Файл: Методические рекомендации по разработке, оформлению и защите дипломных работ, проектов и задач. Спб. Вас, 2013. 10с.docx

Влияние мерцания.

Второй по значимости атмосферный процесс, который влияет на качество лазерных систем связи – это обусловленное турбулентностью атмосферное мерцание, которое приводят к заметным колебаниям мощности принимаемого сигнала.

Турбулентность атмосферы приводит к появлению временных воздушных ячеек со слегка различной температурой, различной плотностью и различными индексами рефракции. Данные могут быть потеряны из-за отклонения луча и мерцания, поскольку луч лазера, проходя через эти неоднородности с различным индексом рефракции, изменяет направление распространения. Значимость каждого эффекта зависит от отношения размера этих ячеек турбулентности к диаметру луча лазера.

Если размеры ячеек турбулентности больше диаметра, то весть луч лазера целиком беспорядочно искривляется, приводя к полной потере сигнала, если луч отклоняется в сторону от апертуры приемника. При более длинных волнах отклонение луча меньше, чем на более коротких длинах волн, хотя зависимость от длины волны довольно слаба.

Более широко распространена ситуация, когда размеры ячеек турбулентности меньше диаметра луча, при этом искривление луча и дифракция приводит к искажениям фронта волны луча лазера. Это приводит к флуктуациям интенсивности луча лазера во времени, которое называется мерцанием, на приемнике с частотой флуктуаций от 0,01 Гц до 200 Гц.

Влияние тропосферного мерцания обычно описывается в виде логарифма амплитуды χ (дБ) наблюдаемого сигнала ("логарифмической амплитуды"), определяемого как выраженное в децибелах отношение мгновенной амплитуды и среднего значения амплитуды. Интенсивность и частота флуктуаций (частота мерцания) растут с увеличением длины волны. Для плоской волны и слабой турбулентности изменение мерцания σ²_χ (дБ²) может быть выражено следующим соотношением:

, (2.9)

_где:

- номер волны, (м⁻¹);

L - протяженность линии связи, (м);

- структурный параметр индекса рефракции (м^−2/3).

Мерцание имеет пик амплитуды, равный 4σ χ, и ослабление из-за мерцания = 2σχ. При сильной турбулентности наблюдается насыщение изменения, определяемого вышеприведенным соотношением. Параметр

---

C_n² на оптических частотах имеет значение, отличное от значения для миллиметровых волн. Мерцание на миллиметровых волнах обусловлено, главным образом, флуктуациями влажности, тогда как мерцание на оптических частотах является, в основном, функцией температуры. На миллиметровых волнах параметр C_n² примерно равен 10⁻¹³ м^−2/3 (обычно, на миллиметровых волнах C_n² принимает значение от 10⁻¹⁴ до 10⁻¹² м^−2/3), а на оптических частотах значение C_n ² примерно рано 2 × 10⁻¹⁵ м^−2/3 при слабой турбулентности (обычно, на оптических частотах C_n² принимает значение от 10⁻¹⁶ до 10⁻¹³ м^−2/3).

На рис. 2.3 показано изменение ослабления оптического луча с длиной волны 1550 нм при слабой, средней и сильной турбулентности на расстояниях до 2000 м. Заметно, что ослабление возрастает с усилением турбулентности. В табл. 2.4 показано влияние турбулентности на распространение оптических и радиоволн. Чем больше длина волны оптического сигнала, тем сильнее мерцание.





Рис. 2.3. Изменение ослабления из-за мерцания в зависимости от расстояния, для разных типов турбулентности на 1550 нм
Таблица 2.4

Таблица значений глубины замираний из-за мерцания, ожидаемого на трассе длинной 1 км.

	Турбулентность
	Слабая		Умеренная	Высокая
Cn2для оптических волн(м−2/3)	10−16		10−14	10−13
Ослабление (0,98 мкм) (дБ)	0,51		5,06	16,00
Ослабление (1,55 мкм) (дБ)	0,39		3,87	12,25
Cn2для миллиметровых волн(м−2/3)	10−15		10−13	10−12
Ослабление (40 ГГц) (дБ)	0,03		0,09	0,27
Ослабление (60 ГГц) (дБ)	0,03		0,11	0,35

---

Мерцание можно уменьшить, используя либо несколько передающих лучей, либо большие апертуры приемника. Кроме того, для минимизации влияния мерцания на трассу передачи, не следует устанавливать системы АОСП вблизи горячих поверхностей. Поскольку с ростом высоты мерцание уменьшается, рекомендуется, чтобы системы АОСП размещались несколько выше крыш (>1 м) и вдали от боковой стены зданий, если системы размещаются в местности, подобной пустыне.

Допуски, распределенные для компенсации ослабления в тумане или дожде, могут также компенсировать и влияние мерцания.

Влияние общей освещенности.

Солнечная засветка возникает, когда солнце или его отражение располагается в мгновенном секторе обзора оптического приемника. Сектор приема, как правило, имеет, как минимум, такой же размер, как и угол расхождения передачи. Эта проблема становится серьезной, когда положение солнца параллельно оптической линии, и энергия солнца, попадающая внутрь приемника, больше, чем энергия света, принимаемого от излучателя.

Солнечные помехи, обычно, можно уменьшить, расположив приемник так, чтобы солнце было всегда вне главной оси приема.

На рисунке 2.4 показана геометрия пути движения солнца по небу относительно оптической линии для связи в свободном пространстве (A – приемник, B – излучатель).



Рис. 2.4 Схема пути движения солнца относительно оптической линии для связи в свободном пространстве

Мощность, излучаемая солнцем P_radiated, (Вт/м²) определяется следующим соотношением:

_(2.10)

(2.11)

где:

F_solar-спектральная мощность солнечного излучения как функция от длины волны;

S_capture-площадь поверхность захвата приемника(м²);

W_receiver- ширина полосы частот приемника (нм);

F_solar- моделируется при помощи следующего графика;

,

(2.12)

где:

λ: длина волны (нм).

Расчет запаса линии

---

Бюджет линии АОЛС рассчитывается следующим образом:

Во первых:Из уравнения(2.2)рассчитывается геометрическое ослаблениеA_geo.

Во вторых:Обычно,длины волны лазера выбираются так,чтобы они были в пределах атмосферных оконпередачи, поэтому величину можно считать незначительной. Однако отдельные оценки ослабления в чистом воздухе можно найти [5].

В третьих:Ослабление из-за тумана рассчитывается из уравнений(4)и(5).При отсутствии информации о видимости для данной местности, можно использовать типовые значения видимости [6].

В четвёртых:Ослабление из-за дождя можно получить из уравнения(6)и табл.2.2.

В пятых:Ослабление из-за снега можно получить из уравнения(7)и таблицы3.

Шаг 6:Запас на замирания M _link(дБ)определяется по формуле:

где:

P_e(дБм) - суммарная мощность излучателя;

S_r(дБм) - чувствительность приемника;

A_system(дБ) - представляет собой все потери, зависящие от системы. Они включают в себя потери из-за ошибок в установке направления луча, оптические потери приемника, потери из-за отклонения луча, уменьшение чувствительности из-за окружающей освещенности (солнечного излучения) и т. п.

Вывод: В главе представлен расчет АОЛС, с учетом анализа оборудования, выбранного для проектирования линии связи военного назначения.

50>

---

3. Формулировка основных требований к оборудованию аосп при построении объектовой сети связи.

Рис 3.2. Типовое построение аппаратных, характерных для ПУС

3.1. Общая характеристика требований, предъявляемых
к военной системе связи.

3.1.1. Основные задачи связи.

В соответствии с оперативно-тактическими условиями ведения боевых действий, предназначением системы управления, решаемыми войсками задачами и требованиями, предъявляемыми управлением войсками, перед связью ставятся следующие основные задачи:

1. Обеспечение устойчивой связи с вышестоящим штабом и своевременного приема сигналов боевого управления.

2. Обеспечение управления подчиненными частями (подразделениями) и оружием в любых условиях обстановки.

Управляя подчиненными войсками в бою, командир в любое время должен знать, где находятся, что делают и в чем нуждаются подчиненные ему войска, своевременно получать разведывательные данные о противнике и влиять на ход боевых действий путем отдачи войскам дополнительных распоряжений и указаний, нанесения ядерных ударов по противнику, ввода в бой вторых эшелонов и резервов и другими имеющимися у него средствами. Поэтому связь должна обеспечивать командиру и штабу, начальникам родов войск, специальных войск и служб своевременное поступление данных о складывающейся обстановке, передачу подчиненным войскам приказов, распоряжений и команд, донесений в старший штаб и т.п.

3. Обеспечение своевременной передачи сигналов оповещения и предупреждения войск о непосредственной угрозе применения противником ОМП и ВТО, о радиоактивном, химическом и бактериологическом (биологическом) заражении.

В современных условиях эта задача связи имеет особо важное значение. При получении от разведки данных об угрозе применения противником ОМП и ВТО, о радиоактивном, химическом и бактериологическом (биологическом) заражении, а также в результате прогнозирования радиационной и химической обстановки вследствие применения противником ОМП и ВТО необходимо обеспечить быструю передачу установленных сигналов оповещения, с тем, чтобы войска, для которых создается угроза поражения, имели возможность своевременно принять меры защиты.

---