Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Рязанский Государственный Радиотехнический Университет

Кафедра РУС

Пояснительная записка к курсовому проекту

на тему: Местная радиорелейная система прямой видимости Канаш-Алатырь

по курсу

Спутниковые и радиорелейные системы передач

Выполнил

студент гр. 819

Максимов Е.М.

Руководитель:

Корнеев В.А.

Рязань 2012 г.



ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

К курсовому проекту по РРЛ

Студенту Максимову Е.М. группы 819

1. Тема проекта: местная РРЛ прямой видимости.

2. Исходные данные:

2.1 Конечные (узловые) пункты РРЛ: Канаш-Алатырь.

2.2 Характер передаваемой информации: ТВ, РВ, ТФ

2.3 Общее число ТФ каналов: 400

2.4 Общее число ТВ программ: 4

2.5 Общее число каналов РВ: 2

3. Объемное задание выполняется в соответствии с методическими указаниями, рекомендациями и нормами МККР и ЕАСС.



Введение

Радиорелейные линии заняли прочное место в сети связи РФ. Они широко используются для передачи сигналов многоканальной телефонии, телевидения, звукового вещания, телеграфа, изображений газетных полос и т.д. Они также широко используются для технологических нужд при обслуживании газо и нефтепроводов, на железнодорожном транспорте и т.д.

В данной курсовой работе производится расчет основных параметров РРЛ и качественных показателей каналов. А именно: будут рассмотрены вопросы рационального выбора трассы РРЛ, размещения промежуточных радиорелейных станций (ПРС), узловых радиорелейных станций (УРС), организации служебной связи (СС) и телеобслуживания (ТО), определения протяженности интервалов и высоты установки антенн на интервале, устойчивости связи и мощности шумов в каналах.



1. Выбор трассы и построение продольного профиля интервала

1.1 Выбор типа аппаратуры

Так как необходимо передавать 4ТВ, 400ТФ, 2РВ по местной линии, то выбираем систему КУРС-8.

Эта система рассчитана на 8 ствола, и позволяет реализовать резервирование по схеме 7+1.

Для передачи 4 ТВ программ необходимо 4 ствола.

Для передачи 400 ТФ каналов необходимо 2 ствола, 300 в одном канале и 100 во втором. 2 канала ЗВ можно расположить в 2 стволах ТФ.

Исходя из этого, предлагаемая схема использования ВЧ стволов представлена на рис.3. При этом используется схема резервирования 7+1.

1.2 Выбор трассы

Исходное задание: Канаш - Алатырь.

Протяженность трассы составляет 91 км, местная, 4TВ, 400ТФ, 2РВ.

Необходимо выбрать местоположение всех станций, т.е. выбрать трассу.

Разобьем трассу на интервалы.

Выбранные интервалы представлены ниже:

Канаш - Ибреси: 33,8 км :

Ибреси - Киря: 29,7 км:

Киря - Алатырь: 27,5 км

Длина трассы 91 км.

Средняя длинна интервала: 30,6 км.

Минимальный интервала: 27,5 км.

Максимальный интервал: 33,8 км.

Общая длинна трассы	91 км
Максимальная длина интервала	33,8 км
Минимальная длина интервала	27,5 км
Средняя длина интервала	30,6 км
Всего станций на трассе	4
	оконечных	2
	узловых	0
	промежуточных	2

Для проектирования выбираем наиболее протяженный интервал: Канаш - Ибреси.

1.3 Построение продольного профиля

Трасса РРЛ приведена на рис. 1.

Продольный профиль интервала Канаш - Алатырь приведен на рис 2.

Рисунок 1. Трасса РРЛ



Рис 2. а) Интервал Канаш - Ибреси

Рис 2. б) Продольный профиль



Высота антенны:

Просвет:

Приращение просвета:

Расстояние до препятствия:

Длина интервала: R =33.86 км

Относительная координата препятствия на трассе

1.4 План распределения частот

Для системы КУРС-8 с двумя комплектами оборудования схема использования ВЧ стволов представлена на рис.3. Я буду использовать схему резервирования 6+1. За резервным закреплен ствол 8 (8'). То есть, буду использовать 6 стволов, а не семь предусмотренных. Я не буду использовать ствол 7 (7') исходя из требований максимального разноса резервного ствола и рабочего для более качественного резервирования

Средняя частота для системы КУРС-8: МГц. Средние частоты каждого ствола определяется формулами:

и

где n = 1,…,8.

Схема использования ВЧ стволов, поляризаций и частот приведена на рис. 5.



Рис.3. Схема использования ВЧ стволов

Табл.1. Схема распределения частот

Ствол	Частота, МГц	Тип ствола
1,( 1')	7926 (8192)	300 ТФ + ЗВ
2,( 2')	7954 (8220)	100 ТФ + ЗВ
3,( 3')	7982 (8248)	ТВ
4,( 4')	8010 (8276)	ТВ
5,( 5')	8038 (8304)	ТВ
6,( 6')	8066 (8332)	ТВ
7,( 7')	8094 (8360)	Свободный
8,( 8')	8122 (8388)	Резервный

Рис.4. Схема распределения стволов и поляризаций



Рис.5. Схема использования ВЧ стволов, поляризаций и частот на РРЛ.

1.5 Организация служебной связи и телеобслуживания

Передача сигналов служебной связи (СС), телеобслуживания и телеуправления производится по ТФ стволам ниже группового спектра частот многоканального телефонного сообщения (рис.5, а).

Рис.6. Спектры групповых частот, передаваемых по ВЧ стволам систем КУРС

трасса связь антенна шум



2. Определение высот установленных антенн и расчет ожидаемого процента времени, в течение которого шумы на линии превысят допустимую величину

2.1 Определение предварительной высоты антенны

Просвет при котором множитель ослабления примерно равен единице, определяется выражением:

.

Длина волны в системе КУРС-8:

Тогда

.

Приращение просвета за счет рефракции:

где g - среднее значение градиента диэлектрической проницаемости воздуха, которое равно центральной области. При этом:



Выбираем высоту антенны равной (см. рис.2) Просвет при этом:

А относительный просвет:

.

Таким образом, при трасса у нас открытая.

2.2 Выбор и определение основных параметров антенно-фидерных устройств (АФУ)

В диапазоне сантиметровых волн в АФУ обычно применяют волноводы прямоугольного, круглого и эллиптического сечения. В моем случае, антенна работает как на передачу, так и на прием. Для обеспечения такой работы, я буду использовать круглый волновод, по которому одновременно распространяются волны ортогональной поляризации.

Применяемый вид АФТ представлен на рис.7.

АФТ состоит из антенны (двухзеркальной 1), перехода с квадратного на круглый волновод 2, герметизирующей вставки 3, фильтра подавления паразитных волн типа Е и Н 4, круглого волновода 5, корректора поляризации 6, поляризационного селектора 7, согласованной нагрузки 8, отрезка прямоугольного волновода 9, ферритового вентиля 10, разделительных фильтров стволов 11, полосовых и фильтров гармоник 12.

В качестве антенны буду использовать двухзеркальную антенну АДЭ-5 с коэффициентом усиления 50 дБ в диапазоне 8 ГГц.

Нам необходимо знать КПД этого тракта. Для этого надо посчитать потери в каждом элементе АФТ и просуммировать их для одного ствола.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.7. Структурная схема АФТ при работе антенны на 4 ствола

Затухания в АФТ:
Потери в	Затухание, дБ.
Прямоугольном волноводе	7?0.05=0.35
Волноводном переходе	0.1
Герметизирующей вставке	2•0,2 = 0,4
Селекторе поляризации	0,1
Устройстве совмещения	0,4
Полосовом фильтре	0.5
Фильтре высших волн	0,2?2=0.4
Корректоре поляризации	0,1
Ферритовом вентиле Круглом волноводе	0,25 (40-7)*0.01=0.33



Тогда общие затухания в АФТ:

При этом КПД АФТ определяется выражением:

2.3 Определение минимально допустимого множителя системы

можно определить по формулам соответственно для ТФ и ТВ стволов

где - коэффициент усиления антенн передающей и приемной станции.

Так как они идентичны, то:

- КПД АФТ приемной и передающей станции. Они равны так, как они имеют одинаковый состав и одинаковую высоту антенны:



и - коэффициент системы соответственно ТФ и ТВ ствола:

,

.

и - эффективные значения взвешенных тепловых шумов и размах сигнала изображения на выходе ТВ канала.

Обычно принимают

- ослабление сигнала в свободном пространстве, определяется выражением:

.

Теперь можно вычислить минимально допустимый множитель системы. Для ТФ ствола:

или -44.95 дБ. Для ТВ ствола

или -39.17 дБ. Труднее всего обеспечить больший минимально допустимый множитель системы. Поэтому большее значение и принимают для расчетов:

2.4 Определение мощностей на входе приемника

При проектировании РРЛ необходимо знать среднее значение (медианное) мощности сигнала на входе приемника ,а также мощности и , определяющие величину, ниже которой мощность сигнала на входе приемника будет опускаться не более 20% (0,1%) времени за любой месяц.

Их рассчитывают по формулам:

где мощность сигнала на входе приемника при распространении в свободном пространстве при мощности передатчика 0,3 Вт:

Для открытой трассы можно положить, что и . А принимают равным :

Тогда

Минимальная мощность сигнала на входе приемника (112 пВт) должна быть больше мощности срабатывания замещающего генератора. Эта мощность для систем КУРС-8 составляет 25 пВт. Как видно, условие выполняется.

2.5 Определение ожидаемого процента времени, в течение которого мощность шумов в телефонном канале превышает допустимую величину

2.5.1 определение экранирующей составляющей

- процент времени, в течение которого мощность сигнала на входе приемника окажется ниже минимально допустимой, вследствие экранирующего действия Земли. Для открытых трасс, эта составляющая мала и ею пренебрегают:

2.5.2 Определение интерференционной составляющей

- процент времени, в течение которого мощность сигнала на входе приемника окажется ниже минимально допустимой из-за интерференции прямой и отраженной от поверхности Земли волн. Препятствие представляет собой лес. Рассмотрим условие Релея для этого случая. Высота неровностей леса принимается равной Тогда условие Релея

не выполняется, то есть имеет место диффузное отражение и Тогда, коэффициент отражения

Таким образом, у меня не наблюдается отражение от земли. При этом:

2.5.3 Определение тропосферной составляющей

- процент времени, в течение которого мощность сигнала на входе приемника окажется ниже минимально допустимой за счет волн, отраженных слоистыми неоднородностями тропосферы.

Чтобы появилось такое замирание, необходимо выполнение двух событий.

Во-первых, появление слоистых неоднородностей, способных отражать радиоволны. Это событие возникнет, когда в тропосфере появится резкий скачек е, то есть с большим отрицательным значением

Для центрального региона принимают



Во-вторых, появление условий, при которых прямая и отраженная волна имеют примерно равные амплитуды и противоположные фазы.

Тогда вероятность замираний будет равна произведению выше сказанных вероятностей и будет вычисляться по формуле:

2.5.4 Определение дождевой составляющей

- процент времени, в течении которого мощность сигнала на входе приемника окажется ниже минимально допустимой за счет затухания радиоволн в осадках.

Для нахождения этой составляющей необходимо вычислить эффективную длину интервала. Потом находят ослабление при данной интенсивности на данной эффективной длине интервала. Вспомогательные коэффициенты находят по справочнику [3, стр.99, 100]. В итоге получают зависимость и по ней определяют Jдоп.

, мм/ч		, , м.	,, дБ/м
30	0,68	2,302	0,53	0,195
50	0,51	1,726	1,1	0,089
70	0,4	1,354	1,5	0,048
90	0,31	1,049	1,8	0,043
150	0,2	0,677	3,8	0,015

График зависимости имеет вид, представленный на рис.8.:



Рис.8. Зависимость

По графику определяем, что мм/ч. По интегральным статистическим распределениям [3, 106, рис.4,25, кривая 2] определяем:

2.6 Определение суммарного процента времени для всей линии

На рассчитываемом интервале суммарный процент времени равен сумме всех составляющих:

Для остальных интервалов полагаем, что они открыты со значительной интерференционной составляющей, затухания в дожде одинаковы, также равны тропосферные составляющие:

Тогда для остальных интервалов:

Суммарный процент времени для всей линии без учета резервирования примет вид:

Так как у меня местная линия длинной 91 км., и определялся по ТВ стволу, то нормы ВСС РФ для этого случая следующие:

Таким образом, спроектированная РРЛ удовлетворяет нормам. Но для того, что бы повысить надежность и устойчивость линии, вводят разнесенный прием, частным случаем которого является поствольное резервирование. Кроме того, резервирование позволяет увеличить устойчивость связи и возможность опустить антенны.

2.7 Устойчивость связи при применении поствольного резервирования

Неустойчивость связи на линии с поствольным резервированием определяют в процентах по формуле:

Здесь для нашей линии: k = 7 - число рабочих стволов, приходящихся на один резервный.

i = 1 - число участков резервирования.

p = 2 - число главных станций.

m = 3 - число интервалов между главными станциями.

Cf - эмпирический коэффициент, учитывающий статистическую зависимость замираний на интервале РРЛ при частотном разнесении двух ВЧ стволов на величину и зависящий от условий распространения радиоволн и способа сложения сигналов.

- именно такой минимальный разнос между рабочим стволом и резервным. Здесь я взял 56 МГц (разнос между стволами одной поляризации) потому, что корреляция шумов между стволами разной поляризации намного меньше, чем стволов одной поляризации. Для приморских районов:

.

Тогда, интерференционные и тропосферные составляющие:

Дождевые составляющие:

Экранирующие составляющие:



Тогда получим:

Как видно, и теперь выполняются нормы. Вместе с тем можно опускать антенны до тех пор, пока . В моем случае на при опускании антенн будет влиять экранирующая составляющая, так как она растет при закрытии трассы. Остальные составляющие не изменятся. Постепенно можно опускать антенны по дискретным отрезкам до тех пор пока будет выполняется условие: .

2.8 Определение суммарной мощности шумов на выходе каналов РРЛ

2.8.1 Определение шумов на выходе телефонного ствола

Суммарная мощность шумов в ТФ канале определяется выражением:

где - тепловые шумы, вносимые j-м интервалом;

- суммарные переходные шумы, возникающие в различных элементах тракта и из-за многолучевого распространения;

- тепловые шумы, создаваемые гетеродинными устройствами и модуляторами.



Мощность шумов можно определить по формуле:

где - псофометрический коэффициент;

- постоянная Больцмана;

Гц - полоса ТФ канала;

кГц - верхняя частота в спектре группового ТФ сигнала, в системе КУРС-8 система уплотнения ТФ ствола - К-300 с полосой 60-1300 кГц;

кГц - эффективная девиация на канал, справочная величина для КУРС-8;

- эквивалентная шумовая температура, определяемая по формуле (10 дБ -шум фактор приемника в КУРС-8, 290 К - температура окружающей среды)

;

- нормированная частота;

- характеристика восстанавливающего контура, обычно берут так:

- мощность на входе приемника, определяемая для текущей высоты антенны. Она была ранее вычислена.



Тогда тепловые шумы:

.

Остальные шумы определяются по выражениям:

,

;

где - суммарные шумы группового, ВЧ трактов, шумы от фидеров и многолучевого распространения.

- тепловые шумы гетеродина приемопередатчика и модема.

Если шумы одного группового тракта пВт0 и у нас 1 модем, то:

пВт0.

Так как, групповой тракт есть на каждой станции, то суммарные шумы ВЧ трактов, при условии что один ВЧ тракт вносит 20 пВт0, будут равны:

пВт0.

Значение зависит от длины фидера в АФТ и числа интервалов, определяется выражением:

Значение это шумы каждого фидера, коэффициент 2 учитывает, что фидеров два на каждом интервале. Пологая, что у нас очень маленький фидер, то полагаем пВт0, тогда:

При этом:

.

По справочным данным [4] определяем: тогда:

Тогда суммарные шумы в ТФ канале:

Согласно рекомендациям, шумы в телефонном канале не должны превосходить величину:

Как видно, данные рекомендации не выполняются. Мощность шумов в несколько раз больше нормы. Наибольшие шумы вносят тепловые шумы интервала. Это связано с малой мощностью . Если ее увеличить, то тепловые шумы будут уменьшатся, согласно выражению для . Увеличить ее можно, увеличивая высоты подвеса антенн. При этом будет расти коэффициент , определяющий эту мощность.

2.8.2 Определение шумов на выходе телевизионного ствола

Для телевизионного ствола квадрат отношения визиометрического напряжения шумов к напряжению видеосигнала на выходе ТВ канала для 20% времени определяют по выражению:



где:

Здесь: - визиометрический коэффициент;

МГц - верхняя частота полного видеосигнала;

МГц - девиации на полный видеосигнал.

Тогда:

Вносимы тепловые шумы в видеоканал за счет модема: за счет гетеродинного тракта: Тогда суммарные шумы в ТВ стволе:

Или в дБ:

Рекомендованная МККР величина определяется выражением:



Как видно, норма по шумам не выполняется и в ТВ стволе. Причина та же, что и в ТФ канале: малая мощность . Для уменьшения шумов необходимо увеличивать высоту антенн.



3. Составление структурной схемы ОРС-1

Структурная схема ОРС на аппаратуре КУРС на восемь стволов приведена на рис.11.

Стойка окончания (СО) содержит четыре комплекта модуляторов и демодуляторов, работающих на ПЧ 70 МГц. Три комплекта являются рабочими и один резервный. Стойка СО имеет свою систему резервирования по схеме 7+1. Резервирование модемов производится независимо от резервирования ВЧ стволов. В комплект СО входят также элементы, необходимые для организации ТФ и ТВ стволов (предыскажающие и восстанавливающие контуры, групповые усилители, тракты образования групповых каналов на поднесущих частотах и т.д.).

Передающая часть СО предназначена для генерации сигнала ПЧ, частотной модуляции сигнала ПЧ, формирования группового спектра передаваемых сообщений, генерации сигналов поднесущих частот и модуляции их сигналами звукового сопровождения телевидения или вещания.

Приемная часть СО предназначена для демодуляции ЧМ сигнала ПЧ, разделения группового сообщения на его составляющие и демодуляция сигналов поднесущих частот.

Стойка резервирования стволов (РС) позволяет осуществлять поучастковое резервирование по схемам 3+1, 6+2, 7+1 и (1+1)?2. Она предназначена для работы в системе автоматического резервирования стволов по участкам РРЛ. Стойка РС устанавливается на УРС и ОРС и может охватывать одновременно системой резервирования до восьми ВЧ стволов, из которых один или два резервные.

Пульт служебной связи и контроля (ССК) позволяет производить контроль ТВ программы, сигналов звукового сопровождения и вещания и осуществлять СС по РРЛ. Пульт ССК устанавливается на УРС и ОРС И содержит аппаратуру образования каналов ПСС, устройства коммутации служебных каналов между собой, аппаратуру субъективного и объективного контроля качества ТВ программ, сигналов многоканальной телефонии, а также сигналов звукового сопровождения телевидения и вещания. Стойка распределения постоянного тока (РПТ) обеспечивает подключение к шинам постоянного тока (- 24 В) через автоматы защиты всех приемников, передатчиков, СО, стоек ОПРС, ОУРС, РС, пульта ССК, устройств жизнеобеспечения помещений, щита автоматики дизель-генераторов.

Рис. 9. Структурная схема ОРС-1



Заключение

В данном курсовом проекте было проведен расчет параметров радиорелейной линии прямой видимости на базе комплекса унифицированной системы КУРС-8, предназначенной для зоновых линий. Для систем КУРС применяются унифицированные модемы, аппаратура ввода-вывода сигналов многоканальной телефонии, видеосигналов, сигналов звукового сопровождения и радиовещания, системы и аппаратура резервирования, служебной связи (СС), телеобслуживания (ТС), а также система гарантированного электропитания. Кроме того, в приемопередающей аппаратуре используются унифицированные блоки (УНЧ, умножителя частоты, кварцевые генераторы и т.п.). Высокая степень унификации систем позволяет существенно снизить стоимость проектирования, разработки и эксплуатации РРЛ, а также повысить надежность ее работы.

В ходе проведения расчетов, был найден компромисс между стоимостью линии и качественными показателями. Однако, не все показатели соответствуют нормам (мощности шумов), но были даны рекомендации по их устранению.



Список используемой литературы

1. Тимищенко М.Г. Проектирование радиорелейных линий. - М.: Связь, 1976. 240 с.

2. Пректирование и расчет радиорелейных линий связи/Под ред. Е.В.Рыжкова. - М.: Связь, 1975. - 264 с.

3. Системы связи и РРЛ/Под ред. Н.И.Калашникова. - М.: Связь, 1977. - 392 с.

4. Справочник по радиорелейной связи/Под ред. С.В. Бородича. - М.: Радио и связь, 1981. 416 с.

5. Описание радиорелейных систем РРЛ прямой видимости: Методическая разработка /

В.А.Корнеев. - Рязань: РРТИ, 1985. - 39 с.

6. Проектирование радиорелейных линий прямой видимости: Методическая разработка В.А. Корнеев., Э.К. Атаянц. - Рязань: РРТИ, 1985. - 32 с.

Размещено на Allbest.ru

...