует.
    
    2. С помощью выражения (П1.3) рассчитываются углы, дополняющие направление от ЗС к РРС и от РРС к ЗС до направления на Север.
    
    3. Согласно (П1.4) вычисляются азимуты направлений от ЗС к РРС и от РРС к ЗС.
    
    4. Согласно (5.2.2) рассчитывается угол, образуемый азимутом ЗС и направлением от ЗС к РРС, , и угол, образуемый азимутом РРС и направлением от РРС к ЗС, .
    
    5. Проверяется выполнение условий (5.2.1) и (5.2.3). При невыполнении хотя бы одного из условий дальнейшие расчеты не проводятся.
    
    6. С помощью формул (52.4)- (5.2.6) определяются векторы R, V и V.
    
    7. С помощью выражений (5.2.7)-(5.2.15) и Приложения 3 определяются геометрические параметры трассы, а именно:
    
    - угол рассеяния ;
    
    - вектор V;
    
    - расстояние r;
    
    - наклонные дальности r и r;
    
    - горизонтальные дальности R и R;
    
    - углы и .
    
    8. Согласно (5.2.17) рассчитывается высота точки пересечения лучей h.
    
    9. Проводится проверка выполнения условия (5.2.21), при удовлетворении которого помехой, созданной при рассеянии, можно пренебречь, а дальнейшие расчеты не проводятся.
    
    10. Согласно выражений (П1.5-П1.6) Приложения 1 по известным координатам и азимуту основного излучения ЗС и вычисленной горизонтальной дальности R, рассчитываются значения широты Ш и долготы Д центра дождевого очага.
    
    11. Между точками расположения центра дождевого очага и РРС строится профиль местности (а=8500 км). В случае если линия визирования, построенная между антенной РРС и точкой пересечения лучей ЗС и РРС, оказывается перекрытой препятствиями, расположенными на земной поверхности (закрытая трасса), то помехой, созданной при рассеянии радиоволн осадками, можно пренебречь и дальнейшие расчеты не проводятся.
    
    12. Согласно (5.3.7) рассчитывается диаметр зоны главного лепестка ДН антенны ЗС D в центре дождевого очага.
    
    13. Согласно (5.4.2) рассчитывается диаметр зоны главного лепестка ДН антенны РРС, D в центре дождевого очага.
    
    14. С помощью выражений Приложения 2 рассчитываются ширина главного лепестка ДН антенны РРС и угол, соответствующий первому боковому лепестку ДН .
    
    15. Проверяется выполнение условия (5.2.18). Если условие не удовлетворяется, то помехой, созданной при рассеянии радиоволн осадками, можно пренебречь и дальнейшие расчеты не проводятся. При выполнении (5.2.18) далее:
    
    а) Если условие (5.2.16) не выполняется, то:
    
    - с помощью выражения (5.2.19) рассчитывается наклонная дальность r;
    
    - согласно выражениям (П1.1-П1.2) Приложения 1 по известным координатам центра дождевого очага и РРС определяется горизонтальная дальность R;
    
    - согласно (5.2.20) рассчитывается угол возвышения ;
    
    - с помощью Приложения 2 или реальной ДН для угла определяется коэффициент усиления G().
    
    Дальнейшие расчеты проводятся с помощью Части 2.1 данной процедуры.
    
    б) Если условие (5.2.16) выполняется и при этом не выполняется ни одно из условий (5.4.1) и (5.4.3), то , , и G() принимаются равными r, R, и G, а дальнейшие расчеты проводятся с помощью Части 2.1 данной процедуры.
    
    в) Если условие (5.2.16) выполняется и при этом выполняется хотя бы одно из условий (5.4.1) и (5.4.3), то дальнейшие расчеты проводятся с помощью Части 2.2 данной процедуры.
    
    
    Часть 2.1
    
    1. С помощью табл.5.1 и рис.П5.4 определяется коэффициент для интенсивности дождей.
    
    2. Для заданного процента времени р с помощью (5.3.2) рассчитывается интенсивность дождя I. Согласно (5.3.1) рассчитывается диаметр очага дождя .
    
    3. С помощью выражения (5.3.6) рассчитываются параметры A и A.
    
    4. С помощью (5.3.8а) и (5.3.8б) и с учетом Примечания 5.3.2 определяются длины луча ЗС в дождевом очаге при расположении объема рассеяния, соответственно, на краю и в центре очага.
    
    5. С помощью (5.3.9а) и (5.3.9б) рассчитываются расстояния от ЗС до ближнего и дальнего краев очага.
    
    6. Согласно (5.3.10а) и (5.3.10б) определяются минимальная и максимальная высоты пересечения луча ЗС с дождевым очагом.
    
    7. Согласно (5.3.11а) и (5.3.11б) определяются минимальная и максимальная высоты объема рассеяния для случая расположения объема рассеяния, соответственно, на краю и в центре дождевого очага.
    
    8. С помощью выражений (5.3.15) и (5.3.16) для частоты излучения мешающего передатчика рассчитываются значения параметров K и .
    
    9. Для заданных значений угла наклона вектора поляризации , частоты и угла возвышения + согласно (5.3.13) и согласно (5.3.14) рассчитываются значения параметров K и для ЗС. Далее, с учетом Примечания 5.3.3 согласно (5.3.12) рассчитывается величина погонного ослабления для ЗС.
    
    10. Для заданных значений угла наклона вектора поляризации , частоты и угла возвышения +, с учетом Примечания 5.3.3 согласно (5.3.12) рассчитывается величина погонного ослабления для РРС.
    
    11. Согласно (5.3.17) определяется приведенное расстояние r.
    
    12. Высота нулевой изотермы h определяется согласно (5.3.18).
    
    13. Согласно (5.5.5а) и (5.5.5б) определяются протяженности ослабляющего участка внутри дождевого очага при расположении объема рассеяния, соответственно, на краю и в центре дождевого очага.
    
    14. Дополнительное ослабление в дожде и определяется с помощью выражения (5.5.6), (5.5.7) или (5.5.8) в зависимости от расположения объема рассеяния по отношению к высоте нулевой изотермы.
    
    15. Согласно (5.5.4а) и (5.5.4б) определяются пределы интегрирования.
    
    16. Согласно (5.5.3) и при помощи Приложения 4 определяется значение Y.
    
    17. Согласно (5.5.2) рассчитывается значение X.
    
    18. Значение поправки S определяется с помощью выражения (5.5.9).
    
    19. Ослабление в атмосферных газах A рассчитывается согласно соответствующей процедуре Раздела 6.
    
    20. Коэффициент поляризационной защиты D выбирается равным минус 3 дБ при несовпадении поляризации мешающего сигнала с поляризацией принимаемого излучения, и 0 при совпадении соответствующих поляризаций.
    
    21. Мощность мешающего сигнала на входе приемника радиопомехи, превышаемая в t=р% времени, рассчитывается согласно (5.5.1).
    
    Часть 2.2
    
    1. Выполняется п.1 Части 2.1.
    
    2. Выполняется п.2 Части 2.1.
    
    3. Согласно (5.6.1) рассчитывается длина пути луча антенны передающего РЭС, .
    
    4. Выполняется п.8 Части 2.1.
    
    5. Выполняется п.9 Части 2.1.
    
    6. Выполняется п.10 Части 2.2 (расчет ведется для угла возвышения +).
    
    7. С помощью выражения (5.6.4) определяется дополнительное ослабление в дожде V.
    
    8. Выполняется п.19 Части 2.1.
    
    9. Выполняется п.20 Части 2.1.
    
    11. Мощность мешающего сигнала на входе приемника радиопомехи, превышаемая в t=р% времени, рассчитывается согласно (5.6.3).
    
    

6. Расчет ослабления в атмосферных газах

    
6.1. Общие соотношения

    
    Погонное ослабление и эквивалентная высота атмосферного газа
    
    Ослабление, вызываемое поглощением в кислороде и водяных парах, должно учитываться в расчетах общих потерь при распространении радиоволн на частотах выше примерно 7-8 ГГц [9, 20, 21].
    
    Значение погонного ослабления в кислороде воздуха около земной поверхности для 54 ГГц рассчитывается по формуле:
    
    , дБ/км,                               (6.1.1)
    
    Для водяного пара погонное ослабление является функцией плотности водяного пара (абсолютной влажности воздуха) , г/м и для 60 ГГц:
    
    
    

, дБ/км.                                                                                 (6.1.2)

    
    При этом зависимость плотности водяного пара от высоты следующая:
    
    , г/м,                                                 (6.1.3)
    
    где - плотности водяного пара на уровне земли, г/м; Н - высота над уровнем моря, км.
    
    Примечание 6.1.1 - Выражения (6.1.1) и (6.1.2) записаны для атмосферного давления 1013 мбар и температуры 15°С, то есть для показателей стандартной атмосферы, которые также используются в последующих выражениях.
    
    При прохождении радиоволны в тропосфере на пути ее следования содержание кислорода и водяного пара может существенно меняться. Особенно это проявляется на наклонных трассах. Для вычисления ослабления в атмосферных газах используется экспоненциальная модель атмосферы (экспоненциальный спад плотности газов). При этом вводится понятие эквивалентной высоты атмосферного газа (кислорода и водяного пара), в пределах которой содержание газа принимается постоянным. Для кислорода значение эквивалентной высоты рассчитывается по формуле, полученной в результате упрощения выражений [9] для 52 ГГц:
    
    , км.                                                                              (6.1.4)
    
В случае паров воды эквивалентная высота атмосферы рассчитывается с помощью выражения [9], также упрощенного для рассматриваемого диапазона частот:
    
    , км.                                                  (6.1.5)
    
    Ослабление на трассах с углами возвышения менее 5°
    
    Ослабление в каком либо из атмосферных газов A(A или А), является функцией нескольких переменных и в общем виде записывается следующим образом [20]:
    
    , дБ,     (6.1.6)
    
где интеграл имеет следующие пределы интегрирования:
    
    , , (6.1.7)

    В выражениях (6.1.6)-(6.1.7): и h - погонное ослабление и эффективная высота атмосферы при поглощении радиоволн в конкретном газе, в дБ/км и км, соответственно; d - длина трассы, км; - угол возвышения трассы, рад (0); Н - наименьшая из высот антенн РЭС в оконечных пунктах, км.
    
    Примечание 6.1.2 - При расчете ослабления с помощью выражений (6.1.6) и (6.1.7) эквивалентный радиус Земли принимает значение 8500 км при Н1 км и 6370 км при Н>1 км. При вычислении интеграла используется аппроксимация, приведенная в Приложении 4.
    
    Ослабление на трассах с углами возвышения 5° и более
    
    На наклонных трассах со значительными углами возвышения функция ослабления в каком-либо из атмосферных газов может быть записана в более простом (по сравнению с выражением (6.1.6)) виде [9]:
    
    , дБ,                    (6.1.8)
    
где Н и Н- наименьшая и наибольшая из высот антенн РЭС в оконечных пунктах, км, соответственно.
    
    

6.2. Процедура расчета ослабления в атмосферных газах

    
    Методика расчета ослабления в атмосферных газах разделяется на два случая:
    
    - расчет при распространении помехи в Режиме 1 (по "большому кругу");
    
    - расчет при распространении помехи в Режиме 2 (при рассеянии радиоволн осадками).
    
    В первом случае расчет проводится для всей трассы, а во втором случае трасса разбивается на две части: от источника помех до объема рассеяния и от объема рассеяния до пункта приема.
    
    При расчетах считаются заданными:
    
    В Режиме Р1:
    
    - широта Ш и долгота Д РЭС Р1, град;
    
    - широта Ш и долгота Д РЭС Р2, град;
    
    - протяженность трассы, совпадающая с расстоянием от источника до приемника помехи R, км;
    
    - высоты антенн РЭС 1 и РЭС 2 над уровнем моря h и h, соответственно, в км;
    
    - частота излучения мешающего передатчика , ГГц.
    
    В Режиме Р2:
    
    - широта Ш и долгота Д ЗС, град;
    
    - широта Ш и долгота Д РРС, град;
    
    - протяженности трасс от оконечных пунктов до объема рассеяния (наклонные дальности) - r и r, км;
    
    - высоты антенн ЗС и РРС над уровнем моря h и h, соответственно, в км;
    
    - углы возвышения антенн ЗС и РРС, и 0);
    
    - высота точки пересечения лучей ЗС и РРС h, в км;
    
    - частота излучения мешающего передатчика , ГГц.
    
    Перевод угловых величин из градусной меры в радианы проводится согласно выражению .
    
    Процедура расчета ослабления в атмосферных газах для Режима Р1
    
    1. В случае, если выполняется неравенство:
    
    <7, ГГц,
    
    дальнейшие расчеты не проводятся, при этом считается, что общее ослабление в атмосферных газах А=0.
    
    2. Рассчитывается угол наклона трассы по отношению к горизонтальной плоскости
    
    , град.                                                                     (6.2.1)
    
    3. Рассчитываются наименьшая и наибольшая высоты оконечных пунктов
    
    h=min(h, h), h=max(h, h), км.                                 (6.2.2)
    
    4. Для заданной частоты с помощью выражения (6.1.1) рассчитывается погонное ослабление в кислороде, .
    
    5. Согласно (6.1.4) рассчитывается эквивалентная высота атмосферы для кислорода, h.
    
    6. Ослабление на трассе, обусловленное кислородом, определяется в зависимости от значения угла возвышения трассы как:
    
    , дБ,                    (6.2.3)
    
где функции определяются выражениями (6.1.6) и (6.1.8), соответственно. При расчете учитывается Примечание 6.1.2.
    
    7. С помощью рис.П5.5 Приложения 5 для пункта с наименьшей высотой подвеса антенны определяется плотность водяного пара на уровне земли , и, далее, с помощью (6.1.3) рассчитывается плотность водяного пара на высоте антенны (h).
    
    Примечание 6.2.1 - При равенстве высот h и h плотность водяного пара определяется в месте расположения ЗС.
    
    8. С помощью выражения (6.1.2) рассчитывается погонное ослабление в водяном паре ((h)).
    
    9. Согласно (6.1.5) рассчитывается эквивалентная высота атмосферы для водяного пара, h.
    
    10. Ослабление на трассе, обусловленное водяным паром, определяется в зависимости от значения угла возвышения трассы как:
    
    , дБ.                           (6.2.4)
    
    При расчете учитывается Примечание 6.1.2.
    
    11. Общее ослабление в атмосферных газах при распространении в Режиме Р1 рассчитывается с помощью выражения:
    
    , дБ.                                                                          (6.2.5)
    
    Процедура расчета ослабления в атмосферных газах для Режима Р2
    
    1. В случае, если выполняется неравенство:
    
    <7, ГГц,
    
дальнейшие расчеты не проводятся, при этом считается, что общее ослабление в атмосферных газах A=0.
    
    2. Для заданной частоты с помощью выражения (6.1.1) рассчитывается погонное ослабление в кислороде, .
    
    3. Согласно (6.1.4) рассчитывается эквивалентная высота атмосферы для кислорода, h.
    
    4. Ослабление на трассе от ЗС до объема рассеяния, обусловленное кислородом, определяется в зависимости от значения угла возвышения трассы как:
    
    , дБ,                                (6.2.6)
    
    При расчете учитывается Примечание 6.1.2.
    
    5. Ослабление на трассе от РРС до объема рассеяния, обусловленное кислородом, определяется в зависимости от значения угла возвышения трассы как:
    
   , дБ,                       (6.2.7)
    
    При расчете учитывается Примечание 6.1.2.
    
    6. С помощью рис.П5.5 Приложения 5 в местах расположения ЗС и РРС определяются плотности водяного пара на уровне земли и , и, далее, с помощью (6.1.3) рассчитываются плотности водяного пара на высоте антенн (h) и (h).
    
    7. С помощью выражения (6.1.2) рассчитываются погонное ослабление в водяном паре для ЗС ((h)) и для РРС ((h)).
    
    8. Согласно (6.1.5) рассчитывается эквивалентная высота атмосферы для водяного пара, h.
    
    9. Ослабление на трассе от ЗС до объема рассеяния, обусловленное водяным паром, определяется в зависимости от значения угла возвышения трассы как:
    
    , дБ.                                   (6.2.8)
    
    При расчете учитывается Примечание 6.1.2.
    
    10. Ослабление на трассе от РРС до объема рассеяния, обусловленное водяным паром, определяется в зависимости от значения угла возвышения трассы как:
    
    , дБ,                                (6.2.9)
    
    При расчете учитывается Примечание 6.1.2.
    
    11. Общее ослабление в атмосферных газах при распространении в Режиме Р2 рассчитывается с помощью выражения:
    
    , дБ                         (6.2.10)
    
    

7. Расчета коэффициента ослабления помех

    
7.1 Определение коэффициента ослабления помехи,
модели приемников и передатчиков

    
    Определение коэффициента ослабления помех
    
    При работе РЭС в соседних полосах частот возможно образование помех по соседним каналам приема приемника. Это явление обусловлено наличием внеполосных излучений передатчиков и ограниченностью избирательности за пределами необходимой полосы пропускания приемников.
    
    Для расчета мощности помех в соседних каналах в [3] приведена формула для коэффициента ослабления помех (в международной терминологии - коэффициент частотно-зависимой режекции РБК), который является мерой режекции, создаваемой за счет характеристики избирательности приемника для излучения мешающего передатчика. Иными словами КОП показывает, на сколько децибел ослабляется мощность мешающего сигнала при прохождении через избирательные каскады приемника, работающего в линейном режиме:
    
    , дБ,                                      (7.1.1)
    
    где S() - спектральная плотность мощности излучения; Н() - частотная характеристика односигнальной избирательности приемника; - разность несущих частот передатчика и приемника .
    
    Для вычисления по формуле (1) необходимы математические модели спектральной плотности мощности излучения передатчика S() и частотной избирательности приемника Н(). В качестве математической модели возможна аппроксимация таблично заданных функций с экстраполяцией за границей исходных данных по частоте. Наиболее часто на практике используется аппроксимация отрезками прямых при логарифмической оси частот, что соответствует выражению [31]:
    
    , дБ,                   (7.1.2)
    
    где - отстройка от центральной частоты фильтра рассматриваемого устройства; М() - заданные значения уровня при заданных отстройках ·(М(0)=0).
    
    Исходные данные для аппроксимации S() и Н() содержатся в форме N 1 ГКРЧ, а также в нормативных документах на оборудование.
    
    Модель передатчика
   
    Применительно к рассматриваемой задаче для огибающей S() можно записать (для k2):
    
    , дБ, (7.1.3)
    
    где - отстройка от несущей частоты передатчика; S() - заданные значения спектральной плотности при заданных отстройках , приведенные в п.4.7-4.9 формы N 1 ГКРЧ (см. рис.7.1); i=1,2..k-1; k - количество заданных значений, при этом необходимо, чтобы выполнялось неравенство <. В выражении (7.1.3) Sш - уровень шумовых излучений, приводимый в п.4.20 формы N 1 ГКРЧ (см. рис.7.1).
    
   

Примечание 7.1.1

- Согласно правилам заполнения формы N 1 ГКРЧ значение S(), всегда равно минус 3 дБ, а значение S() - минус 30 дБ. Существование информации об указанных значениях является необходимым условием расчета КОП.
    

Рис.7.1. Параметры спектра излучения*

________________
    * Рисунок не приводится. - Примечание .
    

    
    Спектр излучения характеризуется вектором характеристических частот , элементы которого:
    

    .  (7.1.4)

    
    
    Модель приемника
    
    При моделировании избирательности приемников необходимо учитывать наличие в трактах приема помимо фильтров модемов целого ряда вспомогательных фильтров. Так в приемном тракте ЗС, как правило, содержатся входной фильтр усилителя высокой частоты (УВЧ) и два фильтра промежуточной частоты УПЧ-1 и УПЧ-2. В приемном тракте РРС содержатся входной фильтр УВЧ и один фильтр УПЧ. В некоторых случаях тракты РРС и ЗС могут иметь отличные от описанных конфигурации, так например, в тракте ЗС может появиться фильтр УПЧ-3, а в тракте РРС - фильтр УПЧ-2 и дополнительный входной фильтр.
    
    Аппроксимация избирательности фильтра УВЧ:
    

     , дБ                                                                                                                                (7.1.5)

    
    где - отстройка от центральной частоты фильтра УВЧ ; - заданные значения уровня пропускания УВЧ при заданных отстройках , приведенные в п.5.10-5.12 формы N 1 ГКРЧ (см. рис.7.2); (<); i= 1,2..k-1; k - количество заданных значений. Выражение (7.1.5) справедливо для k2, при k=1:
    
    , дБ,                              (7.1.5а)
    
    при k=0, то есть когда характеристики УВЧ не заданы, считается, что =0.
    
    Для ЗС центральная частота фильтра УВЧ располагается посередине полосы приема, ограниченной нижним Fверхним F пределами. В случае если полос несколько, центральная частота позиционируется либо посередине между нижним пределом первой полосы F и верхним пределом последней полосы F, либо для каждой полосы частот предусмотрен свой УВЧ, центральная частота которого зависит от нижнего и верхнего пределов этой полосы. На РРС центральная частота УВЧ совпадает с рабочей частотой приема каждого ствола (в каждом стволе индивидуальный УВЧ).
    
    Избирательность фильтра УВЧ характеризуется вектором характеристических частот , элементы которого:
    
    . (7.1.6)
    

    
Рис.7.2 Параметры УВЧ и УПЧ

    
    
    Аппроксимация избирательности каждого фильтра УПЧ:
    

,          (7.1.7)

    
    где - отстройка от центральной частоты фильтра УПЧ ; - заданные значения уровня пропускания УВЧ при заданных отстройках , приведенные в п.5.15-5.17 формы N 1 ГКРЧ (см. рис.7.2); i=1,2..k-1; k - количество заданных значений. Выражение (7.1.7) справедливо для k2, при k=1:
    
    , дБ,                                (7.1.7а)
    
    при k=0, то есть когда характеристики УПЧ не заданы, считается, что =0.
    
    И для ЗС, и для РРС условно считается, что центральная частота каждого УПЧ совпадает с частотой приема каждого ствола.
    
    Избирательность каждого фильтра УПЧ характеризуется вектором характеристических частот , элементы которого:
    
    . (7.1.8)
    
    Аппроксимация избирательности фильтра модема:
    
    , дБ, (7.1.9)
    
    где - отстройка от несущей частоты приемника (рабочей частоты приема), - необходимая полоса, определяемая классом принимаемого излучения (на рис.7.2 =38.4 кГц).
    
    Избирательность фильтра модема характеризуется вектором характеристических частот , элементы которого:
    
    .                                   (7.1.10)
    
    Примечание 7.1.2 - При наличии более подробной информации о фильтре модема аппроксимация его избирательность и вектор характеристических частот могут быть учтены по аналогии с фильтрами УПЧ или УВЧ.
    
    Примечание 7.1.3 - Согласно правилам заполнения формы N 1 ГКРЧ значения , всегда равны минус 3 дБ, а значения , - минус 30 дБ. Значения , рекомендуется выбирать равными минус 60 дБ.
    
    Избирательность приемного тракта Н() при описанной конфигурации может быть представлена в виде суммы:
    
    Н()=Н()+Н()+Н()+Н(), дБ.                                       (7.1.11)
    
    Дополнительные устройства в приемопередающих трактах
    
    При расчетах (КОП) необходимо учитывать спектральные характеристики устройств (фильтров), которые могут быть дополнительно введены в тракты приема и передачи РЭС. К таким устройствам относятся, например, фильтры верхних и нижних частот (ФВЧ и ФНЧ), избирательность которых может быть описана следующим образом:
    
    , дБ, , дБ,            (7.1.12)
    
    где - частота среза фильтра, K<0 - ослабление, вносимое фильтром.
    
    Спектральные характеристики всех дополнительных полосовых фильтров в трактах передачи и приема описываются с помощью аналогичных, например (7.1.7), выражений. Вектора характеристических частот и составляются по аналогии с (7.1.8).
    
    Таким образом, обобщенная спектральная характеристика передающего тракта и обобщенная избирательность приемного тракта описываются, соответственно, выражениями:
    
    , дБ,                                    (7.1.13)
    
    , дБ.                                (7.1.14)
    
    

7.2. Процедура расчета коэффициента ослабления помехи

    
    При расчетах считаются заданными характеристики ПРД - источника помехи и ПРМ помехи в объеме формы N 1 ГКРЧ, а именно:
    
    По ПРД:
    
    - рабочая частота ;
    
    - класс излучения;
    
    - спектральные характеристики излучения (значения спектральной плотности при заданных отстройках, см. также Примечание 7.1.1);
    
    - уровень шумовых излучений Sш, дБ;
    
    - спектральные характеристики фильтров дополнительных устройств.
    
    По ПРМ:
    
    - рабочая частота ;
    
    - частота приема соответствующего ствола ;
    
    - нижний и верхний пределы полосы (полос) приема F...F, F...F;
    
    - класс принимаемого излучения;
    
    - уровни пропускания при заданных отстройках и центральная частота фильтра УВЧ;
    
    - уровни пропускания при заданных отстройках и центральная частота фильтра УПЧ (УПЧ1 и УПЧ2);
    
    - спектральные характеристики фильтров дополнительных устройств.
    
    Все частоты и частотные отстройки задаются в одинаковых единицах, например в МГц.
    
    1. С помощью (7.1.4), (7.1.6), (7.1.8), (7.1.10) определяются элементы векторов характеристических частот: , , ( и при наличии двух УПЧ в тракте приема) и , соответственно. При наличии дополнительных фильтров в тракте передачи и/или приема определяются и/или .
    
    2. Определяется вектор j=1,2..n, значения элементов которого равны значениям упорядоченных по возрастанию частоты элементов векторов, найденных в п.1, включая все частоты срезов ФВЧ и ФНЧ (при их наличии). При этом все совпадающие элементы считаются одним.
    
    3. Определяется ширина и средняя частота интервалов (всего n-1), границами которых являются элементы вектора , следующим образом:
    
    ; /2.                        (7.2.1)
    
    4. Для каждого значения рассчитываются:
    
    - спектральная плотность мощности излучения S() (выражение (7.1.3));
    
    - избирательности и (при наличии дополнительных фильтров в тракте передачи);
    
    - обобщенная спектральная мощность излучения (выражение (7.1.13));
    
    - значение ;
    
    - относительная мощность излучения .
    
    5. Вычисляется нормированная мощность излучения для каждого j-го интервала согласно выражению:
    
    .                                                                   (7.2.2)
    
    6. Для каждого значения рассчитываются:
    
    - избирательность фильтра (выражения (7.1.5)-(7.1.5а));
    
    - избирательность фильтра УПЧ1 (УПЧ2) () (выражения (7.1.7)-(7.1.7а));
    
    - избирательность фильтра модема (выражение (7.1.9), также см. Примечание 7.1.2);
    
    - избирательность приемного тракта (выражение (7.1.11);
    
    - избирательности и (при наличии дополнительных фильтров в тракте приема);
    
    - обобщенная избирательность приемного тракта (выражение (7.1.14));
    
    - значение Y=10;
    
    7. Значение коэффициента ослабления помехи вычисляется согласно выражению
    
    , дБ.                                                        (7.2.3)
    
    

8. Процедуры анализа ЭМС РЭС ФС и ФСС

    
8.1. Исходные данные для анализа ЭМС

    
    Источниками исходных данных при анализе ЭМС между ЗС ФСС и РРС ФС являются базы данных по ЗС и РРС, содержащие информацию о соответствующих РЭС, а также географическая база данных с информацией о подстилающих поверхностях (рельефе местности и объектах морей).
    
    При расчетах используется следующая информация о каждом РЭС:
    
    - широта и долгота, град.;
    
    - азимут и угол возвышения направления основного излучения антенны, град.;
    
    - высота антенны над уровнем моря, км;
    
    - диаметр антенны, м;
    
    - максимальный коэффициент усиления антенны (для ЗС на прием и передачу), дБи;
    
    - *диаграмма направленности антенны (в вертикальной и горизонтальной плоскостях для различных видов поляризации);
    
    - полосы частот передачи и приема;
    
    - количество режимов работы;
    
    в каждом режиме работы РЭС для каждого задействованного в этом режиме передатчика считаются известными:
    
    - номинал рабочей частоты;
    
    - центральная частота ствола (для РРС совпадает с номиналом рабочей частоты),
    
    - класс излучения (указывается полное условное обозначение класса излучения в соответствии с Нормами 19-02 [32]);
    
    - ширина полосы излучения на уровнях: минус 3 дБ, минус 30 дБ и минус 60 дБ относительно нулевого уровня;
    
    - максимальная мощность излучения, дБВт;
    
    - уровень шумовых излучений, дБ;
    
    - глубина АРМ, дБ;
    
    - поляризация излучения (угол наклона вектора поляризации относительно горизонта);
    
    - затухание в антенно-фидерном тракте ПРД, дБ;
    
    - характеристики дополнительных устройств в тракте ПРД (избирательности и центральные частоты фильтров);
    
    в каждом режиме работы РЭС для каждого задействованного в этом режиме приемника считаются известными:
    
    - номинал рабочей частоты;
    
    - центральная частота ствола (для РРС совпадает с номиналом рабочей частоты);
    
    - класс принимаемого излучения (указывается полное условное обозначение класса излучения в соответствии с Нормами 19-02);
    
    - *характеристики избирательности фильтра модема: полоса пропускания на уровнях минус 3 дБ, минус 30 дБ и минус 60 дБ относительно нулевого уровня;
    
    - реальная чувствительность для каждого класса принимаемого излучения, дБВт;
    
    - защитное отношение к шумовой помехе для каждого класса принимаемого излучения, дБ;
    
    - характеристики избирательности фильтра УПЧ1: полоса пропускания на уровнях минус 3 дБ, минус 30 дБ и минус 60 дБ относительно нулевого уровня; центральная частота;
    
    - характеристики избирательности фильтра УПЧ2 (при его наличии): полоса пропускания на уровнях минус 3 дБ, минус 30 дБ и минус 60 дБ относительно нулевого уровня; центральная частота;
    
    - характеристики избирательности фильтра УВЧ: полоса пропускания на уровнях минус 3 дБ, минус 30 дБ и минус 60 дБ относительно нулевого уровня; центральная частота;
    
    - поляризация принимаемого излучения (угол наклона вектора поляризации относительно горизонта);
    
    - затухание в антенно-фидерном тракте ПРМ, дБ;
    
    - *характеристики дополнительных устройств в тракте ПРМ (избирательности и центральные частоты фильтров);
    
    - суммарная мощность помехи от действующих РЭС для каждого класса принимаемого излучения, дБВт;
    
    - запас на замирания на трассе полезного сигнала (трассе РРЛ или трассе ИСЗ-ЗС), ДБ.
_______________
    * - Необязательная характеристика.
         
     - Размерности всех величин, обозначающих частоты и полосы (отстройки), должны уточнятся внутри конкретных процедур расчета, в соответствии указанными в них исходными данными.
    
     - Рекомендуемый уровень.
    
     - При отсутствии информации характеристика по умолчанию принимается равной минус 3000 дБ.
    
     - При отсутствии информации характеристика по умолчанию выбирается в соответствии с данными табл.3.1а) или 3.1б).
    
    

8.2. Достаточные условия совместимости РЭС

    
    Достаточными условиями соблюдения ЭМС РЭС, то есть условиями, при выполнении которых нет необходимости анализировать совместимость РЭС, являются следующие:
    
    1) Расстояние между РЭС (рассчитывается по заданным координатам ЗС и РРС с помощью выражений (П1.1-П1.2)) превышает 1000 км.
    
    2) Полосы частот передачи одного РЭС не пересекаются с полосами приема другого РЭС и наоборот.
    
    Кроме этих общих условий, возможно наличие более частных достаточных условий совместимости РЭС, которые приводятся непосредственно в процедурах расчета.
    
    

8.3. Воздействие ЗС ФСС на РРС ФС

    
    Ниже приведена процедура анализа ЭМС, в которой в качестве источника и приемника помехи рассматриваются ЗС ФСС и РРС ФСС, соответственно. В качестве объекта воздействия рассматривается каждый ствол РРС.
    
    1. Если полосы частот (диапазоны) передачи ЗС не пересекаются с полосой (по уровню минус 30 дБ) УВЧ в тракте приема рассматриваемого ствола РРС, дальнейший анализ не проводится, а ЭМС выполняется.
    
    2. В каждом i-м режиме работы ЗС (i=1,2..k) рассчитывается максимальная эффективная мощность излучения каждого j-го канала P (j= 1,2..li), при этом:
    
    2.1. для каждого возможного класса излучения на канале j с одной стороны и приемного тракта рассматриваемого ствола РРС с другой стороны, с помощью процедуры Раздела 7 рассчитывается значение КОП, которое далее складывается со значением мощности излучения на канале j.
    
    2.2. P определяется как максимум ранее найденных в п.2.1 сумм.
    
    3. Рассчитывается максимальная эффективная мощность излучения каждого i-го режима ЗС Р:
    
    , дБВт.                                 (8.3.1)
    
    4. Рассчитывается максимальная эффективная мощность излучения ЗС P:
    
    , дБВт.                                      (8.3.2)
    
    5. В соответствии с центральной частотой ствола приема РРС из табл.3.1а) (см. также примечание к таблице) выбираются соответствующие значения процента времени "среднего года" р и запаса на замирания F.
    
    6. Для режима распространения Р1 с помощью процедуры расчета мощности помехи в малых процентах времени (Раздел 4), исходя из максимальной эффективной мощности излучения каждого j-го канала P, в каждом i-м режиме работы ЗС рассчитываются значения мощности помехи P(р).
    
    7. Для режима распространения Р2 с помощью соответствующей процедуры расчета мощности помехи (Раздел 5), исходя из максимальной эффективной мощности излучения каждого j-го канала P, в каждом i-м режиме работы ЗС рассчитываются значения мощности помехи P(р).
    
    8. Для каждого j-го канала в каждом i-м режиме работы ЗС проверяется выполнение Критерия 1, то есть выполнение неравенства (3.1), при этом в качестве значения мощности помехи, создаваемой каждым конкретным каналом, выбирается максимальное из пары полученных в п.6 и п.7 соответствующих значение P(р). Тем самым формируется список конфликтов "j-й канал передачи ЗС в i-м режиме работы ЗС - ствол приема РРС".
    

    9. Для режима распространения Р1 с помощью процедуры расчета мощности помехи в малых процентах времени (Раздел 4), исходя из максимальной эффективной мощности излучения каждого i-го режима Р, рассчитываются значения мощности помехи P(р).
    
    10. Для режима распространения Р2 с помощью соответствующей процедуры расчета мощности помехи (Раздел 5), исходя из максимальной эффективной мощности излучения каждого i-го режима Р, рассчитываются значения мощности помехи P(р).
    
    11. Для каждого i-го режима работы ЗС проверяется выполнение Критерия 1, то есть выполнение неравенства (3.1), при этом в качестве значения мощности помехи, создаваемой каждым режимом, выбирается максимальное из пары полученных в п.9 и п.10 соответствующих значение P(р). Тем самым формируется список конфликтов "i-й режим работы ЗС - ствол приема РРС".
    
    12. С помощью процедуры расчета медианного значения мощности помехи (Раздел 4), исходя из максимальной эффективной мощности излучения P, рассчитывается значение мощности помехи P(50%).
    
    13. Проверяется выполнение Критерия 2, для чего
    
    13.1. проверяется выполнение неравенства (3.2), в которое подставляется рассчитанное в п.12 значение P(50%). Несоблюдение (3.2) ведет к возникновению конфликта "передатчики ЗС - ствол приема РРС";
    
    13.2. проверяется выполнение неравенства (3.3), в которое подставляется суммарное значение мощности помехи от всех РЭС - потенциальных источников помех, включающее рассчитанное в п.12 значение P(50%). Несоблюдение (3.3) ведет к возникновению конфликта "группа РЭС - ствол приема РРС".
    
    Примечание 8.3.1 - Расчет мощности помехи в п.6, 7, 9, 10, 12 процедуры, проводимый согласно процедурам Разделов 4 и 5, ведется для единого значения рабочей частоты мешающего передатчика , выбираемого в соответствии с центральной частотой полосы излучения рассматриваемой ЗС.
    
    Результатом анализа является обозначение следующих конфликтов:
    
    по Критерию 1
    
    - "j-й канал передачи ЗС в i-м режиме работы ЗС - ствол приема РРС" (максимальное количество конфликтов определяется суммой количества каналов передачи во всех режимах работы ЗС - l1+l2+...+lk);
    
    - "i-й режим работы ЗС - ствол приема РРС" (максимальное количество конфликтов определяется количеством режимов работы ЗС - k);
    

    по Критерию 2
    
    - "передатчики ЗС - ствол приема РРС";
    
    - "группа РЭС - ствол приема РРС".
    
    

8.4. Воздействие РРС ФС на ЗС ФСС

    
    Ниже приведена процедура анализа ЭМС, в которой в качестве источника и приемника помехи рассматриваются РРС ФСС и ЗС ФСС, соответственно. В качестве объекта воздействия рассматривается каждый канал приема ЗС, характеризуемый заданной центральной частотой и заданным классом принимаемого излучения (далее по тексту раздела просто "канал приема ЗС").
    
    1. Если полосы частот (диапазоны) передачи РРС не пересекаются с полосой (по уровню минус 30 дБ) УВЧ в тракте приема рассматриваемого канала приема ЗС, дальнейший анализ не проводится, а ЭМС выполняется.
    
    2. Для каждого j-го из m+n стволов РРС рассчитывается эффективная мощность излучения P(j=1, 2..m+n), при этом:
    
    2.1. для каждого j-го ствола РРС с одной стороны и тракта рассматриваемого канал приема ЗС с другой стороны, с помощью процедуры Раздела 7 рассчитывается значение КОП.
    
    2.2. P определяется как сумма соответствующих пар значений коэффициента ослабления помехи и заданной максимальной мощности излучения в стволе j.
    
    3. В соответствии с центральной частотой полосы приема ЗС из табл.3.1б) (см. также примечание к таблице) выбираются соответствующие значения процента времени "среднего года" р и запаса на замирания F.
    
    4. Для режима распространения Р1 с помощью процедуры расчета мощности помехи в малых процентах времени (Раздел 4), исходя из найденных в п.2 значений P, рассчитываются значения мощности помехи P(р).
    
    5. Для режима распространения Р2 с помощью соответствующей процедуры расчета мощности помехи (Раздел 5), исходя из найденных в п.2 значений P, рассчитываются значения мощности помехи P(р).
    
    6. Для каждого j-го ствола РРС проверяется выполнение Критерия 1, то есть выполнение неравенства (3.1), при этом в качестве значения мощности помехи P(р), создаваемой каждым конкретным стволом, выбирается максимальное из пары полученных в п.6 и п.7 соответствующих значение P(р). Тем самым формируется список конфликтов "j-й ствол передачи РРС - канал приема ЗС".
    
    7. Рассчитывается мощность помехи для каждого i-го из режимов работы РРС P(р):
    
    , дБВт,                            (8.4.1)
    
где суммирование ведется по стволам, функционирующим в i-м режиме, а каждое значение P(р) формируется по аналогии с п.6.
    
    8. Для каждого i-го режима работы РРС проверяется выполнение Критерия 1, то есть выполнение неравенства (3.1), в которое подставляется полученное в п.7 соответствующее значение P. Тем самым формируется список конфликтов "i-й режим работы РРС - канал приема ЗС".
    
    9. С помощью процедуры расчета медианного значения мощности помехи (Раздел 4) для каждого j-го ствола рассчитывается значение мощности помехи P(50%), при этом в качестве мощности передатчика в процедуру расчета подставляется разность найденного в п.2 соответствующего значения P и глубины АРМ.
    
    10. Рассчитывается медиана мощности помехи для каждого i-го из режимов работы РРС P(50%):
    
    , дБВт,                                (8.4.2)
    
где суммирование ведется по стволам, функционирующим в i-м режиме.
    
    11. Рассчитывается максимальная мощность помехи, создаваемой передатчиками РРС в 50% времени, Р(50%):
    
    Р(50%)=max, дБВт.          (8.4.3)
    
    12. Проверяется выполнение Критерия 2, для чего
    
    13.1. проверяется выполнение неравенства (3.2), в которое подставляется рассчитанное в п.11 значение Р(50%). Несоблюдение (3.2) ведет к возникновению конфликта "передатчики РРС - канал приема ЗС";
    
    13.2. проверяется выполнение неравенства (3.3), в которое подставляется суммарное значение мощности помехи от всех РЭС - потенциальных источников помех, включающее рассчитанное в п.11 значение Р(50%). Несоблюдение (3.3) ведет к возникновению конфликта "группа РЭС - канал приема ЗС".
    
    Примечание 8.4.1 - Расчет мощности помехи в п.4, 5 и 9 процедуры, проводимый согласно процедурам Разделов 4 и 5, ведется для единого значения рабочей частоты мешающего передатчика , выбираемого в соответствии со средней частотой излучения стволов рассматриваемой РРС.
    
    Результатом анализа является обозначение следующих конфликтов:
    
    по Критерию 1
    
    - "j-й ствол передачи РРС - канал приема ЗС" (максимальное количество конфликтов определяется количеством стволов на РРС - m+n);
    
    - "i-й режим работы РРС - канал приема ЗС" (максимальное количество конфликтов определяется количеством режимов работы РРС - q),
    
    по Критерию 2
    
    - "передатчики РРС - канал приема ЗС";
    
    - "группа РЭС - канал приема ЗС".
    
    

Приложение 1

    
    
Определение геометрических характеристик для
наземных линий связи

    
    
    а) Исходные данные:
    
    - широта п.1, Ш, град.;
    
    - долгота п.1, Д, град.;
    
    - широта п.2, Ш, град.;
    
    - долгота п.2, Д, град.
    
    Перевод угловых величин из градусной меры в радианы проводится согласно выражению.
    
    На основании перечисленных исходных данных рассчитываются следующие величины.
    
    1. Длина дуги по поверхности Земли между п.1 и п.2:
    
    , рад,           (П1.1)
    
где
    
    2. Длина трассы между п.1 и п.2:
    
    , км.                                                                         (П1.2)
    
    3. Угол, дополняющий направление от п.2 к п.1 (от п.1 к п.2) до направления на север:
    

, град. (П1.3)

    
    4. Азимут направления от п.2 к п.1 (от п.1 к п.2):
    
    , град.                                               (П1.4)
    
    б) Исходные данные:
    
    - широта п.1, Ш, град.;
    
    - долгота п.1, Д, град.;
    
    - азимут направления из п.1, az , град.;
    
    - расстояние d км по поверхности Земли между п.1 и точкой на поверхности Земли вдоль азимута az, координаты которой необходимо вычислить.
    
    На основании перечисленных исходных данных рассчитываются значения широты Ш и долготы Д указанной точки:
    
    Ш=arcsin, град. (П1.5)
    
    , град. (П1.6)
    
    

Приложение 2

    
    
Диаграммы направленности антенн радиорелейных и земных станций

    
    
    Антенны РРЛ [Рек. МСЭ-Р F.699-5.]
    
    В случае, когда отношение диаметра d антенны к рабочей длине волны превышает 100, используется следующее выражение:
    
    , дБи,                (П2.1)
    
    Если отношение диаметра антенны к рабочей длине волны меньше или равно 100, то:
    
    , дБи,                (П2.2)
    
где - угол отклонения от оси ДН, градусы; G - максимальный коэффициент усиления, дБи; G=2+15lg(d/) - коэффициент усиления первого бокового лепестка, дБи,
    
    , град.                                                          (П2.3)
    
    , град.                                    (П2.4)
    
    В случае, когда известно только максимальное значение коэффициента усиления антенны, отношение диаметра антенны к длине волны оценивается следующим выражением:
    
    , дБ.                                                             (П2.5)
    
    Ширина главного лепестка ДН антенны может быть оценена как:
    
    , град.                                                                          (П2.6)
    
    или
    
    , град.                                                                    (П2.7)
    
    где в ГГц, d - в м.
    
    Антенны ЗС [Рек. МСЭ-Р SМ.1448.]
    
    В случае, когда отношение диаметра d радиорелейной антенны к рабочей длине волны превышает 35, должны использоваться следующие выражения:
    
    , дБи.          (П2.8)
    
    , дБи.                           (П2.9)
    
    , град.                                                                  (П2.10)
    
    , град.                                   (П.2.11)
    
    Для антенн ЗС справедливы выражения (П2.5)-(П2.7).
    
    

Приложение 3

    
    
Элементы векторной алгебры

    
    
    В декартовой системе координат вектора задаются следующим образом:
    
    V=
    
    Скалярным произведением двух векторов V·V называется произведение их модулей на косинус угла между ними
    
    
    
    Скалярное произведение выражается через координаты сомножителей следующим образом:
    
    
    
    Векторным произведением двух векторов называется вектор, направление которого перпендикулярно плоскости, в которой лежат эти два вектора, и который составляет с ними правую тройку. При этом модуль такого вектора равен:
    
    
    
    Координаты вектора, являющегося результатом векторного произведения, выражаются через координаты сомножителей:
    
    
    
    Смешанным произведением трех векторов V, V, V называется скалярное произведение вектора V на векторное произведение , то есть число . При вычислении смешанного произведения удобно пользоваться записью:
    
    =
    =
    
    

Приложение 4

    
    
Вычисление определенного интеграла вида

    
    
    Вычисление интеграла при x>x>0 осуществляется исходя из уравнения:
    
    ,                                                                      (П4.1)
    
где функция K(x, x) представляется следующим образом:
    

=
=        (П4.2)

    
где t=1/(1+0.3275911·x), а=0.254829592, а=-0.284496736, a =1.421413741, а=-1.453152027, а=1.061405429.
    
    При вычислении десятичного логарифма от рассматриваемого интеграла рекомендуется в случае больших значений пределов интегрирования х>20 использовать выражение:
    
            (П4.3)
    
    
    

   
Рис.П5.1. Карта районирования территории России и прилегающих территорий по параметрам распределения вертикального градиента диэлектрической проницаемости воздуха [22]

    
Таблица П5.1

    
    
Данные о значениях (летние месяцы) [22]

    
Рис.П5.2. Приморские зоны

    
Рис.П5.3. Климатический параметр k [20]

    
Рис.П5.4. Параметр интенсивности дождей

    
Рис.П5.5. Абсолютная влажность воздуха, г/м (лето)

    
    
Список использованной литературы

    
    1. МСЭ Регламент радиосвязи, выпуск 2001. Приложение 7 (WRC-2000) Метод определения координационной зоны вокруг земной станции в диапазоне частот от 100 МГц до 105 ГГц.
    
    2. Рек. МСЭ-Р SM.328-10. Спектр и полоса излучений.
    
    3. Рек. МСЭ-Р SM.337-4. Частотное и пространственное разнесение.
    
    4. Рек. МСЭ-Р Р.452-11. Процедура оценки интерференции между станциями расположенными на поверхности земли на частотах выше примерно 0.7 ГГц.
    
    5. Рек. МСЭ-Р 8.465-5. Эталонные диаграммы излучения антенн земных станций для использования при изучении вопросов координации и оценке помех в диапазоне частот от 2 до примерно 30 ГГц.
    
    6. Рек. МСЭ-Р Р.526-4. Распространение радиоволн за счет дифракции.
    
    7. Рек. МСЭ-Р S.580. Диаграммы излучения антенн земных станций, работающих с геостационарными спутниками.
    
    8. Рек. МСЭ-Р Р.620-5. Материалы по распространению радиоволн, необходимые при оценке координационных расстояний в диапазоне частот от 100 МГц до 105 ГГц.
    
    9. Рек. МСЭ-Р Р.676-5. Ослабление в атмосферных газах.
    
    10. Рек. МСЭ-Р Р.699-5. Эталонные диаграммы излучения антенн радиорелейных систем прямой видимости для использования при изучении вопросов координации и оценки помех в диапазоне частот от 1 до примерно 40 ГГц.
    
    11. Рек. МСЭ-Р F.758-2. Принципы разработки критериев совместного использования частот наземной фиксированной службой и другими службами.
    
    12. Рек. МСЭ-Р F.838-2. Модель удельного ослабления радиоволн в дожде, используемая в методах прогнозирования.
    
    13. Рек. МСЭ-Р Р.840-3.Ослабление в облаках и тумане.
    
    14. Рек. МСЭ-Р SM.1448. Определение координационной зоны вокруг земной станции в диапазоне частот от 100 МГц до 105 ГГц.
    
    15. МСЭ. Отчет 382-6. Определение координационной зоны.
    
    16. МСЭ. Отчет 569-4. Определение факторов распространения при решении проблемы помех между станциями на поверхности земли на частотах выше примерно 0.5 ГГц.
    
    17. МСЭ. Отчет 654-3. Методы расчета мощности помехи в соседних полосах и каналах.
    
    18. МСЭ. Отчет 724-2. Данные о распространении радиоволн, необходимые для определения координационных расстояний в полосе частот 1-40 ГГц.
    
    19. МСЭ. Отчет 882-2. Рассеяние осадками.
    
    20. Методика расчета статистических характеристик мешающих сигналов в диапазоне 60 МГц - 40 ГГц для географических и климатических условий различных регионов России. НИР "Помеха-2". М.: 1996.
    
    21. Методика расчета уровней мешающих сигналов в полосе частот 400 МГц - 20 ГГц. М.: ГКРЧ СССР, 1980.
    
    22. Методика расчета трасс аналоговых и цифровых РРЛ прямой видимости. Т.1, 2. НИИР. - М., 1987.
    
    23. Спутниковая связь и вещание. Справочник. / Под ред. Л.Я.Кантор. - М.; Радио и связь, 1997.
    
    24. Справочник по радиорелейной связи / Под ред. С.В.Бородича. - М.; Радио и связь, 1981.
    
    25. Справочник по радиолокации / Под ред. М.Сколника. М.; Сов. радио, 1976.
    
    26. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. Т.1, 2. - М.; Мир, 1981.
    
    27. Антипенко В.А., Василенко Г.О. Расчет коэффициента неготовности интервала радиорелейной линии связи, обусловленного воздействием дождей // Мобильные системы. - 2005. - N 2.
    
    28. Степаненко В.Д. Радиолокация в метрологии. - Л.; Гидрометеоиздат, 1973.
    
    29. Crane R.K. Bistatic scatter from rain // IEEE Trans. Ant. Propag. - 1974. - V.AP-22. N 2.
    
    30. Бородич С.В. ЭМС наземных и космических радиослужб. М.: Радио и связь, 1990.
    
    31. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. Вып.1. Общие вопросы ЭМС. / сост. Д.Р.Ж.Уайт. Сокр. пер. с англ. Под ред. А.И.Сапгира. М.: Сов. радио, 1977.
    
    32. Нормы 19-02. Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского применения. Москва, 2002.
    
    

Методика расчета электромагнитной совместимости земных станций
фиксированной спутниковой службы и радиорелейных станций
фиксированной службы гражданского назначения в полосах частот
совместного использования от 1 ГГц до 40 ГГц

    
    
Часть 2. Примеры расчета

    
Приложение А. Примеры расчета

    
    В данном Приложении рассмотрены примеры анализа ЭМС между РЭС фиксированной спутниковой службы и РЭС фиксированной службы, рабочие частоты которых расположены в полосах совместного использования указанных служб.
    
    В качестве РЭС ФСС рассматривается земная станция фиксированной спутниковой службы (далее по тексту просто "ЗС") с рабочими частотами передачи и приема в диапазонах 14 и 11 ГГц, соответственно.
    
    В качестве РЭС ФСС рассматриваются радиорелейные станции фиксированной службы с рабочими частотами в диапазонах 14-15 ГГц (далее по тексту просто "РРС-15") и 10-11 ГГц (далее по тексту просто "РРС-П"). При этом РРС-15 и РРС-11 территориально совмещены на одном объекте, а их антенны расположены на одном антенно-мачтовом сооружении. На РРС-15 применяется горячее резервирование с кратностью 1+1. РРС-11 работает по схеме 2+0.
    
    

А.1. Исходные данные

    
    Исходные данные для ЗС

    
    Карточка Формы N 1 ГКРЧ для рассматриваемой ЗС приведена на рис.А.1.1а-б).
    
    Общие исходные данные для ЗС приведены в табл.А.1.1.
    
    

Таблица А.1.1

    
    В каждом из двух режимов работы ЗС, условно названных 1 и 2, задействовано по одному стволу приемо-передачи, при этом в стволе имеется по три номинала рабочих частот приемо-передачи. В табл.А.1.2а) и б) приведены характеристики ЗС в указанных режимах работы. Из таблиц видно, что режимы работы ЗС отличаются только значениями номиналов рабочих частот приема и передачи внутри одного ствола.
    
    

Таблица А.1.2а)

    
    
Характеристики ЗС в режиме работы 1

    
    
Таблица А.12б)

    
    
Характеристики ЗС в режиме работы 2

    
    
    Исходные данные для РРС-15

    
    Карточка Формы N 1 ГКРЧ для РРС-15 приведена на рис. А.1.2а-б).
    
    Общие исходные данные для РРС-15 приведены в табл.А.1.3.
    
    В каждом из двух режимов работы РРС-15, условно названных "1" и "2", для приема и передачи задействован только один из стволов, другой ствол находится в "горячем резерве" и используется только при выходе из строя каких-либо резервируемых устройств (ПРМ, ПРД и т.д.) первого ствола. Стволы имеют ортогональную поляризацию. В табл.А.1.4а) и б) приведены характеристики РРС-15 указанных режимах работы.
    
    

Таблица А.1.3