Ảnh h−ởng của m−a

Một phần của tài liệu Điều khiển công suất và tốc độ thích nghi trong thông tin vệ tinh băng KA (Trang 50)

2. 5.4 Nhiệt tạp âm anten

2.6.1. ảnh h−ởng của m−a

C−ờng độ m−a đ−ợc đo bằng tốc độ m−a R biểu thị ở mm/giờ. Thời gian thống kê l−ợng m−a theo xác suất có thể xẩy ra biểu thị % thời gian hàng năm p (%) bởi giá trị l−ợng m−a RP v−ợt quá (mm/h). Số liệu về l−ợng m−a tại các vị trí đặt trạm mặt đất quy định trong tuyến có thể sử dụng số liệu theo khuyến nghị 563, CCIR. Chi tiết hơn, ở châu Âu tốc độ m−a R0,01 (p = 0,01% thời gian hàng năm hầu nh− đ−ợc sử dụng để phân tích hệ thống, nó phù hợp với 53 phút một năm) khoảng 30 mm/h ngoại trừ một số vùng Địa trung Hải ở đó chu kỳ bão (l−ợng m−a lớn trong một khoảng thời gian ngắn) đẫn đến giá trị của R0,01 = 50 mm/h. Các vùng xích đạo, R0,01 =120 mm/h (Ví dụ Florida ở Mỹ) hoặc 160 mm/h (trung Mỹ)

L−ợng m−a gây ra hai ảnh h−ởng: - Suy hao

- Phân cực trực giao

2.6.1.1 Suy hao

Giá trị suy hao do m−a L rain có giá trị γR (dB/km) và chiều dài đoạn đ−ờng thực tế sóng đi trong m−a Le (km) Vì vậy:

L rain = γRLe (dB) (2.47) Giá trị γR phụ thuộc vào tần số và c−ờng độ m−a RP (mm/h). Do giá trị suy hao đ−ợc biểu thị trong phần trăm thời gian p. Việc xác định L rain tiến hành theo một vài b−ớc

- Tính toán độ cao của cơn m−a hm−a (km):

hm−a (km) = 3 + 0,028 , nếu 0 < vĩ độ < 56o = 4 - 0,075 (vĩ độ - 36) nếu vĩ độ ≥ 36o - Tính toán đoạn đ−ờng nằm ngang trong m−a:

LS = (hm−a - hS)/sinE ( có giá trị đối với góc ngẩng E > 5o ) hS = độ cao của trạm mặt đất so với mực n−ớc biển (km)

- Tính toán r0,01 hệ số giảm 0,01% thời gian, tính đến sự không đồng nhất của m−a:

r0,01 = 1/(1 + (LS/L0)cosE Trong đó L0 (km) = 35 exp (- 0,015 R0,01)

- Tính Le:

Le = LSr0,01 (km)

- Xác định R0,01 (v−ợt quá 0,01% của một năm trung bình) tại vị trí đặt trạm mặt đất;

- Xác định γR sử dụng toán đồ hình 2.19 nh− là một hàm của R0,01 và tần số. Trong tr−ờng hợp sóng phân cực tròn, giá trị trung bình của các suy hao đạt đ−ợc cho mỗi mặt phẳng phân cực

- Giá trị suy hao do m−a v−ợt quá 0,01% của một năm trung bình là: L rain (p = 0,01%) = γRLe (dB)

Giá trị suy hao v−ợt quá đối với phần trăm thời gian p giữa 0,001% và 0% là: L rain (p) = Am−a(p=0,01).0,12p- (0,546+0,043lgp) (dB)

Đôi khi yêu cầu đánh giá suy hao v−ợt quá trong phần trăm thời gian pw của tháng bất kỳ (nghĩa là tháng xấu nhất). Phần trăm thời gian hàng năm t−ơng ứng cho bởi:

p = 0,3(pw)1,15 (%) (2.48)

Các giá trị điển hình của suy hao do m−a v−ợt quá 0,01% của một năm trung bình có thể đ−ợc suy ra từ thủ tục tr−ớc của các vùng tỷ lệ l−ợng m−a R0,01 v−ợt quá 0,01% của một năm trung bình với giá trị 30 đến 50 mm/h. Điều đó cho khoảng 0,1 dB ở 4 GHz; 5 đến 10 dB ở 12 GHz; 10 đến 20 dB ở 20 GHz; và 25 đến 40 dB ở 30 GHz.

Suy hao do các đám mây m−a hoặc s−ơng mù γC có thể đ−ợc tính theo công thức:

Trong đó K = 1,1.10-3 f1,8, f ở GHz từ 1 GHz đến 30 GHz, K ở (dB/km)/(g/m3) và M = Mật độ n−ớc trong đám mây (g/m3)

Hình 2.19: Biểu đồ xác định suy hao cụ thể γR phụ thuộc tần số (GHz) và l−ợng m−a R(mm/h)

Suy hao do các đám mây m−a và s−ơng mù thì nhỏ so với l−ợng m−a, trừ tr−ờng hợp mây và s−ơng mù có mật độ hơi n−ớc cao. Với góc ngẩng E = 20o suy hao có thể tới 0,5 đến 1,5 dB ở 15 GHz và 2 đến 4,5 dB ở 30 GHz. Suy hao này dù sao quan sát đ−ợc ở phần trăm thời gian lớn hơn.

Suy hao do các đám mây băng cũng nhỏ hơn. Tuyết khô có ảnh h−ởng ít. Mặc dù tuyết rơi ẩm có thể gây ra suy hao lớn t−ơng đ−ơng với m−a, tình

trạng này rất hiếm và ít ảnh h−ởng lên phép thống kê suy hao. Sự giảm sút các đặc tính anten do chất đống của tuyết và băng có thể đáng kể hơn ảnh h−ởng của tuyết dọc theo tuyến

2.6.1.2. Phân cực trực giao

Nhiệm vụ của phát năng l−ợng trong một phân cực đ−ợc chuyển thành trạng thái phân cực vuông góc. Phân cực trực giao xảy ra nh− kết quả của suy hao khác nhau và sự tr−ợt pha giữa hai phân cực vuông góc. ảnh h−ởng này là do hình thù của giọt m−a không phải hình cầu. Thông th−ờng nhận đ−ợc hình dạng của một giọt n−ớc rơi là hình cầu dẹt với trục chính nghiêng đi so với ph−ơng nằm ngang và với sự biến dạng phụ thuộc bán kính quả cầu thể tích nh− nhau. Th−ờng nhận đ−ợc độ nghiêng các góc thay đổi ngẫu nhiên theo không gian và thời gian. Góc phân cực đặc tr−ng là nằm ngang và thẳng đứng nghĩa là h−ớng vuông góc cả ph−ơng nằm ngang và ph−ơng truyền sóng th−ờng đ−ợc gọi ảnh h−ởng góc nghiêng.

Quan hệ giữa độ phân biệt phân cực chéo XPD và suy hao tuyến cùng phân cực L rain là dự đoán tr−ớc dựa trên thống kê suy hao. Mối liên quan tiếp theo là phù hợp t−ơng đối với sự đo l−ờng ở một thời kỳ dài trong một khoảng tần số từ 3 đến 37 GHz

XPD = U - 20lg(L rain ) (dB) (2.50)

Trong đó:

U = 30lg(f) - D(E) + k2 + I(τ) (dB)

f là tần số (GHz), E là góc tà (độ) và τ góc nghiêng phân cực (đối phân cực đ−ờng thẳng) so với ph−ơng ngang.

Số hạng D(E) thay đổi xấp xỉ với góc tà E cho bởi:

D(E) = 40lg(cosE) (dB)

Tuy nhiên D(E) không dự đoán tr−ớc đ−ợc khi góc ngẩng gần 90o . Số hạng k2 kể đến sự phụ thuộc đầu tiên vào độ trải ngẫu nhiên của các góc nghiêng giọt n−ớc trung bình trên tuyến. Phân bố góc nghiêng giọt n−ớc đối với dạng Gao xơ, k2= 0,0053σ2, ở đây σ (độ) đ−ợc gọi là độ nghiêng chuẩn hiệu dụng của phân bố góc nghiêng giọt n−ớc. Vì k2 phụ thuộc vào một

vài hệ số, σ là số hạng không cần giải thích duy nhất của phân bố góc nghiêng.

Hệ số I(τ) có thể đ−ợc bỏ qua đối với phân cực tròn. Nó đặc tr−ng cho sự cải thiện phân cực đ−ờng thẳng so với phân cực tròn. Nếu cho rằng góc nghiêng hiệu dụng biến đổi ngẫu nhiên trong cơn m−a lớn và từ trận m−a này đến trận m−a khác và phân bố Gao xơ, giá trị 0 và độ lệch chuẩn σm , khi đó có thể biểu thị:

I(τ) = - 10lg{0,5{1 - cos(4τ)exp(-km2)}} (dB) Trong đó km2 = 0,0024σm (σm ở độ)

Giá trị của σ có thể lấy 0o, 5o ,10o, và 15o đối với phần trăm thời gian 1, 0,1, 0,01 và 0,001 với tần số 14/11 GHz. Một giá trị σm = 5o sẽ xuất hiện để cho một sự cải thiện cực đại I = 15 dB đối với τ = 0o hoặc90o

Giá trị điển hình của XPD nhỏ hơn 20 dB đỗi với 0,01% thời gian Tuyết (khô hoặc −ớt) gây ra hiện t−ợng t−ơng tự.

Một phần của tài liệu Điều khiển công suất và tốc độ thích nghi trong thông tin vệ tinh băng KA (Trang 50)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(89 trang)