[1.4] Условия распространения: рельеф, зона Френеля, дальность горизонта #

1. Дальность радиогоризонта

Радиоволна [вики] распространяется практически прямолинейно, а земная поверхность искривлена. Из-за рефракции в атмосфере радиогоризонт находится несколько дальше оптического. Дальность прямой видимости между наземной станцией и аппаратом рассчитывается по выражению:

\( d = 4{,}12 \left( \sqrt{h_{1}} + \sqrt{h_{2}} \right) \)

Здесь \( d \) — дальность в километрах, \( h_{1} \) — высота антенны [вики] наземной станции в метрах, \( h_{2} \) — высота полёта аппарата в метрах.

2. Первая зона Френеля

Для распространения радиоволны недостаточно геометрической прямой видимости. Требуется свободное пространство вокруг линии, соединяющей антенны. Это пространство имеет форму вытянутого эллипсоида и называется первой зоной Френеля. Радиус первой зоны в середине трассы рассчитывается по выражению:

\( r = 8{,}657 \sqrt{\dfrac{d}{f}} \)

Здесь \( r \) — радиус в метрах, \( d \) — длина трассы в километрах, \( f \) — частота в гигагерцах.

2.1 Допустимое перекрытие

Считается, что связь сохраняется практически без потерь, если свободно не менее 60 % радиуса первой зоны. Перекрытие половины зоны даёт потери около 6 дБ, полное перекрытие линии визирования даёт потери от 20 дБ и более.

3. Влияние подстилающей поверхности и препятствий

3.1 Многолучевое распространение

Сигнал приходит к приёмнику не только по прямому пути, но и после отражения от земли, водной поверхности, строений. Отражённая волна складывается с прямой со сдвигом фазы. При противофазном сложении уровень сигнала резко падает, что наблюдается как кратковременный провал связи при движении аппарата.

• Наиболее сильные замирания [вики] возникают над водной поверхностью и над ровным полем.
• Глубина замирания достигает 20 дБ и более при линейной поляризации [вики].
• Антенна круговой поляризации подавляет отражение, поскольку при отражении направление вращения меняется на противоположное.
• Разнесённый приём на две антенны, разнесённые на расстояние не менее половины длины волны [вики], устраняет большинство провалов.

4. Выбор точки размещения станции

1. Точка выбирается на возвышении с открытым сектором в направлении предполагаемого района полёта.
2. Расстояние до ближайших препятствий должно превышать радиус первой зоны Френеля для планируемой дальности.
3. Исключается размещение вблизи линий электропередачи, трансформаторных подстанций и работающих радиопередающих средств.
4. Антенна поднимается на высоту не менее 1,5 м, предпочтительно на мачту высотой от 3 м.
5. Проверяется отсутствие металлических предметов в ближней зоне антенны на расстоянии менее одной длины волны.
6. Направленная антенна ориентируется по центру района полёта с учётом ширины её диаграммы направленности [вики].

5. Проверьте себя

1. Чему равна дальность радиогоризонта при высоте антенны 3 м и высоте полёта 200 м?
2. Какая доля радиуса первой зоны Френеля должна оставаться свободной?
3. Почему антенна круговой поляризации меньше подвержена многолучевым замираниям?
4. Что влияет на дальность сильнее: высота полёта или высота антенны наземной станции?
5. Какие потери вносит железобетонное перекрытие на частоте 2,4 ГГц?

Контрольный перечень

• Рассчитана дальность радиогоризонта для планируемой высоты полёта
• Рассчитан радиус первой зоны Френеля для заданной дальности
• Построен профиль местности вдоль основного направления полёта
• Точка размещения станции проверена на отсутствие затенения
• Учтено влияние водной поверхности при полётах над водоёмом

6. Источники

1. Рекомендация Международного союза электросвязи ITU-R P.526 о распространении путём дифракции.
2. Рекомендация ITU-R P.833 об ослаблении радиоволн растительностью.
3. Рекомендация ITU-R P.838 о модели ослабления в дожде.

Проверено: 20.09.2026