Proračun relativnog položaja radio stanica

Radio relejni sistemi su sistemi tipa tačka-tačka (eng. point-to-point) namenjeni za prenos govora i podataka sa jednog mesta na drugo. U našoj zemlji projektovanje radio-relejnih veza standardizovano je Uputstvom za projektovanje Zajednice JPTT, koje se u saglasnosti sa propisima Međunarodne telekomunikacione unije, Sektora za radiokomunikacije – ITU-R.

Proračun azimuta

Ulazni podaci:
– A(φ_A, λ_A), polarne geografske koordinate tačke A za koju se usvaja ona od dve koja je bliža polu, odnosno koja ima veću geografsku širinu.
– B(φ_B,λ_B), polarne geografske koordinate tačke B koja je dalja od pola.

Geografska širina je pozitivna na istoku a negativna na zapadu. Ugao u odnosu na pol i tačku B čiji je centar u A – α dat je sledećim izrazom:

Ugao u odnosu na pol i tačku A čiji je centar u B – β dat je sledećim izrazom:

 U prethodnim izrazima koristi se pozitivan predznak kada je tačka na severnoj zemljinoj polulopti, a negativni kada je na južnoj.

Proračun rastojanja između dveju tačaka

Ulazni podaci: A(φ_A, λ_A), i B(φ_B,λ_B), tačke predstavljene svojim polarnim geografskim koordinatama α i β, međurezultati iz prethodne tačke. Rastojanje između tačaka A i B predstavljeno je sledećim izrazom:

 Pozitivan predznak se uzima kada je tačka A na severnoj zemljinoj polulopti, a negativan kada je tačka A na južnoj polulopti.

Proračun ugla elevacije

 Ugao elevacije je onaj ugao u tački A, odnsno B koji zaklapa optički prava linija kroz ove tačke i tangenta na idealno zamišljenu krivinu zemlje u odnosnoj tački. Veličina uglova elevacija predstavljena je sledećim izrazima:

gde su:
h_A, h_B – nadmorske visine tačaka A, odnosno B,
d – prethodno ustanovljeno rastpojanje između tačaka A i B,
k – faktor refrakcije,
R₀ – poluprečnik Zemlje (6378 km).

Provera optičke vidljivosti i Frenelova zona

 Na osnovu podataka sa topografske karte ili digitalne topografske karte potrebno je nacrtati profil trase na grafikonu sa efektivnim poluprečnikom Zemlje:
R_eff=kR₀
gde su:
R₀ – stvarni poluprečnik Zemlje (6378 km),
k – faktor refrakcije (troposferski faktor)

 Vrednost faktora k je promenljiva (zavisi od godišnjeg doba, temperaturnih promena, nadmorske visine, dužine deonice, itd.). Srednja godišnja vrednost faktora k iznosi 4/3 za Evropu (za kopno) u uslovima standardne atmosfere. Korekcija zakrivljenosti Zemljine površine u zavisnosti od faktora k data je izrazom:

pri čemu važi da je vrednost k=4/3 i da su: y (m) – ordinata tačke P, d1 (km) – horizontalno odstojanje tačke P od tačke A, d2 (km) – horizontalno odstojanje tačke P od tačke B.

Tačke A i B predstavljaju relejne stanice. Tačka P predstavlja bilo koju tačku na zakrivljenosti Zemljine površine. Zakrivljenost Zemljine površine uzima se u obzir kod deonica iznad 10 km dužine. Kada je tačka na sredini deonice A-B (d1 = d2 = d/2), korekcija zakrivljenosti Zemljine površine je maksimalna i iznosi:

 pri čemu je za k = 4/3.

 Da bi postojao uslov vidljivosti potrebno je da h bude pozitivno (h>0) . Vrednosti H_a i H_b određuju se sa crteža profila deonice. Stvarne visine antena u tačkama A i B određuju se ispitivanjem uslova slobodnog prostiranja elektromagnetskih talasa. Ovaj uslov je ispunjen ako je I Frenelova zona potpuno slobodna (nijedna prepreka ne zadire u nju). Prva Frenelova zona (Frenelov elipsoid) crta se u odnosu na pravu liniju koja spaja centre antena u tačkama A i B. Poluprečnik elipsoida prve Frenelove zone, na ma kom mestu između tačaka A i B, dat je obrascem:

 gde su:
r (m) – poluprečnik prve Frenelove zone,
d1, d2, (km) – odstojanje posmetranog mesta od tačaka A i B,
d (km) – ukupno rastojanje između tačaka A i B,
λ (m) – poluprečnik prve Frenelove zone,
f (GHz) – frekvencija.

Poluprečnik prve Frenelove zone je najveći na sredini rastojanja A-B i dat je izrazom:

 U praksi se uvek računski proverava da li je slobodna I Frenelova zona između tačkaka A i B, proverom uslova klirensa između uslova vidljivosti h i poluprečnika I Frenelove zone r za prepreke na deonici. Ukoliko je h-r>0 uslov slobodnog prostiranja elektromagnetnih talasa u I Frenelovoj zoni je ispunjen. Ukoliko ovaj uslov nije ispunjen pristupa se optimizaciji visina antenskih stubova u tačkama A i B sve dok se isti ne ispuni.

Proračun kvaliteta digitalne RR veze

Pri proračunu kvaliteta digitalne RR veze potrebno je sračunati stavke navedene u tekstu koji sledi.

Slabljenje slobodnog prostora

Slabljenje elektromagnetskih talasa u slobodnom prostoru između antena (antene se smatraju izotropnim), koje se nalaze u dalekom polju, računa se, za određenu frekvenciju i dužinu deonice, iz jednačine:

A₀=92,4 + 20 logd + 20 logf

gde je:
A₀ – slabljenje elektromagnetskih talasa u slobodnom prostoru u odnosu na izotropni radijator,
d (km) – dužina deonice (rastojanje između predajne i prijemne antene)
f (GHz) – radna frekvencija,
D (m) – prečnik veće antene,
λ (m) – talasna dužina.

Ukupno slabljenje deonice

Ukupno slabljenje deonice At predstavlja zbir slabljenja slobodnog prostora i svih ostalih slabljenja:

A_t=A₀ + A_ost

 pri čemu A_ost uključuje:
– slabljenje talasovoda (vodova),
– slabljenje RF filtara,
– slabljenje umetnog oslabljivača koji se ubacuje u predajni lanac kod kraćih deonica,
– slabljenje brenčinga na predaji i prijemu (gde su uključena slabljenja feritnih izolatora cirkulatora),
– razna druga slabljenja (koja nisu ista na svakoj vezi, npr. slabljenje raznih krivina talasovoda, prelaza sa pravougaonih talasovoda na fleksibilne i dr), kao i
– toleranciju slabljenja od 1 dB po deonici koja treba da uzme u obzir greške unete proračunom i raznim pretpostavkama.

Dobitak antena i mikrotalasnih reflektora

 Dobitak antena se uzima iz kataloga proizvođača ili se računa na osnovu prečnika antene. Dobitak antene treba računati na sredini frekvencijskog opsega. Ukoliko su antene opremljene zaštitnikom tada od dobitka antene treba oduzeti njegovo slabljenje. Pod ukupnim dobitkom antena G_u(dB) podrazumeva se zbir dobitaka antena na deonici pri čemu je oduzeto slabljenje zaštitnika antena (ukoliko postoji). Dobitak paraboloidne antene G(dB) u odnosnu na izotropni radijator antene se može izračunati iz:

G=17,8 + 20log D + 20log f   (dB)

 gde je D(m) – prečnik otvora parabolidone antene i f(GHz) – frekvencija.

Slabljenje između predajnika i prijemnika

Pod slabljenjem između predajnika i prijemnika podrazumeva se razlika ukupnog slabljenja A_t i ukupnog dobitka antena G_u (dB) .

A = A_t – (G_u + G_r ) (dB)

Izlazna snaga predajnika

Izlazna snaga predajnika Piz (dBm) – kataloški podatak.

Nivo RF signala na ulazu prijemniika (bez fedinga)

Nivo RF signala na ulazu u prijemnik (bez fedinga) dobija se kao razlika izlazne snage predajnika Piz (dBm) i slabljenja između predajnika i prijemnika A(dB).

P_ul = P_iz – A (dBm)

Faktor pojave fedinga

Faktor pojave fedinga usled višestrukog prostiranja izračunava se iz formule:

Po = kQf^Bd^c

(Ovaj izraz važi da dubine fedinga veće od 15 dB, za frekvencije od 2 do 37 GHz i za deonice dužine 10-100 km) gde je:

K – faktor koji uzima u obzir uticaje klime i terena,
Q – faktor koji uzima u obzir efekte na trasi koji su drugačiji od uticaja koje izazivaju frekvencija f i dužina deonice d,
f – frekvencija u GHZ,
B – 1,
d – dužina deonice (km)
C – 3.

 Proizvod faktora KQ bira se u zavisnosti od sledeća tri slučaja: 1) morska obala, jezera, močvarni krajevi, 2) ravničarski krajevi i umereno brdovit teren i 3) visoke planine.