Презентация "Распространение радиоволн" по физике – проект, доклад

Модели распространения радиоволн, методы предсказания напряжённости поля и потерь распространения, применяемые МСЭ-R Александр Васильев и Кевин Хьюз Международный союз электросвязи Бюро радиосвязи Департамент исследовательских комиссий

Международный союз электросвязи Центр повышения квалификации для стран Европы и СНГ, Киев, Украина

В каких случаях необходима оценка потерь распространения?

1. При проектировании и создании систем радиосвязи требуемый уровень сигнала? требуемая зона покрытия? время и период работы системы? требуемое качество?

2. Совместимость с другими системами и службами уровень мешающего сигнала (сигналов)? зона помех? период и время наличия мешающего сигнала? снижение качества обслуживания? Возможна ли совместная работа?!

Модели распространения и частотные диапазоны (1)

Модели распространения и частотные диапазоны (2)

Основные факторы, при оценке распространения радиоволн

1. Эффекты распространения, обусловленные подстилающей поверхностью и препятствиями на пути волны 2. Эффекты распространение в тропосфере: для чистой атмосферы 3. Эффекты распространение в тропосфере: для загрязнённой атмосферы 4. Эффекты распространение в ионосфере - частотно-зависимы

Изменчивость среды распространения

Климат в тропосфере Температура, давление, водяные пары Интенсивность дождя Покрытие облаками Изменения в ионосфере следовательно: зависят от места (региона) - климата, времени года, и в ряде случаев, времени дня/ночи (например: умеренный, тропический, экваториальный климат; лето, зима)

Исследовательская комиссия 3 (ИК-3) «Распространение радиоволн»

Задачи: Изучение природы распространения радиоволн в ионизированной и неионизированной среде, влияния осадков, эффекта преломления радиоволн и характеристики радио шума в целях усовершенствования радио систем. СТРУКТУРА (рабочие группы): РГ 3J - Основы распространения радиоволн РГ 3K - Распространение “пункт-зона” РГ 3L - Ионосферное распространение РГ 3M - Распространение “зона -зона” и «Земля-космос»

ИК 3 – «Распространение радиоволн» Ключевые вопросы

Создание и уточнение карт радиометеорологических параметров: климатических карт (осадков, водяных паров, и т.п.); карт коэффициентов преломления радиосигнала для различных территорий; карт проводимости земной поверхности, и т. д. Предсказание потерь распространения: для полезного сигнала и мешающих воздействий; на трассе Земля-космос; в локальных радио сетях; для сигналов служб радиовещания (в том числе цифрового) и подвижной связи.

Публикации ИК 3 (других ИК)

Рекомендации Справочники Отчёты Все публикации ИК подготавливаются на основе входных документов, направленных участниками данной исследовательской комиссии (Государствами-Членами МСЭ и организациями/предприятиями членами сектора МСЭ-Р), после обсуждения и одобрения на собрании ИК. Процедуры обсуждения, одобрения и принятии публикаций разрабатываются и утверждаются Ассамблеей радиосвязи.

ИК 3 – Распространение радиоволн. Справочники

Кривые распространения радиоволн по поверхности Земли Ионосфера и её влияние на распространение радиоволн Применение данных о распространении радиоволн для прогноза канала связи Земля-космос Распространение радиоволн систем наземной и подвижной связи в ОВЧ и УВЧ диапазонах частот По радиометеорологии ...

Рекомендации МСЭ-R Серия Р рекомендаций

1. Базовые рекомендации: Основы (например определения) Радиошум Эффекты распространения – влияние почвы, влияние препятствий Радиометеорология Ионосферные эффекты

2. Методы предсказание напряжённости поля: Методы предсказание для наземных трасс Методы предсказания для трасс Земля-космос Совместное использование частот, методы предсказания уровней помех и координация

Примеры рекомендаций МСЭ-R, относящихся к базовым понятиям: P.526 Распространение радиоволн за счёт дифракции P.833 Потери за счёт растительности P.835 Эталонные стандартные атмосферы P.676 Ослабление в атмосферных газах P.453 Индекс рефракции радиоволн: его формула и данные о рефракции P.837 Характеристики осадков, используемые для моделирования распространения радиоволн P.1240 Максимальная применимая частота (MUF) и предсказание линии

Рекомендации МСЭ-R Серии Р

Отражение радиоволн Рекомендация МСЭ-R P.526 «Распространение радиоволн за счёт дифракции»

Дифракция (отражение) от гладкой сферической Земли Дифракция обусловленная препятствиями и неровной поверхностью: Препятствия моделируемые клиновидными неоднородностями Теория Френеля Единичное гладкое препятствие Множественные препятствия multiple obstacles Проводящая клиновидная неоднородность

Преломление радиоволн Рекомендация МСЭ-R P.453 «Индекс рефракции радиоволн: его формула и данные о рефракции»

Формулы для расчёта индекса рефракции (искривление траектории волны, вызванные неоднородным строением тропосферы, главным образом по вертикали) для атмосферы Вертикальный градиент рефракции Оценка волноводных эффектов Цифровая карты с данными для расчёта индекса рефракции для различных времён года (доступны с ИНТЕРНЕТ страницы Исследовательской комиссии 3 по адресу: http://www.itu.int/ITU-R/software/study-groups/rsg3/databanks/troposph/index.html)

Моделирование осадков Рекомендация МСЭ-R P.837 «Характеристики осадков, используемые для моделирования распространения радиоволн»

Цифровые карты с указанием значений интенсивности осадков превышаемых в указанном проценте времени среднего года для всей поверхности Земли базируются на данных за 15 лет доступны с ИНТЕРНЕТ страницы Исследовательской комиссии 3 по адресу: http://www.itu.int/ITU-R/software/study-groups/rsg3/databanks/troposph/rec837)

Примеры Рекомендаций для предсказания напряжённости поля: P.533 Предсказание для ВЧ диапазона P.1546 Пункт-зона, 30-3000 МГц P.1238 В помещениях, 900 МГц-100 ГГц P.530 Наземные службы; прямая видимость P.618 Земля-космос (фиксированная спутниковая служба) P.681 Подвижная спутниковая служба P.452 Помехи на поверхности Земли, > 0.7 ГГц

Предсказание напряжённости поля в ВЧ диапазоне - Рекомендация МСЭ-R P.533 «Метод прогнозирования распространения радиоволн на ВЧ»

Входные данные Координаты пути частота (2-30 MГц) параметры системы месяц и год солнечная активность

Результаты Средне-месячные данные: максимально применимая частота (MUF) напряжённость на входе приёмника мощность на входе приёмника отношение сигнал/шум наименьшая применимая частота (LUF) базовая надёжность линии (BCR)

Программа REC533

Программа REC533 – компьютерная реализация Рек. МСЭ-R Р.533 для оценки распространения ВЧ ионосферных волн и эксплуатационных характеристик радиолиний в диапазоне 2-30 МГц Усиление антенны оценивается в соответствии с Рек. МСЭ-R BS.705 Применима для планирования систем, управления использованием частот и диагностики эксплутационных характеристик Доступна с ИНТЕРНЕТ страницы ИК 3 по адресу:

Пункт-зона Рекомендация МСЭ-R P.1546 «Метод прогнозирования на трассах пункт–зона для наземных служб в диапазоне частот 30-3000 МГц»

Используется для предсказание напряжённости поля для наземных радиовещательных и подвижных служб: расстояние 1 – 1 000 км различные проценты времени 1 - 50 % земля, море и смешенные пути предсказание как с использованием базы данных о поверхности так и без оной зависимость от изменений градиента рефракции для заданного региона

Трассы Земля – космос - Рек. МСЭ-R P.618 «Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, необходимые для проектирования систем связи Земля-космос»

Ослабление атмосферными газами Ослабление, деполяризация и рассеяние в гидрометеорах Пространственное разнесение терминалов Эффекты рефракции мерцание многолучевой приём изменение угла прихода луча (для негеостационарных спутников) Частотные диапазоны ~1-55 ГГц

Распространение радиоволн на наземных трассах - Рекомендация МСЭ-R P.452

Основные механизмы распространения: дифракция тропосферное рассеяние сверхрефракция и волноводное распространение рассеяние в дожде Частотные диапазоны 0.7- 30 ГГц

Дифракция и помехи в микроволновом диапазоне

Линия прямой видимости

Дифракция

Сверхрефракция, волноводные эффекты и помехи в микроволновом диапазоне

Линия прямой видимости с многолучевым приёмом

Волновод

Верхний слой отражение/рефракция

ИК МСЭ-Р на ИНТЕРНЕТЕ

Детальная информация о структуре ИК, Рабочих и Целевых группах, изучаемых вопросах, рекомендациях, входных документах и т. п. публикуется на странице МСЭ-R: http://www.itu.int/ITU-R/study-groups/index.asp

Распространение радиоволн Заключение

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН: Важная часть этапов разработки и планирования систем радиосвязи полезный сигнал совмещение служб Зависит о местоположения системы (например климата) Новые системы требуют новых подходов частоты геометрия 69 Рекомендаций МСЭ-R по распространению радиоволн 5 Справочников МСЭ-R по отдельным вопросам распространения радиоволн

Вопросы???