Расчет радіорелейної лінії зв'язку прямий видимости

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РАБОТУ.

1. Привести коротку характеристику використовуваної апаратури й освоєно основні технічні дані. 2. Вибрати число вузлових і проміжних станцій. Визначити довжину всіх прольотів. Розробити структурну схему ліній. 3. Розрахувати і можуть побудувати плани розподілу частот приймання та передачі. 4. визначити висоти підвісу антен на заданому суцільному прольоті. Розрахувати стійкість зв’язку 5. Розрахувати очікувану потужність шумів не вдома каналу тональної частоти і ставлення сигнал/шум не вдома ТБ канала.

Таблиця 1 |k |0 |0,1 |0,2 |0,3 |0,4 |0,5 |0,6 |0,7 |0,8 |0,9 |1 | |hi |70 |48 |43 |53 |63 |64 |60 |56 |44 |50 |72 |.

Таблиця 2 |№ |довжина прольоту |g*10−8 |(*10−8 |Довжина |Кількість |Тип | |варіанта |R0, км |1/м |1/м |траси, |каналів |апаратури | | | | | |км |ТФ | | |15 |39 |-10 |10,5 |560 |240 |КУРС-2 |.

1. Характеристика використовуваної аппаратуры.

Основні технічні данные.

3 2. Вибір числа вузлових і проміжних станций.

Визначення довжини прольотів. Розробка структурної схеми лінії. 4 2.1. Вибір числа вузлових і проміжних станций.

4 2.2. Визначення довжини всіх пролетов.

4 3. План розподілу частот приймання й передачи.

6 4. Визначення висот підвісу антен на заданому суцільному прольоті. Розрахунок стійкості связи.

7 4.1. Вибір висоти підвісу антенн.

7 2. Мінімально припустимий множник ослабления.

9 3. Сумарна ймовірність погіршення якості связи.

10 4. Розрахунок стійкості зв’язку на РРЛ.

12 5. Розрахунок очікуваної потужності шумів не вдома каналу тональної частоти і ставлення сигнал-шум не вдома ТБ канала.

13 1. Розрахунок потужності шумів не вдома ТФ канала.

13 2. Розрахунок сигнал-шум не вдома ТБ канала.

14 6.

Литература

.

1. ХАРАКТИРИСТИКА ВИКОРИСТОВУВАНОЇ АППАРАТУРЫ.

ОСНОВНІ ТЕХНІЧНІ ДАННЫЕ.

Система КУРС-2, варта організації внутрішньозонових РРЛ протяжністю до 600 км з універсальними ВЧ стовбурами, однаково придатними як передачі сигналів багатоканальних ТФ повідомлень, так передачі сигналів кольорового чи чорно-білого телебачення з цими двома каналами звукового супроводу першого класса.

Максимальна ємність телефонного стовбура 300 ТФ каналів. Система забезпечує передачу ТБ програм на потужні ретрансляційні станції, розвиток внутризоновой міжміського телефонному зв’язку, і навіть то, можливо використана на відгалуженнях від магістральних РРЛ. Кількість стовбурів на РРЛ то, можливо від двох до максимально восьми. Система укомплектована перископической антеною типу ПАС. Як фидера використовується коаксіальний кабель РК-75−24−32.

Основні технічні дані апаратури КУРС-2.

Таблиця 1.1 | |Вимірювання |Дані | |Діапазон частот |ГГц |1,7−2,1 | |Середня довжина хвилі |див |15,8 | |Кількість ТФ каналів у системі | |300+2 ШВ | |Коефіцієнт системи: | | | |ТФ стовбура |дБ |153,8 | |ТБ стовбура |дБ |152,8 | |Потужність шумів внесених елементами апаратури | | | |в ТФ каналі: | | | |потужність теплових шумів, внесені гетеродинами | | | |потужність теплових і нелінійних шумів, внесені |пВт0 |5 | |модемами | | | |нелинейные шуми у верхній ТФ каналі з допомогою: |пВт0 |15 | |групового тракту | | | |ВЧ каналу |пВт0 |20 | |теплові шуми в каналі яскравості (Uрс = 700 мВ) |пВт0 |25 | |гетеродинов | | | |модему |мВ |0,07 | | |мВ |0,14 | |Коефіцієнт посилення антени ПАС |дБ |31−32 | |Погонное згасання коаксіального кабелю РК-75−24 32 |дБ/м |0,08 |.

2. ВИБІР ЧИСЛА ВУЗЛОВИХ І ПРОМІЖНИХ СТАНЦИЙ.

ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ ПРОЛЬОТІВ. РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЙ.

СХЕМИ ЛИНИИ.

2.1. Вибір числа вузлових і проміжних станций.

З технічного завдання на курсову роботу вибір траси повинен сходити з середнього значення g і стандартного відхилення p. s вертикального градієнта діелектричним проникності тропосфери. У нашому варианте.

g = -10*10−8 1/м, p. s = 10,5*10−8 1/м. По Л1 табл.1.1 знаходимо район в котором.

g і p. s збігається з значеннями в технічному завданні - Украина.

Довжина траси за завданням L = 560 км, перенесемо в карту Л3 і знаходимо два міста за 25−50 км 560 км по прямий (Львів — Гомель). У цих містах розміщуватимуться оконечные станції ОРС.

Проміжні станції ПРС доцільно ставити вздовж залізних чи автошляхів, щоб було під'їзд до станциям.

На нашої трасі число проміжних станцій вийшло = 13.

Вузлові станції УРС розставимо у крупних населених пунктів. На трасі число вузлових станцій вийшло = 4.

Определение довжини всіх пролетов.

За завданням довжина прольоту R0 = 39 км, але використовувана апаратура КУРС-2 має середню довжину прольоту R0 порівн = 47 км, тому дешевше буде вибрати найбільшу середню довжину прольоту і тим самим ми зменшимо число станций.

На нашої трасі з урахуванням «зигзагообразости» мінімальна довжина пролета.

R0 min = 40 км, максимальна довжина прольоту R0 max = 45 км. Середня довжина прольоту Rсред = 43,6 км.

Структурна схема лінії приведено на рис. 2.1.

3. ПЛАН РОЗПОДІЛУ ЧАСТОТ ПРИЙОМИ І ПЕРЕДАЧИ.

Основний частотний план системи КУРС-2 дозволяє працювати з використанням двухчастотного, і використання четырехчастотного плану. Під час проектування заданої траси РРЛ було реалізоване умова «зигзагообразности», у тому випадку виключено вплив перешкод від станцій розташованих через три-п'ять прольотів, що дозволяє вживати двухчастотный план розподілу частот. Відповідно до планом частот системи КУРС-2 (Л2 табл. 7.1), виберемо частоти передачі і прийому окремо для телевізійного і телефонного стовбурів. Передача сигналів від ОРС1 до ОРС2 вестиметься при вертикальної поляризації радіохвиль, у протилежному напрямі - горизонтальній поляризації. Розроблений план частот представлений рис. 3.1.

1724 1 1937 1937 1 1724 1724 … 1724 ОРС1 1782 3 1995 ПРС1 1995 3 1782 ПРС2 1782 … 1782 ОРС2.

—(вертикальна поляризація (— горизонтальна поляризация.

Рис. 3.1 План розподілу частот розрахованої лінії РРЛ.

4. ВИЗНАЧЕННЯ ВИСОТ ПІДВІСУ АНТЕН НА ЗАДАННОМ.

СУЦІЛЬНОМУ ПРОЛЬОТІ. РОЗРАХУНОК СТІЙКОСТІ СВЯЗИ.

4.1. Вибір висоти підвісу антенн.

Основним критерієм до розрахунку висоти підвісу антен на суцільному прольоті є умова відсутності экранировки перешкодами мінімальної зони Френеля при субрефракции радіохвиль. Відомо, що основну частину енергії передавача поширюється убік приймальні антени всередині мінімальної зони Френеля, що становить еліпсоїд обертання з фокусами в точках передавальної і приймальні антен. Розрахуємо радіус мінімальної зони Френеля:

H0=[pic].

(4.1).

де k=R1/R0; k = 19,5/39 = 0,5.

(4.2).

H0=[pic] = 22,66 м.

На пересіченому суцільному прольоті, що у перебігу 80% часу може бути обраний із условия:

H (g+s)=H0.

(4.3).

То є дорівнює радіусу мінімальної зони Френеля. У цьому просвіток вибирають з урахуванням рефракции:

H (g+() = H (0) + [pic]H (g+().

(4.4) де [pic]H (g+() = -R02/4*(g+()*k (1-k).

(4.5).

[pic]H (g+() = -(39*103)2/4*(-10*10−8+10,5*10−8)*0,5*0,5 = -0,48 м.

H (0) = H0 -[pic]H (g+().

(4.6).

H (0) = 22,66 — (- 0,48) = 23,14 м.

H (g+() = 23,14 + (- 0,48) = 22,66 м.

Отже просвіток з урахуванням рефракции:

H (g+() = 22,66 м.

Висоти підвісу антен визначаються з профілю траси (рис. 4.1). Для цього відкладаємо за вертикаллю від критичної позначки розрахований просвет.

h1 = h (0,5) + H (g+() — h (0) = 16,66 м.

(4.7) h2 = h (0,5) + H (g+() — h (1) = 14,66 м.

(4.8).

4.2. Мінімально припустимий множник ослабления.

Щоб розрахувати мінімально припустимий множник ослаблення потрібно обчислити постійні втрати потужності сигналу на суцільному прольоті РРЛ, які визначаються втратами в тракті поширення L0 (втратами в свободном пространстве) і втратами в антенно-фидерном тракті Lф.

L0 = [(/(4(R0)]2.

(4.9).

L0 = [15,8*10−2/(4*3,14*39*103)]2 = 1,04*10−13.

Так як у суцільному прольоті застосовуємо однакові антени як у передачу так и на прийом, то коефіцієнт усиления:

Gп = Gпр = G = 31,5 дБ.

Знаходимо втрати потужності сигналу в антенно-фидерном тракті. Для нашого передавача ми використовуємо перескопическую антену (з тих. даних на апаратуру КУРС-2), то вертикального фидера немає. Причому у ролі горизонтального фидера довжиною по 5 м до станції використовується коаксіальний кабель РК-75−24−32 з погонным загасанням (р = -0,08 дБ/м. Втрати в елементах антенно-фидерного тракту відповідно до технічними даними апаратури КУРС-2 становлять -2,5 дБ.

Lф = (г*lг — 2,5.

(4.10).

Lф = -0,08*10 — 2,5 = -3,3 дБ.

Lпост = 10lg[(/(4(R0)]2 + Lф + 2G.

(4.11).

Lпост = 10lg[15,8*10−2/(4*3,14*39*103)]2 = -70,13 дБ Минимально припустимий множник ослаблення для телефонного Vmin тф і телевізійного Vmin тв стволов:

Vmin тф = 44 — Kтф — Lпост.

(4.12).

Vmin тв = 49 — Kтв — Lпост.

(4.13).

де Ктф, Ктб — коефіцієнт системи (табл. 1.1).

Vmin тф = 44 — 153,8 + 70,13 = -39,67 дБ.

Vmin тв = 49 — 152,8 + 70,13 = -33,67 дБ.

4.3. Сумарна ймовірність погіршення якості связи.

Сумарна ймовірність погіршення якості зв’язку на РРЛ через глибоких замираний сигналу одному з прольотів обумовлюється у випадку трьома причинами:

а) Экранировкой перешкодами мінімальної зони Френеля при.

субрефракции радіохвиль T0(Vmin).

б) Інтерференцією у точці прийому прямого променя і променів що проглядали от.

шаруватих неоднородностей тропосфери Tинт (Vmin).

в) Ослабленням сигналу через дощів Тд (Vmin).

Таким образом:

Tпр (Vmin) = T0(Vmin) + Tинт (Vmin) + Tд (Vmin) (4.14).

Визначаємо середнє просвітку на пролете:

H (g) = H (0) + [pic]H (g).

(4.15) де [pic]H (g) = -(R02/4)g*k (1-k).

(4.16).

[pic]H (g) = -(39*103)2/4*(-10*10−8)*0,5*0,5 = 9,51 м.

H (g) = 23,14 + 9,51 = 32,65 м.

Відносний просвет:

P (g) = H (g)/H0 = 32,65/22,66 = 1,44 (4.17).

Можливість погіршення якості зв’язку на РРЛ через экранировки перешкодою мінімальної зони Френеля при субрефракции радіохвиль залежить від форми верхню частину перешкоди. Для уніфікації розрахунків прийнято апроксимувати перешкода будь-який форми сферою. Параметр ([pic], що характеризує аппроксимирующую сферу, визначають так: проводять пряму АВ паралельно радиолучу з відривом [pic]y = H0 від вершини перешкоди (рис. 4.1) і з профілю знаходять ширину перешкоди r.

r = R0 = 39 км.

(= [pic] * [pic].

(4.18) де l = r/R0 = 39/39 = 1; (= [pic]y/H0 = 1 (4.19).

(= [pic] * [pic] = 0,79.

Из графіка Л1 рис. 1.5 визначаємо множник ослаблення V0 при Н (0)=0.

V0 = -18 дБ Рассчитаем значення відносного просвітку p (g0), у якому наступает глубокое завмирання сигналу, викликане экранировкой перешкодою минимальной зоны Френеля.

p (g0) = (V0 — Vmin)/V0.

(4.20) p (g0) = [ -18 — (-33,67)]/-18 = -0,87.

Розрахуємо параметр (.

(= 2,31 * A[p (g) — p (g0)].

(4.21) де, А = 1/(* [pic].

(4.22).

A = 1/10,5*10−8 * [pic] = 0,983.

(= 2,31 * 0,983 * [1,44 — (-0,87)] = 5,3.

З графіка Л1 рис. 1.6 визначаємо значення T0(Vmin).

T0(Vmin) (0%.

Расчет величини Tинт (Vmin) на пересіченому суцільному прольоті визначається лише завмираннями через відображень радіохвиль від шаруватих неоднородностей тропосферы.

Tинт (Vmin) = Vmin2 * T ((().

(4.23) де Vmin — в відносних единицах.

Vmin = -33,67 дБ.

Vmin = 4,3 * 10−4.

T ((() = 4,1*10−4*(*R0*[pic].

(4.24).

де (= 1 для сухопутних трасс.

R0 — в кілометрів f0 — в гигагерцах.

T ((() = 4,1 * 10−4 * 392 *[pic] = 1,63%.

Tинт (Vmin) = (4,3 * 10−4)2 * 1,63 = 3 * 10−7%.

Предельно допустима інтенсивність дощу J для даного прольоту определяем из графіка Л1 рис. 1.9 відомим значенням Vmin = -33,67 дБ.

J (190 мм/ч.

По знайденою інтенсивності дощу визначаємо Тд (Vmin) за графіком Л1 рис. 1.10.

Тд (Vmin) (0,14%.

Суммарная ймовірність погіршення якості за такою формулою 4.14.

Tпр (Vmin) = 0 + 3*10−7 + 14*10−5 = 1,4 * 10−4%.

4.4. Розрахунок стійкості зв’язку на РРЛ.

Після розрахунку кожному за прольоту РРЛ величин Т0(Vmin), Tинт (Vmin), Tд (Vmin) розраховують сумарний відсоток часу погіршення якості зв’язку для всієї РРЛ:

T ((Vmin) = [pic]T0i (Vmin) + [pic]Тинт (Vmin) + [pic]Tдi (Vmin) (4.25) де n — число прольотів проектованої РРЛ n = 18.

T ((Vmin) = 18 * 0 + 18 * 3 * 10−7 + 18 * 14 * 10−5 = 2,5 * 10−3%.

Допустимый відсоток часу погіршення якості зв’язку для всієї РРЛ:

Tдоп (Vmin) = 0,1% * L/2500.

(4.26) де L — довжина траси L = 560 км.

Тдоп (Vmin) = 0,1 * 560/2500 = 22,4 * 10- 3.

T ((Vmin) (Tдоп (Vmin).

2,5 * 10−3 (22,4 * 10−3.

Таким чином сумарний відсоток часу погіршення якості зв’язку для всієї РРЛ вбирається у припустимого процента.

5. РОЗРАХУНОК ОЧІКУВАНОЇ ПОТУЖНОСТІ ШУМІВ НА ВИХОДІ КАНАЛА.

ТОНАЛЬНОЇ ЧАСТОТИ І СТАВЛЕННЯ СИГНАЛ — ШУМ НА ВЫХОДЕ.

ТБ КАНАЛА.

5.1. Розрахунок потужності шумів не вдома ТФ канала.

При реальному проектуванні РРЛ розраховують лише Рт (80) для верхнього ТФ канала:

10 lg Pт (80) = 90 — Ктф — Lпост — V2(80).

(5.1) де Ктф = 153,8 дБ (табл. 1.1).

Lпост = -70,13 дБ з 4.11.

V2(80) = -3 дБ (Л1 табл. 1.5).

10 lgPт (80) = 90 — 153,8 + 70,13 + 3 = 9,33.

Pт (80) = 8,57 пВт Мощность шуму через відображень в АФТ :

РАФТ = РАФТ1 + РАФТ2.

(5.2) де РАФТ1 — потужність шуму, обумовлена внутрішнім волноводом.

РАФТ1 = 0,8 пВт (Л2 рис. 1.36).

РАФТ2 — потужність шуму, обумовлена зовнішнім волноводом, залежить від довжини цього хвилеводу і можна прийняти рівної 5,8 пВт.

РАФТ = 0,8 + 5 = 5,8 пВт Суммарная потужність шуму не вдома ТФ каналу (в ТОНУ) наприкінці проектованої РРЛ :

Рш (= [pic]Ртi (80) + [pic]РВЧi + [pic]РАФТ + [pic]Ргрk (5.3) де n — число проміжних станцій на проектованої РРЛ n = 13; m — число вузлових станцій m = 4;

Ргр — нелінійний галасу верхньому ТФ каналі з допомогою групового тракту Ргр = 20 пВт0 (табл. 1.1).

РВЧ — нелінійний галасу верхньому ТФ каналі з допомогою ВЧ канала.

РВЧ = 25 пВт0 (табл. 1.1).

Рш (= 111,41 + 325 + 150,8 + 80 = 667,2 пВт Суммарная потужність шуму, розрахована за формулі 5.3 порівняти з припустимою, обумовленою рекомендаціями МККР:

Рш доп (80) = 3L + 200.

(5.4) де L — довжина РРЛ, км 280 < L < 840.

Рш доп (80) = 3*560 + 200 = 1880 пВт Рассчитанная потужність вбирається у допустимой.

667,2 пВт < 1870 пВт.

5.2 Розрахунок сигнал-шум не вдома ТБ канала.

У каналі передачі ТБ зображення сумарне ставлення шумсигнал:

(Uш/Uрс)2(80% = [pic](Uш/Uрс)280% + n (Uш/Uрс)гет + m (Uш/Uрс)мод (5.5) де n — число прольотів на РРЛ n = 18 m — число ділянок m = 5.

10lg (Uш/Uрс)280% = -(KТВ + Lпост + V (80)).

(5.6) де V (80) = -3 дБ (Л1 табл. 1.5).

КТБ = 152,8 дБ (табл.1.1).

Lпост = -70,13 дБ з формули 4.11.

10lg (Uш/Uрс)280% = -(152,8 — 70,13 — 3) = -79,67 дБ.

(Uш/Uрс)280% = 1,1*10−8.

(5.7).

(Uш/Uрс)гет = 0,07/700 = 10−4.

(5.8).

(Uш/Uрс)мод = 0,14/700 = 2*10−4.

(5.9) де Uш гет = 0,07 мВ (табл.1.1).

Uш мод = 0,14 мВ (табл. 1.1).

Uрс = 700 мВ (табл. 1.1).

(Uш/Uрс)2(80% = 1,98*10−7 + 1,8*10−3 + 10−3 = 2,8*10−3.

Рш = -51,1 дБ.

Рш доп = 61 + 10lg (2500/L).

(5.10) де L — довжина траси РРЛ L = 560 км.

Рш доп = 61 + 10lg (2500/560) = 64 дБ Таким чином розрахована потужність вбирається у допустимой.

6.

ЛИТЕРАТУРА

.

1. Б. Г. Андреянов, Н.І. Андреянова «Системи радиосвязи».

Навчальний посібник для курсового і дипломного проектування. Казань 1996 2. Л. Г. Мордухович, О. П. Степанов «Радіорелейні лінії связи».

Навчальний посібник для курсового і дипломного проектирования.

Москва «Радіо і зв’язок» 1987 3. Атлас автошляхів СРСР під редакцією Н. Т. Марковой.

Москва 1974.