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: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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.