دانلود مقاله انتقال موج رادیو

انتقال موج رادیو

مقدمه

مطالعه انتقال انرژی در بسامد رادیو از یک نقطه (انتقال دهنده) به نقطه دیگر( در یافت کننده) انتقال موج رادیو نامیده می شود.

امواج رادیویی بخشی از طیف الکترومغناطیسی وسیعی هستند که ازبسامدهای خیلی پایین توسعه می یابند این بسامدها بوسیله قدرت الکتریکی تولید می شود و براحتی با بسامدهای  بینهایت زیاد پرتوی منظم افزایش می یابند.

بین این دو نقطه بی انتها باندهای بسامد برای استفاده های روزانه وجود دارد.

بسامدهای رادیو در سیستم هایی برای تولید صداهای شنیدنی.

بسامدهای رادیو- نور مادون قرمز و ماوراء بنفش و اشعه x استفاده می شود.

تمام امواج الکترومغناطیس بدون توجه به بسامد با همان سرعت منتقل می شوند.

نور در موج الکترومغناطیسی و سرعت انتقال به سرعت نور اشاره دارد (C) سرعت نور در خلأ 108×3m/sec است.سرعت هر موج به فاصله متوسط آن بستگی دارد اما برای سادگی معمولاً سرعت در خلأ را در نظر می گیرند.

بسامد موج با تعداد چرخشی در هر ثانیه یا هرتز(HZ)تعریف می شودکه به طول موج X ارتباط دارد و به این صورت بیان می شود.

c/x=f.

شکل 1- 1.

2

ردیف هایی با باندهای مختلف با طیف الکترومغناطیسی در بسامد و طول موج را نشان می دهد.

معمولاً بسامد رادیو در بخش زیری طیف الکترو مغناطیسی بسامدهای اشعه ماوراء بنفش قرار         می گیرد.

در حال حاضر حد بالایی بسامدهای رادیویی تقریباً GHZ100 است .

در طیف بسامد رادیو باندهایی از بسامد وجود دارد که به منظور انتقال رادیویی اختصاص دارد.

روش ها و          بخش های زیر در باندهای طیف بسامد رادیو بکار می روند.

تقسیمات بسامد باند AM شامل بسامد متوسط (MF) KHZ300 تا 3 MHZ است.

بسامدهای  باند FM و بخش باند TV حاوی باند VHF است که از 30MHZ به 300MHZ توسعه           می یابد.

بقای تقسیمات TV شامل باند UHF از MHZ300 به GHZ3 است.

تقسیمات برای خدمات کمکی انتشار رادیویی مثل دستگاه انتقال صدای گرامافون متحرک- استادیو یا اتحالات انتقال دهنده- ایستگاه تقویت ITES, MDS- intercity که با باندهای SHF, UHF-VHF-MF(بیشترین بسامد بالا) پراکنده می شوند.

نمودار 1-1.

2 بعضی از تقسیمات طراحی اند.  را در منطقه انتقال رادیویی نشان می دهد.

برای خدمات کمکی تقسیمات از یک زمان به زمان دیگر تغییر می کنند  همانطور که نیازهای مختلف مناطق برای بسامدهای رادیویی تغییر می کند و تکنولوژی برای تجهیزات اصلاح می شود.

انتقال کمیت: انرژی که در یک انتقال دهنده ساتع می شود ممکن است مسافتهای مختلفی را طی کرده باشد تا ما آن را دریافت کنیم.

مسیر موج رادیو به چند عامل بستگی دارد این عوامل شامل : بسامد – نوع آنتن و ارتفاع آن- شرایط جوی زمین.

امواج زمینی همان امواج رادیویی هستند که فقط از سطح زمین انتقال می یابند.

گرچه تمام امواج رادیویی چند موج زمینی ترکیب کننده دارند چون زمین به طور متوسط یک محیط قابل انتقال است ولی آن شدیداً امواج رادیویی را تضعیف می کند (نازک می کند).

این تضعیف با بسامد افزایش می یابد پس این نوع انتقال فقط برای بسامدهای زیر MHZ30 مفید است .

جو زمین برای انجام یک فاصله کافی زمین را ترجیح می دهد چون زمین یک مخابره واسطه است.

همانطور که در شکل 2-1.

2 توضیح داده شده جو شامل چند لایه مختلف است.

 تروپوسفر لایه ای است که از سطح زمین تا Km16 بالای زمین ادامه دارد.

این لایه روش اصلی انتقال بسامدهای بالای MHZ30 است و انتقال از طریق این لایه به شرایط آب و هوایی بستگی دارد.

لایه بعدی استراتوسفر است که تا 40 Km بالای زمین ادامه دارد این لایه اثر زیادی روی انتقال امواج رادیویی ندارد.

یونسفرتاKm400 بالای سطح زمین ادامه دارد.

این منطقه مسئول محیطی است که هوا به اندازه کافی یونیزه شده است.

بیشتر به وسیله اشعه ماوراء بنفش خورشید امواج رادیویی زیر MHZ30 را منعکس یا جذب می کنند.

یونوسفر دائماً تغییر می کند و معمولاً حاوی لایه های جزئی زیر است.

1) لایه O .

این لایه در ارتفاع km 50 تا km 90 وجود دارد و در طول ساعات روشن روز بوجود می آید .

تراکم الکترون مستقیماً به بزرگی زاویه خورشید بستگر دارد.

این لایه امواجی که بسامدهای بالا و متوسطی دارند را جذب می کند.

 2) لایه E.

این لایه در ارتفاع km110 وجود دارد و برای انتقال امواج با بسامد متوسط در زمان شب مهم است.

یونیزاسیون این لاتیه کاملاً به زاویه بزرگی خورشید بستگی دارد.

در زمانهای       بی نظم خاصی مثل زمانهای ابری ممکن است یونیزاسیون زیاد اتفاق نیفتد.

این مناطق به عنوان sporqrdic E معروف است و گاهی اوقات مانع از امواجی که به لایه E نفوذ کرده اند و           می خواهندلایه های بالاتربروند می شوند.لایه sporqrdic E در طول تابستان و زمستان رایج است.

این لایه در طول تابستان در طولانی ترین زمان تشکیل می شود از ماه می تا آگوست و در زمستان فقط در ماه دسامبر وجود داردر ماه های میانه تابستان زمانی که تراکم الکترون در بالاترین سطح آن است نشانه های TV در باند VHF در مسافت های بیش از 100 یا 1000 کیلیومتری منتقل     می شود.

3) لایه 1F .

این لایه در ارتفاع 175 تا 200 کیلومتری و فقط در طول روز به وجود می آید امواجی که به لایه E نفوذ می کنند به این لایه نیز نفوذ می کنند و با لایه 2F منعکس می شوند.

این لایه جذب اضافی امواج را شروع می کند.

4) لایه 2 F.

این لایه در بالای مرزهای جو (250 تا 400 km) و درتمام مدت وجود دارد.

گرچه ارتفاع و تراکم الکترون با تغییر شب و روز- فصل ها و چرخه های لکه های خورشیدی تغییر              می کند.

در طول شب لایه 1F با 2F واقع در 300 کیلو متری ترکیب می شود.

علاوه بر این کاهش لایه های D,E در شب باعث می شود که تراکم و صدا بیشتر از روز باشد.

انتقال فضای آزاد

برای ارزیابی و مقایسه انتقال امواج رادیویی در شرایط مختلف موسوم است که یک استاندارد مرجع بوجود آوریم.

این استاندارد اتلاف امواج منتقل شده در فضای آزاد بین دو آنتن دلخواه را محاسبه می کند .

ساده ترین حالت ارزیابی تابش ساتع شده از یک منبع ایزوتروپیک است: یک انتن دلخواه انرژی را با تراکم یک نواختدر تمام مسیر ها می تاباند.

آنتن ایزوتروپیک  به منبع نور مثل شمع شباهت دارد.

تراکم انرژی به طور متناسبی با تراکم  مربع فاصله از منبع متفاوت است.

قدرت تغییر هر واحد( 2w/m ) Pa دریک فاصله (m)d ازاتلاف آنتن ایزو تروپیک آزاد وتابش قدرت Pt(w) به این روش بدست می آید:    1)                                      2 d π4Pa = Pt/

2 d π4 سطح دایره درفاصله d(m) از منبع است.

قدرت موجود ازاتلاف آنتن آزاد Pr از قدرت متغییر هر واحد(Pa ) ومنطقه روزنه مؤثر آنتن دریافت (Ae ) تولید می شود.

این منطقه به استفاده از آنتن ارتباط دارد وبه این طریق بیان می شود.   2)                                         π 4/2Ae= Gλ منطقه روزنه وفواید آن برای آنتن مخصوص درچاپ ششم کتاب جیبی مهندسی MAB صفحه 121 دیده می شود.

دراتلاف آنتن ایزوتروپیک آزاد 1= G اتلاف انتقال فضای آزاد اصلی اینگونه تعریف می شود:  3)                                                                      2(λ/2 d π4 Lbf = Pt / Pr = (           

Dو λهمان واحد های قبلی هستند این معادله درشکل عادی تر دوباره نوشته شده است.

4)                                                                               log(d)     20+ log(F)20+44/32Lbf =

F بسامد مگاهرتز وd فاصله بین آنتن ها درکیلومتر است.

درمعادله بالا اتلاف آنتن آزاد دلخواه مورد نطر است.

درسیستم های واقعی جهانی استفاده از آنتن یک عامل مهم است.

اتلاف انتقال L با استفادده ازآنتن ترکیب می شود وبه این صورت تعریف می شود.

5)                                                                                           L=Lbf – (Gt – Gr + Ld)  

دراین معادله Gt وGr آنتن فضای آزاد هستند که با توجه به ایزو تروپیک به ترتیب برای انتقال ودریافت آنتن مورد استفاده قرارمی گیرند.

Ld روزنه اتلاف اتصال واسطه یا اتلاف اتصال دو قطبی بین آنها ست .

مقدار Db,Ld o صفر است.    

درزمان انتقال ودریافت آنتن همان دو قطبی را دارد.

با توجه به منطقه اصلی پوشش ایستگاه انتقال رادیویی معیارها را بیشتر با واحدهایی ازمیدان قوی بیان می کنند.

میدان قوی (RMS ) مربع متوسط ریشه (v/m)E درجایی که تراکم قدرت موج را (w/m2 )Pa داریم به این طریق بدست می آید.  6)                                  dPaπ E=   12.

π 12 impedence فضای آزاد است.

میدان قوی به قدرت موجود از اتلاف آنتن ایزوتروپیک آزاد ارتباط دارد با ترکیب معادله 1-3و6 این معادله را بدست می آید.

7)                                                                               Pr/λ2                        2π.E= 48  

نوع مفید تر میدان فضای آزاد با واحدهای لگاریتمی بالای یک میکروولت در متر بیان می شود دراین حالت F درمگاهرتزو2P بیشتر ازkm 1 است.

8)                                                                   E=(dBu)= 1.7/2+Pr+2.log(F)dBu  

میدان الکتریکی با انتقال قدرت تابیده شده(w) Pt درفاصله d(m) درفضایی آزاد تولیدمی شود که از معادلات 1-3و6 مشتق شده است.  9)                                                     E= 3.p+/d2

درواحدهای لگاریتمی 1p دردسیبل بالای یک کیلو وات (dBk ) بیان می شود d درکیلومتر است  وآنتن انتقال دردسیبل های ایزومتروپیک بیشتر ازGt استفاده می کند.

10)                                                                   E(dBu)=1.5+Pt+G1-20log(d)

با استفاده ازهمان واحدها میدان قوی E(dBu) برای محیط های بدون فضای آزاد به انتقال اصلی ارتباط دارد.  11)                                                              137+20log(f)+Pt+Gt-E=Lb(Db)

این معادلات برای توصیف خصوصیات انتقال شکل گرفته اند.

گرچه آنها درعوامل دنیای واقعی محاسبه نمی شوند.

به اندازه کافی سیستم رادیویی واقعی توضیح داده شده است.

اتلاف اضافی باید معادلات مشتق شده فضای آزاد بالا اضافه شود.

وجود زمین: زمانی که آنتن های دریافت و انتقال روی زمین قرار می گیرند انتقال امواج رادیویی از مدلهای فضای آزاد موجود در بالای زمین تغییر می کند.

امواج رادیویی که به زمین نفوذ کردند بخش از آنها جذب می شود و بخشی از آنها منعکس شده یا جذب شده به بسامد و پایداری زمین بستگی دارد: انتقال و نفوذ پذیری الکتریکی.

انتقال روی سطح زمین

در شکل 3-1.

2

 موقعیت هندسی انتقال دلخواه بین دو آنتن روی سطح زمین نشان داده شده است.

این هندسه برای آنتن هایی که بدقت تعیین محل شده اند معتبر است تا جاییکه منحنی زمین یک عامل نیست حتی آنقدر از هم دور هستند که انرژی ممکن است به عنوان یک سطح موج شرح داده شودو نظریه پرتو به کار برده می شود.

مجموع پرتوهای کوچک Φ معتبر است و شایسته چند توضیح اضافی است.

واحد Ed میدان الکتریکی فضای آزاد استکه در فاصله d(m) با پرتو مستقیم تولید می شود.

[R]وR Φ بزرگ و مرحله ای از امواج رادیویی – موج دو قطبی و انحنای زمین دارد.

بزرگی ضریب انعکاس بین 1+و1- متغیر است.

ضریب انعکاس و تأثیرات طراحی شده متغیرهای تغییر یافته از معادله مشتق می شود و خاننده برای مطالعه بعدی به این اشاره می کند.

         ∆Φ  مرحله تأخیر به دلیل راه طولانی تر است که باید بوسیله موج منعکس شده گرفته شود.

13)                                                                                                                      dλ/2h1hπ4= ∆Φ 

فرض کنید زمین به سطح صاف بزرگی نزدیک می شود که به این طریق بیان می شود:

14)                                                                                                    ( dλ/2h1hπ2Ed sin(2E=

چند حالت خاص از این معادله گرفته می شود.

حالت1)                                                                                         E=0             2/ λ   h1h2=d                     

حالت 2)                    E=2Ed                                                   4/ λ   h1h2=d

حالت 3)                                                                          E=Ed          12/ λ   h1h2=d           

بنابراین با توجه به ارتفاع آنتن فاصله وطول موج ممکن است میدان دریافت کننده کاملاً حذف شود یا بزرگی موج دو برابر قدرت میدان شود تا بتواند از میدان فضای آزاد انجام شود.

تنوع یک قدرت به دلیل تأثیرات چند مسیری درعملکرد های یک نقطه به نقطه دیگر به حداقل مقدار خود می رسد این کار با استفاده از آنتن هایی با عرض پرتو باریک انجام می شود.

زمانی که به حالتی از آنتن VHF نزدیک زمین توجه می کنیم ارتفاع آنتن مؤثر hr(m) , ht(m) باید جایگزین h2,h1 معامله 14 شوند.

برای تأثیراتی که به وسیله نفوذپذیری الکتریکی 2E وانتقال S از زمین بوجود می آید ارتفاعات آنتن جدید hr,ht مجاز هستند.

ارتفاعات آنتن موثر به ارتفاعات آنتن فیزیکی بالای زمین ارتباط دارند.                ‌‌(1.

15)              2 ht =  h12+h.

(2.

15)      hr = h22+h.2  .

        h.

بستگی به نوع دوقطبی دارد.

 دوقطبی عمودی    (1.

16)                                   ‍[(E2+1)2+(60λδ)2]1/4  ( π h.=(λ/2

دوقطبی افقی         (1.

16)                                      ‍[(E2-1)2+(60λδ)2]-1  ( π h.=(λ/2

نمودار2-201 برای انتقال نفوذپذیری الکتریکی درشرایط مختلف خاک مقادیری بیان شده است.

برای مثال فرض کنید که یک آنتن در 3 متری یک زمین ساحلی پهن – ماسه ای خشک قراردارد.

برای مثال فرض کنید که یک آنتن در 3 متری یک زمین ساحلی پهن – ماسه ای خشک قراردارد.

(10 s/m,E2 =3- 10 × 8= δ) ودر بسامد MHZ 100 عمل می کند.

m 3 = λ پس h.

در (1.

16) و(2.

16) به ترتیب m59/1 وm 16/0 است.

پس ارتفاع مؤثر آنتن برای دو قطبی عمودی تا m4/3 افزایش می یابد.

وبرای دوقطبی افقی در ارتفاع 3 متری بدون تغییر باقی می ماند.

همانطور که بسامد بالایی VHF افزایش می یابد طول موج کم می شود ومسافت بین ارتفاع واقعی آنتن وارتفاع مؤثر جزئی ناچیز می شود.

انتقال بسامد متوسط: همانطور که قبلاً بیان شد امواج با بسامد متوسط در ردیفی از KHZ 300 تا MHZ 3 قرار می گیرندوبا طول موج طولانی (100تا 1000 m) مشخص می شوند.

بسامدهای باند انتشار رادیویی استانداردAM دراین ردیف قراردارد.

آنتن انتقال AM درسطح زمین قرارمی گیردوآنتن دریافت با توجه به طول موج خیلی نزدیک به سطح زمین قرار دارد.

دراین حالت امواج مستقیم ومنعکس شده زمین ازبین می روند وانتقال بوسیله دستگاههایی ازموج زمینی وهوایی انجام می شود.

امواج زمین: این امواج باخط انتقال مشخص می شوند یعنی آنها فقط در سطح زمین هدایت می شوند.

دراین انتقال میدان بوسیله اتلاف در زمین ضعیف می شودبنابراین ترکیب خاک SوEr درمقدار تضعیف موج تجربه شده وضع مستقیمی دارد ودرنتیجه ارتباطات معتبر خیلی دور بوجود می آیند.

تضعیف به بسامد ونوع دو قطبی بستگی دارد.

عامل تضعیف A معیار مقدار تضعیف موجود است.

وبرای موج زمین با استفاده از نمودار4-201 تعیین می شود.

P فاصله عددی وb مرحله ثابت است.

مقدارها را با این معادلات بدست می آوریم .

(1.

17) d/λx)cos (b) π P=( (2.

17) b=arctan[(E2+1)/x] (3.

17) x=18×10 3 /F برای تعیین قدرت میزان میدان الکتریکی بایدعامل تضعیف به معادله (12) اضافه شود.

18) ] )∆Φ + ∆Φ )+(1-R)Aej(∆Φ - ∆Φ E=Ed[1+rel( همان زمینی که به عنوان انتقال دهنده دربسامد خیلی پایین عمل می کند دربسامد های خیلی بالا مثل اتلاف دی الکتریک کوچک عمل می کند.

قابل توجه است بدانید که اتلاف برای امواج دوقطبی افقی بیشتر ازامواج دوقطبی عمودی است.

پس فقط برای عملکرد عملی امواج دو قطبی عمودی مورد نظر هستند.

برای جزئیات بیشتر وبیانات دقیق تر از اثر موج زمین باید کتابهای نورتن که بوسیله بوردن توسعه یافته مطالعه کرد.

امواج هوایی: در حالی که موج زمینی مسیر بزرگی برای انتقال بسامد متوسط ایجاد می کند موج به طور نسبی با فاصله تضعیف می شود و برای فاصله های چندصد کیلومتری معتبر است در فاصله های بزرگتر امواج از طریق یونوسفر منتقل می شوند که به موج هوایی معروف است و می تواند نشانه های قوی را در فاصله های بالا تا حد چند هزار کیلیومتری ایجاد کند.

یونوسفر یک محیط نسبتاً متغیر است که تغریباً در 65 کیلومتری بالای سطح زمین قرار دارد و تا 400 کیلومتر ادامه دارد.

این منطقه جوی شامل سه لایه جزئی F,E-D است این لایه ها در تمام اوقات وجود ندارند.

مثلاض لایهD فقط در طول روز وجود دارد.

و بزرگترین جاذب امواج با بسامد متوسط است.

لایه E منعکس کننده اصلی امواج بسامد متوسط است.

پس در طول روز بسشتر امواج بسامد متوسط به وسیله لایه D جذب می شوند اما در شب لایه D وجود ندارد و امواج بسامد متوسط به وسیله لایه E منعکس می شود.

تداخل بین موج زمینی و هوایی تداخل دریافت کننده از ایستگاه های co-chanel واقع در چند کیلومتری ایستگاه دلخواه ایجاد می شود.

به خاطر موج هوایی ممکن است نشانه های قوی دریافت شود که با ایستگاه محلی تداخل ایجاد می کند.

این روش به وسیله FCC با محدود کردن دو عامل در عملیات چند ایستگاه AM به حداقل می رسد این دو عامل قدرت عملیات و زمان عملیات است.

تداخل چند مسیری زمانی اتفاق می افتد که امواج از آنتن انتقال از چند مسیر به دریافت کننده برسند تا تداخل شدیدی را با هم دیگر ایجاد کنند.

این تداخل در فاصله ای ایجاد می شوند که امواج زمینی و هوایی اثر متقابل زیادی بر روی هم داشته باشند.

موقعیت هندسی آن در شکل 3-1.

2 نشان داده شده است.

به جز موج مستقیمی که از موج زمینی و منعکس شده از یونوسفر به وجود می آید.

در فاصله هایی که نسبتاً به انتقال دهنده نزدیک هستند یونوسفر امواج برگرداننده شده به زمین را منعکس نمی کنند پس موج زمین نافذ است.

در فاصله های بیشتر از چند صد کیلومتر موج هوایی نافذ است و موج زمین برای ایجاد تداخل خیلی ضعیف است.

جایی که موج هوایی چند مسیر را برای رسیدن به دریافت کنندهطی می کند تداخل چند مسیری ایجاد می شود.

اثر فعالیت خورشیدی: تداخل با امواج بسامد متوسط به وسیله فعالیت خورشیدی ایجاد می شود مثل لکه های آفتاب و سوختن که کاهش یا افزایش خروج اشعه های خورشید را نشان می دهد.

تغییر در سطوح تابش خورشیدی باعث تغییراتی در لایه های یونوسفری می شود که ر شرایط انتقال امواج هوایی غیر عادی skip نامیده می شود و در حالتی باعث تداهل درون ایستگاهی می شود.

اثر فعالیت خورشیدی طی 5 تا 10 روز اول بعد از توفان قوی تری اثر انتقال در باند AM است که باعث کاهش قدرت میدان موج هوایی می شود.

این اثر با افزایش بسامد مشاهده می شود.

انتقال بالای MHZ3: در بسامدهای بالای MHZ3 نوع انتقال تروپوسفریک است.

سطح موج شدیداً تضعیف می شود تا بخشی از هر فاصله طولانی عملی باشد با وجود اینکه تضعیف شده است.

معمولاً موج هوایی از طریق یونوسفر عبور می کند تا به فضا برسد.

برای امواجی که نزدیک سطح زمین منتقل می شوند انحنای زمین تأثیرات اضافی ایجاد می کند مثل مدل سیاره زمین.

شکل 5-1.

2 موقعیت هندسی مدل زمین صاف را نشان می دهد.

تخت ضریب انعکاس R موج منعکس شده خصوصیات مختلفی برای سطح سیاره دارد.

چون موج در مقابل زمین منحنی منعکس می شود انرژی منشعب شده بیشتر از انرژی پیش بینی شده به وسیله معکوس مربع قانونی وضریب انعکاس R در معادله 12است باید با عامل واگرایی Dچندبرابر شود.

19) (D= 1+2d1d2/25e(ht1+hr1 در شرایطی که زمین هموار است برای انتقال و دریافت آنتن های بالای سطح مماس با زمین در نقطه انعکاس ارتفاع های ht1,hr1 کمتر از ارتفاع های آنتن ht,hr بالای سطح زمین است.

در شرایط عادی انتقال شاخص انکساری جو با ارتفاع کاهش می یابد تا جاییکه امواج رادیویی نزدیک سطح زمین آهسته تر از ارتفاع بالا حرکت می کند.

اختلاف در سرعت مثل عملکرد ارتفاع باعث خمیدگی طول موج می شود.

این مثل شعاع تغییر یافته زمین با عامل k مشخص می شود.

مقدار k بین 6/0 تا 5/0 تغییر می کند و به آب و هوا بستگی دارد.

میانگین مقدار حرارت k33/1است و بیشتر کارها به مدل زمین 3/4 اشاره دارد.

شرایطی با لایه خط دید (چشم): در جایی که انتقال بالایی که دید است برای تعیین زمان ایجاد شرایط باید فاصله های بین انتقال دهنده و دریافت کننده را به افق رادیو محاسبه کنیم.

فاصله افق فاصله ا ی است که از آنتن افق دیده می شود همانطور که تعریف شد به وسیله سطحی از آنتن به سطح مماس زمین و در شکل 6-1.

معادله افق رادیو (m)ht,(km)dltو عامل k به این شرح است: 20) htk 57/3dit= مجموعه فاصله عادی انواع رادیو برای انتقال دهنده و دریافت کننده کمتر از فاصله واقعی مسیر در شرایط بیان شده است پس شرایط بالای خط دید وجود دارد.

انکسار ایجاد شده برای امواج رادیویی به بالای خط دید منتقل می شوند به هر حال اتلاف اضافی باید به اتلاف فضای آزاد اضافه شود.

مقدار تضعیف با روش های انکسار تعیین می شود.

وقتی هندسی بالای خط دید انتقال در شکل 7-1.

2 دیده می شود.

محاسبه دقیق قدرت میدان در هر نقطه بالای خط دید برای زمینی صاف پیچیده تر و نمایشی تر از روش بالای میدان متن است.

گرچه نوموگرام ها برای بکارگیری حالات زیادی پیشرفت کرده اند کسانی که به پیش بینی اتلاف واقعی علاقه مند هستند می توانند با اداره استاندارد مرکزی مشورت کنند.

شکل 8-1.

2 یک نوموگرام را نشان می دهد که برای تعیین اتلاف اضافه شده به اتلاف فضای آزاد مورد استفاده قرار می گیرد برای استفاده از نوموگرام باید فاصله dit کمتر از dir باشد.

مجموع سه اتلاف 1L-2Lو3L اتلاف واقعی L است.

برای مثال فرض کنید یک سیستم پارامترهای زیر را داشته باشد.

F=100MHZ – htr=178m – hit=14m طول مسیر واقعی از 85 کیلیومتر ، 3/4=k و موج به طور عمودی روی زمین دو قطبی می شود.

فاصله های محاسبه شده شامل dis=15km-dir=55km-dit=15km است.

اتلاف نسبی واقعی با فضای آزاد : L=L1+L2+L3=22/9+3/8+4/3=31/0dB تأثیر موانع در انتقال در فصل قبل برای زمین کره کاملاً صاف را در نظر گرفته ایم فقط اثر جو در عامل k محاسبه می شد.

فرض زمین کاملاً صاف برای محاسبه نسبتاً ساده قدرت مورد انتظار میدان با خط دید و مناطق بالای خط دید مجاز است.

گرچه دنیای واقعی خیلی کمتر از دنیای ایده آل است و حضور تپه ها، ساختمان ها و foliage مثل جو نسبتی در محاسبه قدرت میدان دارد.

این موانع اثر پیچیده ای روی انتقال امواج رادیویی ذارند که پیش بینی واقعی قدرت میدان یا اتلاف انتقال را در نقاط گسسته نزدیک به این موانع را غیر ممکن می کند.

گرچه مسیر مورد توجه ممکن است با استفاده از برش های زمین با فرمول تعیین شود.

ولی با استفاده از چند فرضیه ساده شده پیش بینی قدرت میدان دقیق تر از شباهت زمین صاف انجام می شود.

تپه ها: شاید مرسوم ترین موانع موجود در مسیر امواج رادیویی تپه ها باشند.

مقدار تضعیف تپه موجود در مسیر عملکرد فاصله از ترمینال های آنتن به تپه و ارتفاع تپه بالا یا پایین پرتو خط دید بین آنتن های دریافت کننده و انتقال دهنده است.

ارتفاع تپه و فاصله از آنتن با تشکیل برش مسیر و طراحی عوامل زمین در کاغذ گراف مخصوص تعیین می شود که شامل اثر انکسار نیز می شود.

مرسوم ترین نمودار تعریف شده برای عامل k از 3/4 یک مسیر خاص است که در شکل 9-1.

بزرگی عوامل زمین برای تشکیل برش مسیر ضروری است و از نقشه های توپوگرافی منطقه یا دیتابیس کامپیوتر به دست می آید.

برای ایجاد بهترین دقت در استفاده از نقشه های توپوگرافی باید از کوچکترین میدان موجود استفاده کرد24000: / .

این نقشه ها از مرکز تحقیقات زمین شناسی ایالات متحده (USGS) در دنوار کلورادو یا از هر شاخه اداره بدست می آید.

مدل های کامپیوتری موجود فقط می توانند عوامل زمین را در مسیر انتقال رسم کندو از هرمنبعی بدست می آیند.

برای تعیین زمانی که تپه کاملاض از یک مسیردور می شود وجود شرایط فضای آزاد مجاز می شود و از معادله مانع زدایی منطقه Fresnel استفاده می شود.

پیشرفت اولیه این معادله برای توضیح انکسار نور اطراف موانع لبه چاقو است از اینرو با نظریه رادیو به کار برده می شود.

این معادله شرح می دهد که مسیر رادیو مثل یک بیضی با آنتن دریافت کننده و انتقال دهنده واقع در مرکز بیضی است.

شکل 10-1.

2 انحناهایی را برای ضریب انعکاس مختلف تقسیم شده در od B از فشاری آزاد را در زمانی نشان می دهد که مانع برداری آن شش دهم فاصله نخستین منطقه Fresnel مانع زدایی شده است.

بنابراین شرایط فضای آزاد زمانی وجود دارد که موانع خارج از شعاع منطقه 1F6/0 باشد.

این فاصله را با این فرمول محاسبه می کنند.

21) h=0/6F1=328/6 d1d2/Fd در جایی که ارتفاع منطقه 1F6/0 به متر است d فاصله از یک آنتن به منبع در کیلومتر است.2d فاصله از آنتن دوم به مانع در کیلومتر است.

d فاصله مسیر واقعی در کیلومتر است و F بسامد در مگاهرتز است.

زمانی که تعیین می کنیم یک مسیر تپه دارد ارتفاع اضافی 15 متر باید به ارتفاع تپه اضافه شود تا هر درخت موجود در مسیر محاسبه شود.

اگر تپه در شعاع منطقه Fresnel محاسبه شده قرار بگیرد پس شرایط فضای آزاد وجود ندارد و اتلاف اضافی بوجود می آید.

زمانیکه بسامد برای تپه به اندازه کافی زیاد است باید مثل برآمدگی تیز به آن توجه کرد و انتقال دهنده و دریافت کننده باید به اندازه کافی از تپه دور باشند.

پس ممکن است انکسار با استفاده از انکسار از لبه چاقو محاسبه شود که در شکل 11-1.

ارتفاع تپه H(m) از خط تماس مراکز دو آنتن به نوک برآمدگی محاسبه می شود.

مقدار تضعیف یا اتلاف سابه با توجه به فشای آزاد ممکن است از گراف شکل 12-1.

2 خوانده شود.

مقدار V پارامتر انکسار با توجه به فاصله های اندازه گیری شده در کیلومتر و بسامد F(MHZ) محاسبه می شود.

22) V=0/00258H df/d1d2 در مسیرهایی که تپه در آنها وجود دارد و میزان گرد شدگی بیشتر از لبه چاقو است تضمین با استفاده از انکسار اطراف سطح استوانه ای محاسبه می شود در شکل 13-1.

2 توضیح داده شده است.

این شرایط زمانی حکمفرماست که بزرگی تپه به طور مؤثری با طول موج تغییر کند.

این در زمانی است که مسیرهای مورد نظر در انتهای پایانی طیف VHF از روی رشته کوه های قدیمی عبور کنند.

از نمودار شکل 12-1.

2 مقدار تضعیف را می توانید بدست اوریددر این نمودار P یک کمیت dimensionless است که به مبنای انحنای شعاع استوانه R معروف است به این طریق بدست می آید.

23) P=0/83R1/3λ1/4 d/d1d2 تمام مسافت ها در همان واحدها هستند.

آمیختن محاسبه اتلاف به دلیل انکسار روی لبه چاقو و موانع گردشده به کامپیوترها جذاب است.

معادلات دقیقتر در Rice پیدا می شود.

در حالی که روش ارزیابی اتلاف به دلیل یک مانع نسبتاً مستقیم زمانی وجود دارد که موانع موفق در مسیر رادیویی وجود دارند و در شکل 14-1.

به خاطر تعیین اتلاف جمع شده به با چند منطقه انکسار یک روش تخریبی به وجود آمده که بر اساس تصمیم از انکسار یک لبه ای پیشرفت کرده است.

موانعی که می توانند جدا جدا تولید شوند بزرگترین اتلاف انکسار با استفاده از روش های بحث شده در بالا تعیین می شوند.

نوک این موانع را به محل آنتن دریافت کننده تقال دهنده باخط به هم متصل می کنند.

تضعیف اضافی ایجاد شده با موانع باقی مانده با استفاده از ارتفاع آنها Hb,Ha و خط های بالای آنها محاسبه می ود.

پس اتلاف اضافی به اتلاف اضافه می شود چون مانع اصلی در محاسبه اتلاف فضای غیر آزاد است.

حتی اگر Hb,Ha کمی منفی باشند آنها همان مقدار تضعیف را به دلیل مقررات مانع زدایی منطقه Fresnel ایجاد می کنند.

ساختمانها : زمان طراحی برای محل های انتقال در مناطق ساختمان سازی و شهر ها یا مناطق مسکونی ساختمان ها برروی انتقال رایویی اثر می گذارند.

ایستگاههای تقویت رادیویی مثل اتصالات انتقال دهنده به استودیو محل هایی را انتخاب می کنند که از ساختمان ها مشخص و واضح باشد.

در جاییکه این مورد عملی نیست وضعیت هندسی مسیر مشخص است (ارتفاع و محل ساختمان) از روش های انکسار بحث شده در تپه ها استفاده می کنیم.برای سیستم های انتقال رادیویی معیارهای تضعیف ایجاد شده در مناطق ساختمانی و وضعیت هندسی خاص سازمانها شرح داده نمی شود.

رفتار اتلاف در روش آماری – تقسیم طبقه بندی های کلی انواع ساختمان به گروه های اتلاف موسوم تر است تا جاییکه اتلاف از یک نوع ساختمان خاص بدست می آید (چند طبقه ساخته شده ازچوب).

در مناطق ساختمان سازی، vachscatterبیشتر از زمین باز وجود دارد.

چون ساختمان ها با امواج رادیویی اززمین مشخص تر هستند در اینجا تمایل دارند اتلاف سایه کمتری باساختمانها ایجاد شود.

به دلیل وجود ساختمانها زاویه های انکسار بیشتر اززمین های باز برای عوامل طبیعی زمین هستند بنابراین اتلاف از وجود ساختمان های روبه افزایش به وجود می آید.در MHZ100 قدرت میدان متوسط d B4 تا d B6 است که انتظار داریم در سطح زمین برای MHZوd B10 باشد.

این معیارها در مناطقی حاوی چند ساختمان بزرگ و منطقه ازاد است ایجاد می شود اما اساساً حاوی مناطق مسکونی است در باند MHZ 850 قدرت میدان d B20تا d B34 است فاصله مسیر برای فضای آزاد از یک کیلومتر تا 25 کیلو متر است.

زندگی گیاهی : از بین چندین عامل که بر تعیین اتلاف موجود در مسیر انتقال اثر می گذارد زندگی گیاهی مهمترین آنها است.

با توجه به نوع عوامل زمین زندگی گیاهی می تواند چند اتلاف d B به سیستم اضافه کند.

مقدار تضعیف موجود بستگی به بسامد و موج دو قطبی دارد ( شکل 15 -1.

2 راببینید ) مقدار تضعیف برای موجهای دو قطبی افقی با بسامد زیر MHZ1000 کمتر از موج دو قطبی عمودی است.

در منطقه MHZ1000 درختانی که خیلی کلف هستند و مانع میدان دید می شوند مثل یک مانع مطمئن مدل سازی می شود و پیش بینی می شود که تضعیف روی موانع یا اطراف آنها از روش های انکسار لبه چاقو است.

اثر زندگی گیاهی روی مسیر رادیویی با توجه به فصل در حالتی از درختان برگ ریز متغیر است.

اتلاف در ماه های زمستان به دلیل سایه و جذب شدن کمتر از بهار و تابستان است.

بیشترین اتلاف در بهار است به دلیل اینکه گیاهان جدید عصاره و رطوبت بیشتری دارند که به اتلاف جذب اضافه می شوند.زمانی که آنتن بالای درختان و سبزیجات دیگر برپا می شود پیش بینی قدرت میدان بستگی به تخمین ارتفاع آنتن بالای منطقه انعکاس و ضریب انعکاس دارد.

ضریب انعکاس در MHZ30 برای مناطق رشد یکنواخت و زاویه های برخورد نزدیک چراگاه نزدیک 1- است مقدار ضریب انعکاس حتی در رشد کم یکنواخت (مزرعه گندم) ممکن است 3/0-باشد.

جو: همانطور که قبلاً گفته شد تروپوسفوریک واسطه مهم برای انتقال در بسامدهای VHF است.

مقدار شاخص انکسار هوا نزدیک واحد است (مخصوصاً 00035/1) این شاخص بستگی به دی الکتریک دائم دارد و با توجه به فشار و حرارت هوا و مقدار بخار آب موجود تغییر می کند.

پس شاخص انکساری با شرایط آب و هوایی و ارتفاع بالای زمین تغییر می کند.

سرعت امواج رادیویی به شاخص انکساری جو بستگی دارد.

بنابریک قانون کلی سرعت موج در سطح زمین آهسته تر از ارتفاعات بالا است.

پس موج دو قطبی افقی به زمین برگردانده می شود گرچه شرایط جوی عادی تغییر می کند ولی بعضی فرضیات ساده به ایجاد یک راه حل تحت شرایط جوی شناخته شده دارد.

کانال سازی: تغییر در شاخص انکسار فقط از چند بخش هر میلیون تأثیرات مهمی روی امواج رادیویی می گذاردبنابراین اشاره به شاخص انکسار در واحدهای انکساری مرسوم تر است.

24) N=(n-1)×10 6 افزایش با ارتفاع روی فاصله افقی واحد انکسار به سرعت کاهش می یابد.امواج رادیویی حبس می شوند واتلاف پایین تضعیف واردی درشرایط جوی فاصله های زیاد را تجربه می کنیم.این پدیده معروف به کانال سازی است .

گرچه کانال سازی با چند موقعیت وشرایط جوی به دلیل ترتیب آن یک ردیف طولانی ونفوذ ناپذیر که روش معتبری برای ارتباط نیست همیشگی است.

گرچه به دلیل اینکه میدان های قوی روی خط افق بوسیله کانال سازی ایجاد می شوند تداخل درون ایستگاهی هم از آن بدست می آید .

درمجموع مسیرهای خط دید بامحو شدن سخت تحت تأثیر قرارمی گیرند.