Дождь угасает - Rain fade

Дождь угасает относится прежде всего к поглощение из микроволновая печь радиочастота (RF) сигнал атмосферным дождь, снег, или же лед, и потери, которые особенно распространены на частотах выше 11 ГГц. Это также относится к ухудшению сигнала, вызванному электромагнитная интерференция передней кромки штормового фронта. Затухание из-за дождя может быть вызвано осадками в точках восходящей или нисходящей линии связи. Необязательно, чтобы в месте шел дождь, чтобы на него повлияло затухание из-за дождя, поскольку сигнал может проходить через осадки за много миль, особенно если спутниковая тарелка имеет низкий угол взгляда. От 5% до 20% замирания в дожде или ослабления спутникового сигнала также может быть вызвано дождем, снегом или льдом на отражателе антенны восходящей или нисходящей линии связи, обтекателе или рупоре. Замирание в дожде не ограничивается спутниковыми линиями вверх или вниз, так как оно также может влиять на наземные двухточечные микроволновые линии (те, которые находятся на поверхности земли).

Замирание дождя обычно оценивается экспериментально, а также может быть рассчитано теоретически с использованием теории рассеяния капель дождя. Распределение капель дождя по размеру (DSD) является важным фактором при изучении характеристик замирания в дожде.[1] Для моделирования DSD обычно используются различные математические формы, такие как гамма-функция, логнормальные или экспоненциальные формы. Теория рассеяния Ми или Рэлея с точечным согласованием или подходом t-матрицы используется для расчета сечения рассеяния и удельного ослабления в дожде. Поскольку дождь является неоднородным процессом как во времени, так и в пространстве, удельное затухание зависит от местоположения, времени и типа дождя.

Общее ослабление в дожде также зависит от пространственной структуры поля дождя. Горизонтальная, а также вертикальная протяженность дождя снова варьируется в зависимости от типа дождя и местоположения. Предел вертикальной области дождя обычно считается совпадающим с изотермой 0 ° и называется высотой дождя. Высота слоя таяния также используется как пределы области дождя и может быть оценена по яркой полосе отражательной способности радара.[2] Предполагается, что горизонтальная структура дождя имеет ячеистую форму, называемую дождевой ячейкой. Размеры дождевых ячеек могут варьироваться от нескольких сотен метров до нескольких километров в зависимости от типа и местоположения дождя. Существование дождевых ячеек очень маленького размера недавно наблюдалось в тропических дождях.[3]

Возможные способы преодоления эффекта замирания дождя: разнообразие сайтов, управление мощностью восходящего канала, кодирование с переменной скоростью, и приемные антенны большего размера, чем требуемый размер для нормальных погодных условий.

Управление мощностью восходящего канала

Самый простой способ компенсировать эффект затухания дождя в спутниковая связь заключается в увеличении мощности передачи: эта мера противодействия динамическому замиранию называется управление мощностью восходящего канала (СКП). До недавнего времени управление мощностью восходящего канала использовалось ограниченно, поскольку требовалось более мощные передатчики - те, которые обычно могли работать на более низких уровнях и могли увеличивать уровень мощности по команде (то есть автоматически). Кроме того, управление мощностью восходящего канала не может обеспечить очень большие запасы сигнала без сжатия передающего усилителя. Современные усилители в сочетании с передовыми системами управления мощностью восходящего канала, которые предлагают автоматическое управление для предотвращения насыщения транспондера, делают системы управления мощностью восходящего канала эффективным, доступным и простым решением для устранения замирания спутниковых сигналов в дожде.

Параллельные резервные ссылки

В наземных микроволновых системах точка-точка в диапазоне от 11 ГГц до 80 ГГц параллельно с подключением с более высокой пропускной способностью, подверженным замиранию из-за дождя, может быть установлен параллельный резервный канал. При таком расположении первичный канал, такой как полнодуплексный микроволновый мост на частоте 80 ГГц и 1 Гбит / с, может быть рассчитан на коэффициент готовности 99,9% в течение одного года. Расчетная степень доступности 99,9% означает, что линия связи может быть отключена в общей сложности десять или более часов в год, когда над районом проходят пики дождевых дождей. Вторичный канал с меньшей пропускной способностью, такой как мост 100 Мбит / с на базе 5,8 ГГц, может быть установлен параллельно первичному каналу, с маршрутизаторами на обоих концах, контролирующими автоматическое переключение на мост 100 Мбит / с, когда основной канал 1 Гбит / с не работает из-за выцветания дождя. При таком расположении высокочастотные линии связи "точка-точка" (23 ГГц +) могут быть установлены для обслуживания точек на много километров дальше, чем можно было бы обслуживать с помощью одного канала, требующего 99,99% времени безотказной работы в течение одного года.

Формула интерполяции CCIR

Можно экстраполировать совокупное распределение ослабления в заданном месте, используя формулу интерполяции CCIR:[4]

Ап = А001 0.12 п- (0,546 - 0,0043 лог10 п).

куда Ап затухание в дБ превышено для п процент времени и А001 затухание превышается в 0,01% случаев.

Формула частотного масштабирования ITU-R

Согласно ITU-R,[5] Статистические данные о затухании в дожде могут быть масштабированы по частоте в диапазоне от 7 до 55 ГГц по формуле

куда

и ж - частота в ГГц.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дас, Саураб; Майтра, Анимеш; Шукла, Ашиш К. (2010). «PIER B Online - Моделирование затухания в дожде на частоте 10–100 ГГц с использованием распределения размеров капель для различных климатических зон в тропической Индии». Прогресс в исследованиях в области электромагнетизма B. 25: 211–224. Дои:10.2528 / PIERB10072707.
  2. ^ Дас, Саураб; Майтра, Анимеш; Шукла, Ашиш К. (01.07.2011). «Характеристики слоя таяния в различных климатических условиях в регионе Индии: наземные измерения и спутниковые наблюдения». Атмосферные исследования. 101 (1–2): 78–83. Дои:10.1016 / j.atmosres.2011.01.013.
  3. ^ Шукла, Ашиш К .; Рой, Биджой; Дас, Саураб; Charania, A.R .; Kavaiya, K. S .; Bandyopadhyay, Kalyan; Дасгупта, К. С. (01.02.2010). «Измерения микродождевых ячеек в тропической Индии для оценки смягчения последствий замираний разнообразия участков». Радио Наука. 45 (1): RS1002. Дои:10.1029 / 2008RS004093. ISSN  1944-799X.
  4. ^ CCIR [1990] Отчет 564-4 "Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, необходимые для систем электросвязи Земля-космос"
  5. ^ «Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, необходимые для проектирования систем электросвязи Земля-космос», Рекомендации МСЭ-R, Рек. С.618-10, 2009.