R_е —эквивалентный радиус Земли с учетом рефракции (8500 км);

γо₂ —погонное ослабление в кислороде, дБ/км, определяется по графику на рисунке 5 в зависимости от частоты;

γ_{2 O} —погонное ослабление в водяном паре, дБ/км, определяется по р/7,5, учитывающее влагосодержание водяного пара р, которое может отличаться от значения 7,5 г/м³ , указанного на графике;

Һ_о2 — эквивалентная высота кислорода, км; Һ_{o 2} = 6 км при Г<50 ГГц; Һ_Н2О - эквивалентная высота водяного пара, км.

һ_Н2О ⁼ 2,2+3/[3+(f-22,3)² ]+0,3/[1+(f-118,3)² +1/[1+(f-323,8)² ], (13)

F_{O 2} ,Н_{H 2 O} =[0,661tg Ө√Re/h_{O 2} ,H_{O 2} +0,339√(tgӨ/h_{O 2} )² +5,51] (14)

В приложении В на мировой карте показаны среднемесячные значения концентрации водяного пара р атмосферы в августе. Эти значения можно использовать в расчетах как наибольшие.

Найдем величины ослабления сигнала, вызванного поглощением энергии радиоволн в газах атмосферы, для обоих участков, используя формулы (11 - 14).

Для участка 1:

Из рисунка 5: γ_O2 =0,007 дб/км,

γ_Н2О ⁼ 0,003*10/7,5=0,004 дБ/км,

Һ_Н20 =2,2+3/[3+(6383-22,3)² ]+0,3/[1+(6383-118,3)² ]+1/[1+(6383323,8)² ]=2,2км.

Тогда: А_а =(6*0,007+2,2*0,004)/sin38,5=1,02 что соответствует 0,08 дБ .

Для участка 2

γ_{O 2} =0,007 дб/км,

γ_{H 2 O} =0,003* 10/7,5=0,004 дБ/км,

һ_{H 2 O} =2,2+3/[3+(3794-22,3)² ]+0,3/[1+(3794-118,3)² ]+1/[1+(3794-23,8)² ]=2,2 км,

Р_{O 2} =[0,661 tg8 √8500/6 +0,339√(tg√8500/6)² +5,51]=0,18,

Р_{H 2 O} =[0,661 tg8 √8500/2,2 +0,339√(tg√8500/6)² +5,51]=0,11.

Тогда:

А_а =√8500соs8 [0,007 √6 0,18+0,004 √2,2 0,11 ]=0,34 или -4,67 дБ.

4.2 Расчет ослабления уровня сигнала, в зоне дождя

Ослабление уровня сигнала при прохождении радиоволн через зону дождя вызвано рассеянием электромагнитной энергии частицами, при этом каждая частица рассеивает энергию в разных направлениях, вследствие чего энергия, приходящая в точку приема, уменьшается. Кроме того, энергия поглощается в частицах дождя, что вызывает ослабление уровня сигнала. Интенсивность рассеяния и поглощения зависит от количества частиц в единице объема, отношения размеров этих частиц к длине волны, размеров области, занятой частицами, и их электрических свойств, зависящих от температуры. Количество частиц в единице объема и их размеры характеризуются интенсивностью дождя.

Интенсивность дождя различна в разных географических районах и в разное время года. В приложении Г, взятом из Отчета 563-—2 МККР, на мировой карте показаны дождевые климатические зоны, обозначенные буквами от А до Р, а в таблице данного же приложения приведены значения интенсивности дождя, превышаемые в указанные проценты времени среднего года. Лондон относится согласно карте к зоне F, тогда согласно таблице в приложении В, интенсивность дождя на участке ИСЗ - ЗС1 составляет І_т = 28 мм/ч.

В приложении Д на карте СССР показаны дождевые климатические районы, обозначенные цифрами от 1 до 29, а в таблице 3.2 [5] даны значения интенсивности дождя, превышаемые воопределенном проценте времени «худшего» месяца. Согласно упомянутым картам и таблице, для участка ЗС 1 - ИСЗ интенсивность дождя равна І_т =22 мм/ч.

На рисунке 6, показаны зависимости погонного ослабления сигнала в зоне дождя γ_д частоты и интенсивности дождя [5].

Чтобы определить ослабление сигнала в зоне дождя на линии Земля — космос (или Космос — Земля), нужно знать длину пути сигнала в зоне дождя. Очевидно, уровень зоны дождя определяется высотой изотермы 0°С (или уровнем замерзания), ниже которой ледяные капли дождя переходят в жидкую фазу. Согласно Отчету 563 — 2 МККР средняя высота нулевой изотермы определяется формулой (в километрах) [5]:

Һ_F =5,1-2,15lg(1+10)^(ψ-27)/25 , (15)

где ψ — широта земной станции в градусах.

Высота дождя определяется умножением Һ_f на эмпирический коэффициент, который учитывает, что в тропических зонах высота дождя часто значительно ниже уровня замерзания: