Рекомендация № МСЭ-R P.525-2 Международного союза электросвязи

«Расчет ослабления в свободном пространстве»

(Принята 01.08.1994 Ассамблеей радиосвязи МСЭ)

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЮЗ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R P.525-2 <*> РАСЧЕТ ОСЛАБЛЕНИЯ В СВОБОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

(1978-1982-1994)

---

<*> 3-я Исследовательская комиссия по радиосвязи внесла в 2000 году в настоящую Рекомендацию редакционные поправки в соответствии с Резолюцией МСЭ-R 44.

Ассамблея радиосвязи МСЭ,

учитывая,

a) что распространение радиоволн в свободном пространстве является основным эталонным понятием в радиотехнике,

рекомендует,

1 чтобы для расчета ослабления в свободном пространстве использовались методы, изложенные в Приложении 1.

Приложение 1

1. Введение

Поскольку распространение радиоволн в свободном пространстве часто используется как эталонное понятие в других текстах, в данном Приложении приведены соответствующие формулы.

2. Основные формулы для линий электросвязи

Расчеты, связанные с распространением радиоволн в свободном пространстве, можно провести двумя различными способами, каждый из которых применяется к определенному типу служб.

2.1. Линии связи пункта с зоной

Если имеется передатчик, обслуживающий несколько приемников, размещенных по закону случайного распределения (радиовещание, подвижная служба), то в точке, расположенной на некотором соответствующем расстоянии от передатчика, поле рассчитывается по формуле:

e = \frac{\sqrt{30p}}{d} ,(1)

где:

e: среднеквадратичное значение напряженности поля (В/м) (см. Примечание 1)

p: эквивалентная изотропно излучаемая мощность (э.и.и.м.) передатчика в направлении рассматриваемой точки (Вт) (см. Примечание 2)

d: расстояние от передатчика до рассматриваемой точки (м).

Уравнение (1) часто заменяется уравнением (2), в котором используются практические единицы:

e_{\text{мВ}/\text{м}} = 173 \frac{\sqrt{p_{\text{кВт}}}}{d_{\text{км}}} .(2)

Для антенн, работающих в условиях свободного пространства, симомотивную силу можно рассчитать путем перемножения e и d в уравнении (1). Она измеряется в вольтах.

Примечание 1. — Если волна является эллиптически поляризованной и нелинейной и если составляющие электрического поля вдоль двух ортогональных осей обозначены как ex и ey, то левую часть уравнения (1) следует заменить на \sqrt{e_{x}^{2} + e_{y}^{2}} \cdot e_{x} , и ex можно рассчитать, только если известно осевое отношение. В случае круговой поляризации e следует заменить на e \sqrt{2} .

Примечание 2. — В том случае если антенны расположены на уровне земли и работают на относительно низких частотах при вертикальной поляризации, обычно рассматривается излучение только в верхнем полупространстве. Это должно учитываться при определении э.и.и.м. (см. Рекомендацию МСЭ-R P.368).

2.2. Линии связи пункта с пунктом

Для линии связи пункта с пунктом ослабление в свободном пространстве между изотропными антеннами, называемое также основными потерями передачи в свободном пространстве (обозначения: Lbf или A0), целесообразно рассчитывать следующим образом:

L_{bf} = 20log(\frac{4\pi d}{\lambda})\text{дБ},(3)

где:

Lbf: основные потери передачи в свободном пространстве (дБ)

d: расстояние

\lambda : длина волны, и

d и \lambda выражены в одинаковых единицах.

Уравнение (3) можно также записать, используя вместо длины волны частоту.

Lbf = 32,4 + 20 log f + 20 log d дБ, (4)

где:

f: частота (МГц)

d: расстояние (км).

2.3. Соотношения между характеристиками плоской волны

Существуют также соотношения между характеристиками плоской волны (или волны, которую можно считать плоской) в точке:

s = \frac{e^{2}}{120\pi} = \frac{4\pi p_{r}}{\lambda^{2}} ,(5)

где:

s: плотность потока мощности (Вт/м2)

e: среднеквадратичное значение напряженности поля (В/м)

pr: мощность (Вт), излучаемая изотропной антенной, расположенной в этой точке

\lambda : длина волны (м).

3. Основные потери передачи в свободном пространстве для радиолокационной системы (обозначения: Lbr или A0r)

Радиолокационные системы представляют собой особый случай, поскольку сигнал испытывает потери при распространении как от передатчика до цели, так и от цели до приемника. В случае радиолокаторов, использующих общую антенну и для передатчика, и для приемника, основные потери передачи радиолокатора в свободном пространстве, Lbr, можно записать следующим образом:

L_{br} = 103,4 + 20logf + 40logd - 10log\sigma\text{дБ},(6)

где:

\sigma : поперечное сечение радиолокационной цели (м2)

d: расстояние от радиолокатора до цели (км)

f: частота системы (МГц).

Поперечное сечение объекта, являющегося радиолокационной целью, представляет собой отношение общей изотропной эквивалентной рассеиваемой мощности к плотности потока падающей мощности.

4. Формулы перевода

На основе распространения радиоволн в свободном пространстве можно использовать следующие формулы перевода:

Напряженность поля при заданной изотропно излучаемой мощности передатчика:

E = Pt — 20 log d + 74,8. (7)

Мощность, подводимая к изотропной антенне приемника при заданной напряженности поля:

Pr = E — 20 log f — 167,2. (8)

Основные потери передачи в свободном пространстве при заданной изотропно излучаемой мощности передатчика и напряженности поля:

Lbf = Pt — E + 20 log f + 167,2. (9)

Плотность потока мощности при заданной напряженности поля:

S = E — 145,8, (10)

где:

Pt: изотропно излучаемая мощность передатчика (дБ(Вт))

Pr: мощность, подводимая к изотропной антенне приемника (дБ(Вт))

E: напряженность электрического поля (дБ(мкВ/м))

f: частота (ГГц)

d: протяженность радиотрассы (км)

Lbf: основные потери передачи в свободном пространстве (дБ)

S: плотность потока мощности (дБ(Вт/м2)).

Заметим, что из уравнений (7) и (9) можно получить уравнение (4).

---