Оценка частотно – энергетических характеристик системы

 

Исходя из полученных требований к отношению сигнал/шум, определим оптимальные значения мощностей передатчиков Р и ПО. Для расчета трассы используем программу расчета частотно-энергетических характеристик декаметрового сигнала «Трасса», реализованную на языке Turbo-Pascal. Этот комплекс позволяет проводить расчеты диапазона частот и напряженности поля ионосферного радиосигнала и атмосферных помех на трассах произвольной протяженности и произвольной ориентации, в том числе авроральных.

Процедура расчета базируется, с одной стороны, на детальной модели узловых параметров ионосферы, включающей обширную базу данных, применяемую при составлении «Месячных прогнозов МПЧ», и, с другой стороны, на результаты многолетних измерений характеристик сигналов на сети связных радиолиний, измерений методом наклонного и возвратно-наклонного зондирования, измерений кругосветных сигналов.

Для расчетов параметров ионосферы в произвольных точках трассы в описываемый комплекс включены процедуры преобразования сферических, в том числе магнитных, координат.

При расчетах напряженности поля сигнала учитываются расходимость и фокусировка, поглощение в среднеширотной и авроральной ионосфере, влияние длины скачка и горизонтальных градиентов на максимально применимую частоту, ослабление на частотах выше максимальной применимой, дополнительное поглощение в слое F2 и на поверхности земли.

Комплекс программ включает процедуры оценок углов прихода сигнала в угломестной плоскости для горизонтально однородной ионосферы.

После запуска основного файла «prog2», программа просит сообщить режим вывода результатов счета и ввода исходных данных (координаты приемника и передатчика сигнала, либо координаты одной точки и ориентации трассы относительно этой точки). Далее вводятся координаты приемника и передатчика сигнала, число Вольфа (солнечная активность) и месяц.

Программный пакет «Трасса» не позволяет сохранять полученный в ходе работы графический материал, поэтому для сохранения графиков использовалась вспомогательная программа-эмулятор «DOSbox» версии 0.72. Она позволяет запускать DOS-приложения в оконном режиме и делать снимки экрана в формате png. После запуска основного файла dosbox.exe, появляются два диалоговых окна. В первом окне в командной строке вводится команда установки виртуального диска с указанием места расположения папки с рабочей программой. После этого создаётся виртуальный диск, и дальнейшая работа ведётся на нём. Навигация осуществляется с помощью стандартных команд DOS. Снимки экрана делаются в процессе работы нажатием клавиш Ctrl+F5 и автоматически помещаются в папку программы dosbox - capture.

В стандартной настройке программа расчета напряженности поля сигнала формирует три графика суточной зависимости расчетных параметров по мировому (UT) времени, снабженных заголовком.

В заголовке указаны:

- «1:», «2:»- координаты передатчика и приемника;

- «Азимут на 1, 2»- азимуты из каждой точки на другую;

- «Дальность»- протяженность трассы;

- «Вольф»- солнечная активность;

- «Kp»- планетарный индекс магнитной активности;

- «Месяц»- номер месяца.

На первом графике (а) приведены зависимости МПЧ, характеризующие трассу:

- «Е» - МПЧ для скачковых Е-мод;

- «F2» - МПЧ для F2-мод;

- «Fopt» - оптимальная по максимуму напряженности поля частота

- «Fwork» - рабочая (для двухчастотного режима) частота.

На втором графике (б) приведены зависимости напряженности поля сигнала – «S», на оптимальной – «opt» и рабочей частоте – «work», уровень атмосферных помех – «N» в полосе 1 кГц для этих частот в единицах дБ на мкВ/м для излучаемой мощности 1 кВт и изотропных антенн.

На третьем графике (в) приведены углы прихода сигнала на рабочей частоте и верхние границы диапазона углов приема для E и F мод.

Предварительные расчеты с помощью данного программного пакета показало, что результаты для прямой и обратной трасс идентичны. Например, для трасс Земля Франца - Иосифа – Иркутск (Рис. 4а) и Иркутск – Земля Франца - Иосифа (Рис. 4б). Поэтому далее будут производиться вычисления только для одного направления.

 

а)

б)

Рис. 4. Результаты работы программы «Трасса»