Профиль пролета. Его строят, используя топографическую карту местности. Профиль пролета представляет собой вертикальный разрез местности в плоскости, проходящей через линию АВ и центр Земли (рис. 9.1), где АВ — линия прямой видимости, соединяющая центры антенн. Для удобства профиль строят в прямоугольных координатах. Расстояния откладывают не по дуге окружности, соответствующей поверхности гладкой Земли, а по оси абсцисс, а высоты — не по радиусам Земли, а по оси ординат. Для того чтобы профиль в прямоугольных координатах соответствовал реальному, используют параболический масштаб. В этом масштабе все высоты отсчитываются не от оси x, а от линии условного нулевого уровня, имеющей вид параболы. Построение профиля начинают с расчета ординат этой параболы по соотношению
, (9.1)
где а3=6370 км — геометрический радиус Земли; R0 — протяженность пролета, k=Ri/Ro — относительная координата точки; Ri — расстояние от начала пролета до текущей точки. Достаточно рассчитать ординаты для точек 1…5, показанных на рис. 9.1,б. При вычерчивании берут разные масштабы по осям, так как высоты отсчитывают в метрах, а расстояния в километрах. Ординату начальной точки параболы (y=0, k=0) совмещают с уровнем моря (H=0), а абсциссу с R=0. В случае, когда средняя высота местности значительно выше уровня моря, высоту начальной точки параболы принимают на 10…20 м меньше самой низкой точки профиля (см. рис. 9.1,а), где при y=0 и k=0, h=120 м и R= 0. На профиль наносят высоты, указанные для данных точек местности на топографической карте, и местные объекты: лес, населенные пункты и др. Обязательно указывают водные поверхности: реки, водохранилища и т. п. Отмеченные высоты соединяют прямыми. Полученная ломаная линия и есть профиль пролета. На концах профиля откладывают высоты антенн h1 и h2 и проводят линию прямой видимости АВ. На профиле отмечают просвет Н — расстояние между линией прямой видимости и самой высокой точкой профиля. Для этой точки рассчитывают значение некоторого ориентировочного просвета:
(9.2)
Рисунок 9.1. Профиль пролёта: а – к объяснению построения профиля; б – к выбору точек при построении линии условного нулевого уровня
Мощность сигнала на входе приемника при распространении в свободном пространстве. Множитель ослабления поля свободного пространства. По пути АВ распространяется прямая радиоволна. Земная поверхность практически не влияет на ее распространение, если на пролете H>H0. При выполнении этого условия прямая радиоволна распространяется так же, как и в свободном пространстве.
Ненаправленный излучатель в свободном пространстве излучает одинаковую мощность во всех направлениях. Фронт электромагнитной волны на некотором расстоянии R от излучателя представляет собой сферу радиуса R. Мощность, проходящая через единицу поверхности этой сферы,
, (9.3)
где Р — мощность, подведенная к изотропному излучателю.
На пролете РРЛ устанавливают передающую и приемную антенны с коэффициентами усиления GП и GПР соответственно. Антенны направлены друг к другу главными лепестками ДН. Для передающей антенны находим ЭИИМ при G = GП. В таком случае плотность потока мощности в точке приема в соответствии с 9.3
(9.4)
Мощность сигнала на входе приемника при распространении в свободном пространстве 
, где 
— КПД приемного фидера, ему соответствуют потери аФ.ПР.
Подставив П1 из (9.4) и положив G = GПР, запишем
(9.5)
При распространении в свободном пространстве суммарное ослабление мощности сигнала между выходом передатчика и входом приемника 
Подставив (9.5), получаем:
(9.6)
Первый сомножитель этой формулы показывает ослабление сигнала между антеннами при распространении в свободном пространстве. Эта величина носит название основных потерь при распространении в свободном пространстве
(9.7)
Перейдя к уровням, записываем
, (9.8а)
(9.8б)
Уровень мощности сигнала на входе приемника 
,
где рП — уровень мощности передатчика. Значение рС.ВХ0 получает ту же размерность, что и рП.
В реальных условиях распространения мощность сигнала на входе приемника отлична от (9.5) из-за влияния земной поверхности и тропосферы. Учитывают это влияние с помощью множителя ослабления поля свободного пространства. Множитель ослабления показывает, во сколько раз напряженность поля в точке приема в реальных условиях (ЕР) меньше, чем напряженность поля в той же точке при распространении в свободном пространстве (Е0). Множитель ослабления
(9.9)
или
Поскольку состояние тропосферы непрерывно меняется, то и значение множителя ослабления меняется во времени.
При реальных условиях распространения мощность сигнала на входе приемника 
Влияние земной поверхности. Сначала полагаем, что поверхность Земли — плоская, гладкая, однородная. В этом случае в точку приема приходят два луча: прямой АВ(1) и отраженный от земной поверхности АСВ(2) (рис. 9.2). Плоская поверхность дает только один отраженный луч. Координату точки отражения С определяют из условия равенства углов падения и отражения q . Просвет H определяют для этой точки. Между волнами 2 и 1 существует разность хода D r=ACB-AB, а следовательно, разность фаз в точке приема
(9.11)
где b — изменение фазы в точке С (фаза коэффициента отражения).
Вычислив АС, СВ и АВ из треугольников ADC, CBF и АbВ и приняв во внимание, что на реальных пролетах углы q малы, b =p и расстояния DC, CF и DF много больше, чем высоты антенн, получаем D r=2h1h2/R0. Разность хода можно выразить через просвет. Учитывая, что на реальных трассах наклон линии АВ незначителен, полагаем h1»h2» H AB=R0. При этих допущениях получаем
(9.12)
Сложив векторы сигналов 1 и 2, получаем реальную напряженность поля в точке приема (ЕР на рис. 9.2,б). Выше отмечали, что условия распространения луча АВ такие же, как в свободном пространстве. Следовательно, амплитуда сигнала 1 равна Е0 а сигнала 2 составляет Е2=Е0Ф, где Ф — модуль коэффициента отражения от земной поверхности.
Для гладкой земной поверхности Ф=1. Из треугольника 012 (рис. 9.2,б) получаем
,
Подставив это выражение в (9.9) и приняв во внимание (9.11),
при b =p получаем
(9.13)
В правой части (9.13) из-за изменения атмосферной рефракции D r меняется во времени. Формула (9.13) справедлива при распространении сигналов в пределах прямой видимости, когда H>H0. Она получила название – интерференционная формула.
Рисунок 9.2. Ход лучей на пролёте при плоской, гладкой и однородной поверхности Земли (а) и векторная диаграмма на приёме (б)
Рассмотрим второй случай: земная поверхность – сферическая, гладкая, однородная. Теперь Ф<1 из-за явления расходимости радиоволн.
— коэффициент расходимости
Рисунок 9.3. К пояснению условия прямой видимости на холмистой местности
Рассмотрим реальный случай: земная поверхность — сферическая, неровная. Для этого случая лучевая трактовка распространения радиоволн неприменима, так как дает большую погрешность. Теперь нужно рассматривать область пространства, эффективно участвующую в распространении сигнала. Эта область представляет собой эллипсоид вращения, на большой оси которого лежит АВ (рис. 9.3). Сечение этого эллипсоида плоскостью профиля заштриховано, а сечение его в плоскости, перпендикулярной линии АВ представляет собой круг радиусом H0, который называют первой полузоной Френеля. Если в самой высокой точке пролета H>H0, то условия распространения прямой волны такие же, как и в свободном пространстве, и множитель ослабления определяют по интерференционной формуле. При H
H0препятствие экранирует прямую волну. Теперь множитель ослабления будет падать с уменьшением H, но он также будет зависеть от формы и размеров препятствия, которые принято оценивать с помощью параметра препятствия (л, характеризующего радиус кривизны препятствия. При H=0 трассу называют касательной. Поле в точке приема на ней создает дифрагирующая (огибающая препятствие) волна, для которой множитель ослабления v0 определяют по рис. 9.8. Энергия волны, дифрагирующей вокруг сферического препятствия (рис. 9.5,а), для которого. m ® 0, почти на всем пути распространяется в непосредственной близости от Земли. Такое препятствие экранирует ее в большей степени, чем клиновидное препятствие (рис. 9.5,б), для которого m ® ¥ . Поэтому и значения v0для этих двух видов препятствий будут значительно отличными друг от друга. Для реальных препятствий 0 < m < ¥ .
Влияние неровностей на отраженную волну состоит в том, что отражение может носить диффузный характер. В диапазоне СВЧ
