Проектирование ионосферной радиолинии связи на участке г. Ростов-на-Дону-Москва

Риометр – специальный радиоприемник, использующийся для мониторинга высыпающихся в атмосферу авроральных электронов и протонов солнечного происхождения. Методика определения среднего превышения уровня сигнала над уровнем помех на входе приемника.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 23.01.2019
Размер файла 417,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Темой дипломного проекта является проектирование ионосферной радиолинии связи на участке г. Ростов-на-Дону-Москва.

Первые предположения о существовании высоко над Землёй электропроводящего слоя высказывались в связи с исследованием магнитного поля Земли и атмосферного электричества.

В 1901 году Гульельмо Маркони (итальянский радиотехник и предприниматель) принял трансатлантический радиосигнал в городе Сент-Джонс на острове Ньюфаундленд. Передающая станция находилась в Корнуолл, Англия до того, как сигнал достиг Ньюфаундленда, он дважды отразился от ионосферы. Несмотря на все сомнения, которые вызвал эксперимент Маркони, он успешно повторил его год спустя, приняв сигнал в заливе Глэйс, Новая Шотландия, Канада. В 1902 году сразу несколько ученых выдвинули предположение, что распространение радиоволн за пределы прямой видимости обусловлено их отражением от электропроводящего слоя, расположенного на высотах 100--300 км. С того момента началось активное изучение этого явления.

Началом широких экспериментальных исследований ионосферы в СССР можно считать второй Международный полярный год, проводившийся в 1932--1933 гг.-- в годы минимума солнечной активности. Начало этих исследований связано с именем руководителя Нижегородской радиолаборатории М.А. Бонч-Бруевича. В 1932 г. под его руководством были проведены первые в СССР ионосферные измерения.

Экспериментальные исследования ионосферы в арктических районах и, в частности, на дрейфующих полярных станциях связаны с именем изобретателя и конструктора Ф. Я. Заборщикова, работающего в Арктическом и антарктическом институте в Ленинграде. Начиная с 1954 г., ведутся непрерывные наблюдения на ионосферной станции в обсерватории «Мирный» в Антарктиде.

Коротковолновая связь с помощью ионосферного канала широко используется в течение многих лет и она обладает целым рядом несомненных достоинств. Но есть у нее и серьезные недостатки, снижающие её значимость - а именно низкая скорость и помехоустойчивость передачи информации. Этот недостаток обусловлен физическими свойствами канала связи - анизотропией ионосферы. В последние годы наметилась возможность создания коротковолновых ионосферных линий радиосвязи с высокой помехоустойчивостью и пропускной способностью.

Ионосферный канал используется для передачи информации на многие тысячи километров и не требует для своего поддержания материальных затрат, что в свою очередь обуславливает в будущем создание бесплатной КВ-связи как замены платных сотовых систем связи.

Изучение ионосферы продолжает развиваться в двух направлениях -- с точки зрения её влияния на распространение радиоволн и исследования физико-химических процессов, происходящих в ней.

В последние годы большую часть данных о волновых процессах в ионосфере удается получать с использованием глобальной сети GPS. Мониторинг ионосферы с использованием навигационных спутников систем GPS и ГЛОНАСС обеспечивает возможность определения в реальном масштабе времени пространственного распределения параметров ионосферы и, тем самым, возможность оперативного прогнозирования МПЧ с целью эффективного планирования и проведения сеансов коротковолновой связи.

1. Анализ построения систем радиосвязи

1.1 Принцип построения радиосистем передачи информации

При рассмотрении принципов построения радиосистем передачи информации начать стоит с того, что вообще представляет из себя передача сообщений.

Процесс передачи сообщений разбивается на три основных этапа: преобразование сообщения в сигнал; передача сигнала по линии передачи; преобразование полученного сигнала в сообщение. Вначале сообщение u(t) преобразуется передающим устройством в сигнал uc(t), наиболее удобный для данной линии. В общем случае этот процесс состоит из операции кодирования и модуляции. При этом сообщение преобразуется в так называемый модулирующий сигнал, представляющий собой изменяющееся во времени напряжение (ток), отображающий сообщение. Поскольку такое преобразование однозначно для конкретной системы передачи, понятия «сообщения» и «модулирующий сигнал» тождественны.

Модулирующий сигнал изменяет один из параметров (амплитуду, частоту, фазу) высокочастотного колебания передающего устройства. Такой высокочастотный модулированный сигнал в системе радиосвязи называют радиосигналом. Высокочастотный сигнал формируется (усиливается, преобразуется и фильтруется) в передающем устройстве и через линию передачи поступает на вход приемного устройства. Линией передачи называется среда распространения электромагнитных волн, используемая для трансляции сигналов от передающего устройства к приемному. В проводной системе передачи такой средой является физическая направляющая система- провода, кабели, волноводы, световоды, в системе радиосвязи- это область пространства между передающим и приемным устройствами.

Поскольку в радиосвязи средой распространения служит открытое пространство, структурная схема канала связи этого вида показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема канала радиосвязи

Здесь 1- источник сообщения, 2- преобразователь сообщения в сигнал и цепи связи этого преобразователя с радиооборудованием, 3- радиопередающее устройство, 4- пространство распространения радиоволн, 5- радиоприемное устройство, 6- цепи связи радиоприемного устройства с последующими цепями и устройствами и преобразователь сигнала в сообщение, 7- получатель сообщения.

Между источником 1 и получателем 7 последовательность участков 2-6 может быть как однократной, так и повторяющейся в аналогичном или разном исполнении. Многократное последовательное повторение подобных участков имеет место, например, в каналах радиорелейной связи.

В составе цепей связи в звеньях 2 и 6 могут содержаться проводные или кабельные соединительные линии, усилители и преобразователи сигналов, группирователи сигналов от разных источников и разделители их для разных получателей, коммутаторы. Интерфейсы и различные другие устройства.

Как в линиях связи вообще, так и в линии радиосвязи обычно образуются параллельные каналы с описанной структурой для прямого и обратного направлений. В конечных пунктах линий совмещаются преобразователи сообщений в сигналы и преобразователи сигналов в сообщения.

По характеру используемого физического процесса в тракте распространения радиоволн различают: системы радиосвязи и радиовещания на длинных, средних и коротких радиоволнах без ретрансляторов; радиорелейные системы передачи прямой видимости (РРСП); тропосферные радиорелейные системы передачи (ТРСП); спутниковые системы передачи (ССП); ионосферные РСП на декаметровых волнах (дальнее распространение декаметровых волн за счет отражения от слоев ионосферы); космические РСП (прямолинейное распространение радиоволн в космическом пространстве и атмосфере Земли); ионосферные РСП на метровых волнах (дальнее распространение метровых волн благодаря рассеянию их на неоднородностях ионосферы) и другие.

В радиорелейные системы передачи прямой видимости (РРСП) происходит распространение радиоволн в пределах прямой видимости ретрансляторов, в основном применяют активную ретрансляцию, в процессе которой сигналы усиливаются. При этом между антеннами ретранслятора, направленными на соседние станции, устанавливают приемопередатчик. Протяженность пролетов между соседними станциями зависит от профиля рельефа местности и высот установки антенны.

Тропосферные радиорелейные системы передачи (ТРСП) используют дальнее тропосферное распространение радиоволн за счет их рассеяния и отражения в нижней области тропосферы при взаимном расположении радиорелейных станций за пределами прямой видимости. Линии на основе тропосферных радиорелейных систем передачи строятся, как правило, в труднодоступных и удаленных районах. Значительные расстояния между станциями, безусловно, выгодны при организации протяженных линий, поскольку требуется меньшее число станций. Однако за счет глубоких замираний из-за неустойчивости пространственно-временной структуры тропосферы и крайне малой мощности радиосигнала в точке приема организация хорошего качества связи и значительного количества каналов затруднена.

Спутниковые системы передачи (ССП) используют прямолинейное распространение радиоволн с ретрансляцией их бортовым ретранслятором искусственного спутника Земли (ИСЗ), находящимся в пределах радиовидимости земных станций, между которыми осуществляется радиосвязь, они могут быть как стационарными, так и подвижными. Спутниковые ретрансляторы размещаются на полярной, наклонной или экваториальной орбитах. Важной разновидностью экваториальной орбиты является геостационарная орбита, на которой спутник вращается с угловой скоростью, равной угловой скорости Земли, в направлении, совпадающем с направлением вращения Земли. Преимуществом геостационарной орбиты является то, что приемник в зоне обслуживания «видит» спутник постоянно, но так как она одна, невозможно все спутники разместить на ней, кроме того, спутник на геостационарной орбите неспособен обслуживать земные станции в приполярной области. В случае наклонной орбиты из-за перемещения спутника относительно наземного наблюдателя необходимо запускать не меньше трех спутников на одну орбиту, чтобы обеспечить круглосуточный доступ к связи. Полярная орбита - предельный случай наклонной.

1.2 Радиочастотные диапазоны волн

радиоприемник сигнал помеха

Таблица 1. Классификация деления радиоволн на диапазоны

Частоты

Длина волн

Метрическое наименование диапазона волн

Наименование диапазона частот

Поддиапазон волн

От 3 до 30 кГц

От 100 до 10 км

Мириаметровые

Очень низкие (ОНЧ)

Сверхдлинные (СДВ)

От 30 до 300 кГц

От 10 до 1 км

Километровые

Низкие (НЧ)

Длинные (ДВ)

От 0,3 до 3 МГц

От 1 км до 100 м

Гектометровые

Средние (СЧ)

Средние (СВ)

От 3 до 30 МГц

От 100 до 10 м

Декаметровые

Высокие (ВЧ)

Короткие (КВ)

От 30 до 300 МГц

От 10 до 1 м

Метровые

Ультравысокие (УВЧ)

От 0,3 до 3 ГГЦ

От 1 м до 1 дм

Дециметровые

Сверхвысокие (СВЧ)

Ультракороткие (УКВ)

От 3 до 30 ГГЦ

От 10 до 1 см

Сантиметровые

Крайне высокие (КВЧ)

От 30 до 300 ГГц

От 10 до 1 мм

Миллиметровые

От 300 до 3000 ГГц

От 1 до 0,1 мм

Децимиллиметровые

1.3 Свойства радиоволн различных диапазонов

Распространение радиоволн в свободном пространстве зависит от свойств поверхности Земли и свойств атмосферы. Условия распространения радиоволн вдоль поверхности Земли в значительной мере зависят от рельефа местности, электрических параметров земной поверхности и длины волны. Радиоволнам, как и другим волнам, свойственна дифракция, т.е. явление огибания волнами препятствий. Наиболее сильно дифракция сказывается в случае, когда геометрические размеры препятствий соизмеримы с длиной волны. Радиоволны, распространяющиеся у поверхности Земли и частично за счет дифракции огибающие выпуклость земного шара, называются земными, или поверхностными радиоволнами.

Атмосферу Земли нельзя считать однородной средой. Давление, плотность, влажность, диэлектрическая проницаемость и другие параметры в разных объемах воздушного слоя имеют различные значения. По этим причинам скорости распространения в различных объемах неодинаковы и зависят от длины волны. Траектория радиоволн в атмосфере искривляется. Явление искривления или преломления радиоволн при распространении их в неоднородной среде получило название рефракции.

2. Основные принципы создания ионосферных каналов связи

2.1 Свойства и параметры ионосферы

В земных условиях радиоволны распространяются в атмосфере. Атмосферу разделяют по высоте на три области: тропосферу, стратосферу и ионосферу. Нижняя область - тропосфера простирается до высоты 7…10 км в полярных районах и до 16…18 км над экватором. Тропосфера переходит в стратосферу, верхняя граница которой находится на высоте около 50…60 км. Стратосфера отличается от тропосферы почти полным отсутствием водяного пара, осадки образуются только в тропосфере. Тропосфера и стратосфера влияют только на распространение УКВ.

На высоте более 60 км воздух находится в ионизированном состоянии. Эту область называют ионосферой. Ионосфера в той или иной степени влияет на распространение радиоволн всех диапазонов, так как радиоволны вызывают в ней движение свободных зарядов. Главной причиной ионизации воздуха и образования ионосферы является излучение Солнца. Установлено, что ионизацию атмосферы могут вызывать только ультрафиолетовые лучи, имеющие длину волны меньше 0,1 мкм. Ионизация атмосферы вызывается также потоком частиц (корпускул), испускаемых Солнцем. Коротковолновые ультрафиолетовые лучи и корпускулы не достигают тропосферы, и воздух в ней практически не ионизирован. Ионизация становится заметной на высотах более 50…60 км.

В ионосфере имеется несколько слоев, от которых происходит отражение радиоволн, рассмотрим эти слои. Слой D образуется в области, где сравнительно велика плотность газа и рекомбинация свободных зарядов происходит быстро. Поэтому этот слой существует только днем и очень быстро исчезает после захода Солнца, когда прекращается ионизирующее воздействие. Летом критическая частота слоя D, под которой понимается наибольшая частота радиоволны, отражающейся при вертикальном падении на ионосферу, больше, чем зимой. Слой отражает мириаметровые, километровые и частично гектометровые волны, более короткие волны проходят через него, частично в нем поглощаясь.

Слой Е существует круглые сутки, но его электронная концентрация днем намного больше, чем ночью, и изменяется в соответствии с высотой Солнца над горизонтом. Слой Е днем, особенно летом, способен отражать декаметровые волны. Ночью декаметровые волны от слоя Е не отражаются. Гектометровые и более длинные волны отражаются от слоя в любое время года и суток.

Зимой выше слоя Е существует только один максимум электронной концентрации - слой F. Его концентрация достигает максимума после полудня и минимума - утром. Летом слой F расщепляется на два слоя - F1 и F2. Электронная концентрация в слое F2 изменяется в течение суток менее сильно, чем в слое F зимой. Слой F отражает декаметровые и иногда длинные метровые волны.

Помимо изменений состояния ионосферы, связанных с временем года и суток, существуют также регулярные изменения, обусловленные цикличностью солнечной активности. В годы максимума солнечной активности критические частоты слоя F возрастают в 2-3 раза по сравнению с годами минимума.

В случае использования ионосферной связи на пути между передатчиком и приемником возникают мертвые зоны. Мертвые зоны - область вокруг передатчика, в котором ни поверхностная волна ни ионосферная волна не распространяются. Мертвые зоны могут часто использоваться, если есть намерение, чтобы связь не слышал определенный приемник. Выбор различной частоты изменит размер мертвой зоны. Если приемник находится в пределах мертвой зоны и вне досягаемости поверхностной волны, то маловероятно, что он примет данную связь. Однако, факторы типа бокового отражения, где отражение от ландшафта вне влияния мертвой зоны при передаче волны в зону, могут повлиять на надежность этой метода. Мертвые зоны изменяются по размеру в течение дня, с сезонами, и с солнечной активностью. В течение дня, солнечного максимума и при равноденствий, мертвые зоны могут изменять свои размеры. Под воздействием этих факторов ионосфера увеличивает свою электронную плотность и поэтому способна поддержать верхние частоты. Возмущения известные как Плавающие Ионосферные Возмущения (ПИВ), могут заставлять области быть наклоненными, делая сигнал сфокусированным или не сфокусированным. Постепенное ослабление силы сигнала порядка 10 минут или больше может быть связано с этими явлениями. ПИВ двигаются горизонтально со скоростью от 5 до 10 км в с легко предсказуемым направлением. Некоторые зарождаются в вызванных полярным сиянием зонах после вспышек на Солнце, и они могут двигаться на большие расстояния. Другие зарождаются при погодных возмущениях. ПИВ могут влиять на фазу, амплитуду, поляризацию и угол падения волны.

Поляризационное ослабление сигнала происходит от изменений в поляризации волны по пути распространения. Приемная антенна не способна принять компоненты сигнала; этот тип постепенного ослабления силы сигнала может длиться от доли секунды до нескольких секунд.

Постепенное ослабление силы сигнала может наблюдаться в момент восхода солнца и заката особенно, когда рабочая частота - близко к МПЧ, или когда приемная антенна помещена близко к границе зоны пропуска. В это время дня, ионосфера непостоянна, и частота может генерировать выше и ниже МПЧ заставляя сигнал то усиливаться то ослабляться. Если местонахождение приемника близко к "мертвой" зоне, и ионосфера изменяется, то и "мертвая" зона изменяется.

К помехам в ионосфере, вызванным солнечной активностью относятся Коротковолновые затухания, явления поглощения полярной шапки и ионосферные бури.

Из-за явлений на Солнце, иногда магнитное поле Земли становится нарушенным. Геомагнитное поле и ионосфера связаны довольно сложно, и возмущение в геомагнитной поле может часто причиняет возмущение в области F ионосферы. Такие ионосферные бури иногда начинаются с увеличенной электронной плотности, позволяющей поддерживать верхние частоты, сопровождаются уменьшением в электронной плотности, ведущей к успешному применению только более низкие частоты области F. Повышение обычно не будет касаться КВ частот, а понижение плотности может приводить к проникновению через ионосферу частот, обычно используемых для связи.

Ионосферные бури могут длиться в течение многих дней и воздействуют на средние, и высоких широтах намного сильнее, чем на низких широтах. В отличие от затуханий, на верхние частоты больше всего воздействуют ионосферные бури. Чтобы сократить эти эффекты, необходимо стремиться к использованию более низких частот.

Коротковолновые затухания также называются световыми затуханиями или Внезапными Ионосферными Возмущениями (ВИВ). Радиация от Солнца в течение больших солнечных вспышек причиняет увеличенную ионизацию в области D, которая приводит к большим поглощением волн КВ диапазона. Если вспышка достаточно большая, то весь, спектр ВЧ может быть непригодным на время. Затухания, более вероятно, происходят при солнечном максимуме и в первой части снижения к солнечному минимуму. Главные особенности КВ затуханий: воздействуют только на пути распространения со световыми секторами; затухания обычно длятся от нескольких минут иногда два часа, с быстрым началом и более медленным восстановлением.

Рисунок 2

Продолжительность затухания будет зависеть от интенсивности и продолжительности вспышки; величина затухания будет зависеть от размера вспышки и положения Солнца относительно точки, где радио волна проходит через область D. Чем выше Солнце относительно той точки, тем большее количество поглощения; поглощение самое большое в более низких частотах, которые являются первыми при воздействии на них и последние при восстановлении. На верхние частоты обычно воздействие меньше, и они могут быть годны к применению.

Явления поглощения полярной шапки относят к протонам высокой энергии, которые отрываются от Солнца, когда большие происходят большие вспышки двигаются по Геомагнитным линиям магнитного поля к полярным областям. Там они ионизируют область D, причиняя ослабление КВ, проходящих через полярную область D. ППШ наиболее вероятно, в момент солнечного максимума, однако, они не столь часты как затухания. ППШ может начинаться через 10 минут после вспышки и длятся для до 10 дней. Эффекты ППШ могут иногда преодолеваться, ретранслируя сообщения на каналах, которые не требуют полярных точек рефракции. Даже зимой полярная зона может переносить эффекты ППШ. Частицы от Солнца могут фактически создавать ночью область D.

Представляющим научный интерес является резонанс Шумана, это явление образования стоячих электромагнитных волн низких и сверхнизких частот между поверхностью Земли и ионосферой.

Земля и ее ионосфера-это гигантский сферический резонатор, полость которого заполнена слабоэлектропроводящей средой. Если возникшая в этой среде электромагнитная волна после огибания земного шара снова совпадает с собственной фазой (входит в резонанс), то она может существовать долгое время.

2.2 Измерения параметров ионосферы

Диагностика состояния ионосферы приносит сведения об условиях распространения радиоволн в околоземном пространстве, позволяет следить за состоянием и процессами перестройки внешних областей земной атмосферы по изменению их токовых систем, поскольку обширные пространства магнитосферы связаны системой вертикальных токов с ионосферой и их изменения сказываются на состоянии ионосферы. В то же время наблюдения ионосферы позволяют контролировать многие процессы в нижних непроводящих слоях (стратосферное потепление, атмосферные волны и т. п.), так как колебательные процессы, усиливаясь при прохождении этих слоев атмосферы, передаются в верхние проводящие слои, где легко регистрируются радиофизическими способами. Более того, мониторинг состояния ионосферы позволяет контролировать колебания земной поверхности (землетрясения, сильные взрывы).

Исследования ионосферы до появления возможности прямых измерений с помощью ракет, базировались на использовании способности ионосферы поглощать, отражать, рассеивать радиосигналы. Наиболее распространенным был метод вертикального зондирования (ВЗ), при котором измеряется время распространения импульса от ионозонда до отражающего слоя и обратно к приемнику сигнала. Используется набор частот в коротковолновом диапазоне (f>1 МГц), высота точки отражения уменьшается с ростом частоты радиосигнала и измеренная зависимость задержки (высоты) от частоты волны (ионограмма) используется для вычисления высотного профиля электронной концентрации.

К методам, использующим ту же цепочку: передатчик - ионосфера - приемник, относятся наклонное зондирование, возвратно-наклонное зондирование, радиопросвечивание ионосферы сигналами со спутников, метод частичных отражений и измерения прохождения радиосигналов на конкретных радиотрассах.

К методам, выделившимся в отдельные самостоятельные направления, можно отнести риометрические исследования, радиолокационные исследования, метод некогерентного рассеяния и исследование распространения сверхдлинных волн (СДВ). Активное воздействие на ионосферу и изучение ее реакции используется в установках по нагреву ионосферы мощными импульсами радиоизлучения.

Ионосферные методы используются не только для исследования собственно ионосферы и ее параметров, но и для исследования магнитосферных процессов. В частности измерение поглощения космического радиошума с помощью риометров в основном использовалось для исследования пространственно-временных характеристик потоков заряженных частиц магнитосферного и солнечного происхождения, высыпающихся в полярную и авроральную ионосферу.

Прямые методы измерения параметров магнитосферы включают стратосферные исследования, ракеты и спутники. Как правило, это измерения комплексные, каждый аппарат имеет на борту целую группу приборов.

Стратосферные исследования исторически наиболее древние: на первом полете аэростата открытого типа, его изобретатель парижский профессор Шарль проводил измерения температуры воздуха и атмосферного давления (1883 г.).

Ракетные исследования начали развиваться в послевоенное время с появлением соответствующих средств подъема. В СССР это были в основном метеорологические ракеты. За рубежом были созданы научные ракетные полигоны. С появлением спутников многие экспериментальные группы оставили или резко сократили аэростатные и ракетные программы и перешли на создание спутниковой аппаратуры.

Датчики заряженных частиц, начиная от простейших счетчиков Гейгера до сложных систем типа калориметра Григорова. Магнитометры являются непременной частью каждого спутника и каждой научной подвески аэростата. Для определения полной интегральной концентрации ионосферы используются как псевдодальномерные измерения (кодовые измерения дальности), так и измерения по фазе несущей.

Риометр - специальный радиоприемник для непрерывного измерения уровня поглощения космического радиошума в слое D ионосферы Земли. Используется для мониторинга высыпающихся в атмосферу авроральных электронов и протонов солнечного происхождения.

Ионосферные станции или ионозонды предназначены для диагностики ионосферы и оперативного прогноза КВ связи. Они состоят из мощного передатчика, передающей и приемной антенн, приемника и регистрирующей системы. Диапазон частот передающего устройства может достигать 0,5-25 МГц.

Рисунок 3. Блок-схема ионозонда «Парус»

На рисунке 3 приведена блок -схема ионозонда ИЗМИРАН «ПАРУС», разработанного в конце прошлого столетия. В 50-з годах прошлого века была организована мировая сеть ионозондов вертикального зондирования ионосферы, включавшая более 120 станций, с помощью которых были изучены основные закономерности динамики ионосферы экваториальных, средних и высоких широт.

С помощью ионозонда можно проводить измерения амплитудных характеристик, спектра, формы и фазы пришедшего сигнала, измерения скорости дрейфа ионосферной плазмы ряд других характеристик ионосферной плазмы. Ионозонд может работать в режимах: вертикального, наклонного, возвратно-наклонного и трансионосферного зондирования.

Полное электронное содержание ионосферы (ПЭС) является одной из важнейших характеристик ионосферы Земли, однако, на сегодняшний день, на территории России в глобальном масштабе его мониторинг не осуществляется, Аналитические модели дают хорошую оценку этого параметра при условии спокойной геомагнитной обстановки, но в случае возмущенной ионосферы оценка ПЭС становится существенно менее точной, что негативно сказывается на работе различных (в частности навигационных) спутниковых систем. Радиопросвечивание атмосферы с помощью сигналов спутниковых радионавигационных систем и сети наземных станций является легкодоступным и не требующим больших затрат способом мониторинга ионосферы в реальном времени.

2.3 Особенности ионосферной связи

Несмотря на ряд недостатков, присущих радиосвязи КВ диапазона, ее роль и место в общей системе связи остаются достаточно высокими. Это объясняется тем, что коротковолновая радиосвязь позволяет оперативно устанавливать прямую связь на больших расстояниях, включая труднодоступные водные и горные районы. Организация же постоянно действующих пунктов связи в таких регионах практически невозможна из-за отсутствия в них какой-либо инфраструктуры.

Работа средств радиосвязи коротковолнового диапазона во многом зависит от рефракционных свойств ионосферы на траектории распространения радиосигнала. Состояние ионосферы, как электрически заряженной среды, зависит от многих факторов естественного и антропогенного характера. Их влияние может приводить как к нарушениям качества радиосвязи в этом диапазоне, так и полному ее исчезновению на выбранной несущей частоте.

Не все КВ радиоволны будут преломлены ионосферой, существует верхние и нижние частотные границы для связи между двумя терминалами. Если частота слишком высока, волна проникнет через ионосферу, если частота сигнала окажется слишком низкой, сила сигнала будет понижена из-за поглощения в области D. Диапазон частот пригодный к употреблению изменится: в течение дня; с сезонами; с солнечным циклом; в зависимости от ионосферной области, используемой для связи.

В то время как верхний предел частот изменяется главным образом с этими факторами, более низкий предел также зависит и от приемника, трассирующего шума, кпд антенны, мощности передатчика, и поглощение ионосферой.

Для любой схемы распространения КВ радиоволн имеется Максимально Применимая Частота (МПЧ), которая определена состоянием ионосферы около области рефракции и длины цикла. МПЧ преломлена от области максимальной электронной плотности. Поэтому, частоты выше чем МПЧ для специфической области проникнут через ту область. В течение дня возможно связаться, и через слои E и F, использующие различные частоты. Самая высокая частота, поддерживаемая слоем E - Е МПЧ, в то время как поддерживаемая F слоем - F МПЧ. МПЧ области F в особенности изменяется в течение дня, сезонно и с солнечным циклом. Данные наблюдаемых частот отражают это. Диапазон МПЧ области F можно прогнозировать, и этот диапазон простирается от более низкого уровня МПЧ (называемый Оптимальной Рабочей Частотой, ОРЧ), через медиану к верхнему уровню МПЧ. Эти МПЧ имеют 90 %, 50 % и 10 % шанс, который будет поддержан ионосферой, соответственно. Прогноз обычно охватывает период одного месяца, так что ОРЧ должна обеспечить успешное распространение волн в течении 90 % времени или 27 дней месяца. Медианная МПЧ должна обеспечить коммуникации 50 % или 15 днями месяца и верхний уровень МПЧ 10 % или 3 днями месяца. Верхний уровень МПЧ - самая высокая частота диапазона МПЧ и наиболее вероятна, чтобы проникнуть через ионосферу, рис. 4.

Рисунок 4. Диапазон частот, пригодный к использованию

Если частота f меньше границы ППЧ, то излучение будет поглощено слоем D. Если излучение производится с частотой выше Е МПЧ, то радиоволны распространяются сквозь область Е. Если частота излучения находится выше МПЧ, то радиоволна проходить сквозь слой F.

Успешное распространения волн, при ежемесячном прогнозе солнечной активности, довольно часто является правильным. Иногда непредвиденные события происходят на Солнце, и ежемесячные прогнозы становятся неточным. D область не позволяет всем частотам быть использованными, начиная с более низких частоты вероятно будут поглощены. Поглощающая предельная частота (ППЧ) обеспечивается как волновод к более низкому пределу диапазона частот пригодных к употреблению. ППЧ существенна только для схем с точками рефракции в освещенном солнцем полушарии. Ночью, ППЧ нулевая, позволяет частотам, которые не пригодны к применению в течение дня, успешно распространяться.

Поверхностные (земные) радиоволны, распространяющиеся непосредственно у поверхности Земли и частично за счет дифракции огибающие выпуклость земного шара, в декаметровом диапазоне при мощности радиопередатчика несколько десятков киловатт могут быть приняты на расстояниях не более нескольких десятков километров. Декаметровые (короткие) волны распространяются в основном виде пространственных ионосферных волн. При отражении от слоя F2 радиоволна может перекрыть одним скачком расстояние 3500…4000 км (расстояние скачка измеряется вдоль поверхности земли) (рис. 5).

Рисунок 5. Пути распространения земной и ионосферной волн

При отражении от слоев Е и Еs максимальное расстояние сачка равно 2000 км. Проводимость ионосферы на коротких волнах сравнительно мала, и поглощение радиоволн в ионосфере при правильном выборе рабочей частоты оказывается небольшим. Благодаря этому короткие волны путем многократного отражения от ионосферы и поверхности земли могут обеспечить связь между любыми точками на земном шаре без применения ретрансляторов.

Вместе с тем на декаметровых волнах не возможно организовать такие же широкополосные каналы как на УКВ. Декаметровые волны пнрим6еняют для звукового вещания на большие расстояния, для построения магистральных телефонных линий большой протяженности в тех случаях, когда не целесообразно организация УКВ радиолиний, а также для связи с морскими судами и самолетами.

На декаметровых волнах электромагнитное поле в точке приема практически всегда образуется за счет сложения множества лучей. При угле падения на ионосферу, равном критическому, в точку приема приходит луч, испытавший «зеркальное» отражение в ионосфере, и множество лучей, рассеянных ионосферными неоднородностями. Многолучевость приводит к интерференционным замираниям, средний период которых на декаметровых волнах составляет около 1 с. Эти замирания могут иметь селективный характер, что приводит к искажениям принимаемого сигнала. Особенно заметные искажения за счет селективных замираний происходят при ослаблении уровня несущей частоты амплитудно-модулированного колебания, так как при этом сильно искажается форма огибающей сигнала. Эти искажения уменьшаются при использовании однополосной модуляции с подавленной несущей.

На декаметровых волнах помимо интерференционных наблюдаются поляризационные замирания, вызываемые изменением типа поляризации радиоволны при ее распространении в ионосфере. Средний период замирания на декаметровых волнах составляет секунды для борьбы с замираниями радиоприемные устройства снабжают автоматическими регуляторами усиления, которые изменяют усиление приемника при изменении уровня сигнала. Если уровень уменьшается, усиление приемника увеличивается, когда уровень сигнала растет усиление уменьшается. При это уровень сигнала на выходе приемника поддерживается неизменным. Дополнительно применяют разнесенный прием. При этом приемные антенны должны быть разнесены в пространстве на расстояние примерно равное 10 длинам волн. При таком разнесении замирания сигналов на выходах антенн происходит взаимонезависимо. Кроме пространственного разнесения иногда используют поляризационное, при котором прием ведется одновременно на антенны принимающие радиоволны с вертикальной и горизонтальной поляризациями.

3. Расчет ионосферной радиолинии Ростов-Москва

3.1 Анализ исходных данных, определение типа радиолинии, нахождение с учетом её особенностей предварительных параметров

Исходные данные для расчета:

1. Наименование радиотрассы: г. Москва - г. Ростов-на-Дону.

2. Время радиосвязи: 12.00 - 14.00, март, W=125.

3. Мощность радиопередатчика: РА = 5 кВт.

4. Тип антенн: передающей - VH-46/12; приемной - VH 46/12.

5. Уровень помех: среднестатистический

6. Вид радиосигналов, полоса пропускания приемника: ЧТ-6000 (F1-6000), f =4,4 кГц.

7. Требования к достоверности передаваемой телеграфной

информации: - рош. доп. = 1.10-3 (zдоп = 22,5 дБ).

8. Объем сообщения: V = 30 слов (групп).

9. Скорость передачи информации по исправному каналу: сэ = 75 слов/мин (бод).

10. Допустимое время передачи сообщения: Тпер. доп. = 5 мин.

11. Верность приема Рд-0,995. Надежность приема Рн-0,8.

12. КПД фидеров зф1-0,9, зф2-0,9.

13. Чувствительность приемника Uп-1мкВ

Определение географических координат г.Москва и г.Ростов-на-Дону производится по топографической карте России:

- г. Москва: 5545 с.ш. - 3737 в.д.

- г. Ростов-на-Дону: 4714 с.ш. - 3942 в.д.

Определение длины трассы производиться с помощью карты мира рис.1. Расстояние от г. Москвы до г. Ростов-на-Дону составляет 1080 км. Так как длина рассчитываемой трассы более 1000 км, но менее 4000 км, необходимо определить координаты точки отражения радиоволн, которые определяются с помощью карты мира. Отметив середину отрезка, получим координаты точки отражения, которые в нашем случае составляют: 5139с.ш. - 3839в.д.

Поправка времени для перевода местного времени в точке отражения в московское дискретное время не требуется, т.к. точка отражения расположена в одном часовом поясе с г.Москва.

Определение МПЧ для рассчитываемой трассы производится по картам слоев F2-0, F2-4000, F1-3000, E-2000 месячного прогноза МПЧ (март 2014 г.).

По известным координатам точки отражения данной радиолинии снимаем значения МПЧ для нулевого расстояния (F2-0-МПЧ) и для 4 000 км (F2-4000-МПЧ) с ионосферных карт слоя F2 для каждого четного часа московского декретного времени, а также по картам F1-3000-МПЧ и Е-2000-МПЧ с использованием кальки снимаем значения МПЧ.

Снятые данные занесены в таблицу 2.

Таблица 2

Параметры МГц

Московское время

Примечание

00

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

22

F2-0-МПЧ

4

3,8

3,5

4

6,1

7,1

7,4

7,3

6,9

6,6

5,2

4,3

F2-4000-МПЧ

10,2

9

10

12

20,5

24,5

24,7

24,7

24,8

21,5

18,4

12,9

F2 МПЧ

6,4

5,9

6,1

11,9

12

14

14,3

14,2

14,1

12,5

10,4

7,7

F1-3000-МПЧ

0

0

0

0

13,4

15,3

16,1

15,6

13,7

0

0

0

F1 МПЧ

0

0

0

0

9,9

11,5

12,1

11,6

10

0

0

0

E-2000-МПЧ

3,1

3,7

4,8

7,8

12

14,4

15,1

14,6

12,4

8,2

5

3,2

Е МПЧ

2,6

3,1

4,1

6,9

10,3

12,2

13,1

13

10,9

7,3

4,3

2,6

МПЧ для трассы

6,4

5,9

6,1

11,9

12

14

14,3

14,2

14,1

12,5

10,4

7,7

ОРЧ

5,4

5

5,2

10,1

10,2

11,9

12,1

12,1

12

10,6

8,8

6,5

0,85ЧF2 МПЧ

Отражающий слой

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

Определение МПЧ по слою F2 для заданной радиолинии производят по номограмме рис.3., для чего на верхней шкале номограммы отмечаем значение МПЧ для нулевого расстояния (F2-0-МПЧ), на нижней - для расстояния 4 000 км (F2-4000-МПЧ) и соединяем эти точки прямой линией. Проекция точки пересечения данной линии с горизонтальной линией, соответствующей длине трассы параллельно наклонным линиям, определяет МПЧ для трассы по нижней шкале номограммы. Полученные данные (F2 МПЧ) занесены в таблицу 2. Пересчет снятых значений МПЧ с карт F1 и Е производится по номограммам рис.4., рис.5. соответственно, для чего на левой шкале номограмм откладываются величины F1-3000-МПЧ или Е2-2000-МПЧ, определенные по картам, на правой шкале - расстояние, определяемое длиной радиотрассы в километрах. Обе точки соединяются прямой линией и в точке ее пересечения со средней шкалой определяют МПЧ для данной трассы, значения которых заносим в таблицу 2. После определения значений МПЧ для всех слоев (F1, F2, E) выбираем наибольшее значение МПЧ и заносим в таблицу 2.

Из полученных результатов видим, что отражение радиоволн на трассе происходит только от слоя F2.

Значение ОРЧ каждого четного часа рассчитываем из полученных значений МПЧ для трассы. В связи с тем, что отражение радиоволн на трассе происходит только от слоя F2 значение ОРЧ рассчитываем по формуле:

ОРЧ = 0,85хF2 МПЧ

полученные результаты заносим в таблицу.

По полученным результатам строим график суточного хода МПЧ и ОРЧ изображенный на рис. 6.

Определение рабочих частот, на которых можно осуществить радиосвязь в течение суток, производится, исходя из условий:

- за сутки,

- за сутки.

f дневная = 8,55 МГц;

f ночная = 4,25 МГц.

Время смены частот определяют графически, проведя горизонтали на уровне дневной и ночной частот до пересечения с графиком суточного хода ОРЧ.

Из графика следует:

Для дневного времени связи (12.00-14.00) в качестве рабочей частоты выдираем ОРЧ = 12 МГц

Определим рабочую длину волны:

= 2500 см.

3.2 Расчет среднего превышения уровня сигнала над уровнем помех на входе приемника

Для определения среднего уровня сигнала на входе приемника используется соотношение:

Необходимые для этого характеристики радиопередающих и радиоприемных устройств, включая антенны и фидеры, берутся из тактико-технических данных средств радиосвязи и справочных материалов. Поскольку в задании конкретное средство связи не указано, принимается решение мощность передатчика 5 кВт считать мощностью подводимой к антенне, а характеристики фидера на приемной стороне считать идеальными, такое возможно в случае его малой длины, что встречается на практике.

Так как в нашем случае отражающим слоем в период радиосвязи с 12.00 до 14.00, является слой F2, то действующая высота отражающего слоя определяется выражениями:

, км. - для слоя F2 днем, где:

W - число Вольфа, указанное в месячном прогнозе (в исходных данных - 125);

N - номер месяца, для которого производится расчет (в исходных данных март - 3).

Подставив необходимые данные получаем:

hdF2 = 366 км.

Длина пути, проходимого радиоволной от точки передачи до точки приема, определяется следующим образом:

,

где

r - длина трассы по поверхности земли (согласно расчетов 1080 м);

n - число отражений от ионосферы (в нашем случае 1).

км

Рассчитаем множитель, учитывающий ослабление энергии ЭМВ за счет её сферической расходимости:

W = 122 + 20 lg (rл / Д) =116 дБ

Значение критической частоты слоя Е, определяющие степень поглощения радиоволн в слоях ионосферы (поэтому f0E часто называют еще и индексом поглощения).

Находиться на основе прогноза МПЧ для слоя Е при максимальной дальности связи 2000 км fМПЧ Е-2000.

После нахождения этой величины критическая частота слоя Е рассчитывается по формуле:

Затем вычислим средний индекс поглощения как среднее арифметическое из найденных значений.

Полученные результаты о критическом слое Е приведены в таблице 3.

Таблица 3

Время радиосвязи

f0Е, МГц

f0Е, МГц среднее

12.00

2,8

2,75

14.00

2,7

После определения f0Е затухание WТ находим по графику рис.7.с учетом выбранной рабочей частоты (f Д = 12 МГц), которое равно:

WТ = 15 дБ,

а затем суммарное затухание при распространении радиоволны:

WРРВ = WТ + W = 131 дБ

Используя рабочую частоту fД = 12 МГц.

Определим коэффициент усиления антенны (GПР) по графику рис. 8, в результате получаем:

GПР = GПЕР = 2,8

GПР = GПЕР = 10 lg 2,8 = 4,47 дБ,

Определим эффективную мощность излучения по формуле:

РЭФ= 10 lg (0,25· РА·GПЕР)

РЭФ = 10 lg (0,25·5·1015·2,8) = 155,44 дБ

Коэффициент согласования по поляризации для одинаковых типов передающей и приемной антенн оп = 0 дБ.

Определим коэффициент согласования приемной антенны с фидером (приемником) по сопротивлению по формуле:

,

где

RN - сопротивление нагрузки приемной антенны VH-46/12 (в соответствии с ТТХ - 400 Ом);

RА и ХА - активная и реактивная составляющая комплексного входа (на зажимах) сопротивления антенны ZА, которые определяются по графикам рис. 9.

В нашем случае: RА = 350, ХА = 190.

= 0,94 (-0,26 дБ)

По полученным результатам вычислим средний уровень сигнала на входе приемника:

= 155,44 - 0,45 + 4,47 - 0,45+ 0 - 0,26 - 131 = 27,75 дБ

Определение среднего уровня помех на входе приемника осуществляется по формуле:

,

где

- мощность помех на входе приемника, которая определяется по общей формуле:

,

где

kБ = 1,38 ·10-11пВт/(Гц·К) - постоянная Больцмана;

ТА - эффективная шумовая температура антенны в Кельвинах, учитывающая суммарное воздействие внешних помех и флюктуационные шумы антенно-фидерного тракта; ДF - шумовая полоса пропускания линейной части приемника.

Определим необходимые данные для расчета среднего уровня помех на входе приемника. Для нахождения температуры помех используем графики рис.10.

Для индустриального района в дневное зимнее (март) время года температура помех составляет:

.

В соответствии с тактико-техническими характеристиками КПД приемной антенны VН-46/12 составляет:

Определим эффективную шумовую температуру:

TА= ••

Для сигнала ЧТ-6000 (F1-6000) шумовая полоса пропускания приемника определяемая в тракте основной избирательности ДF = 4,4 кГц.

Учитывая полученные результаты, вычислим средний уровень помех на входе приемника:

= 10 дБ

Определение превышения среднего уровня сигнала над средним уровнем помех на входе приемника осуществляется по формуле:

= 27,75 - 10= 17,75 дБ

Допустимое превышение уровня сигнала над уровнем помех на входе приемника при рОШ.ДОП = 1·10-3 для сигнала ЧТ задано исходными данными:

Z ДОП = 22,5 дБ

Стандартное отклонение уровней сигнала и помех определяются на основе экспериментальных исследований радиотрасс. Так для радиолиний декаметрового диапазона частот при связи ионосферными волнами значение стандартного отклонения уровня сигнала в дневное время составляет:

уу = 3 ... 5 дБ - для пересеченной местности, и до 10 дБ - для города.

А значение стандартного уровня помех: ух = 8 ... 12 дБ

Для проведения расчетов зададим: уу = 7 дБ, а ух = 9 дБ.

Для определения стандартного отклонения превышения уровня сигнала над уровнем помех на входе приемника применяется формула:

Подставив наши данные получаем:

= 11,4 дБ

3.3 Расчет параметра табулированного распределения вероятностей

Параметр распределения находится по формуле:

= - 0,41

Определим значения табулированной функции нормированного гауссовского распределения вероятностей.

Значение вероятности определяется по таблице показанной на рис. 11.

= 0,3409

3.4 Расчет показателей эффективности радиосвязи

1. Соответствующая полученному значению параметра о = - 0,41 вероятность P (D ? DДОП) = 0,34 не удовлетворяет заданному требованию к эффективности радиосвязи по достоверности.

Таким образом, при работе радиолинии на частоте 12 МГц требование к эффективности радиосвязи по достоверности и своевременности не выполняется.

2. Вероятность связи на выбранной частоте при использовании радиостанции большой мощности оказывается относительно низкой, особенно в тяжелой помеховой обстановке.

3. Основными факторами, определяющими эффективность радиосвязи являются: средние уровни помех и их рассеяние на рабочей частоте, замирания сигналов и параметры используемых антенных устройств.

4. Первостепенное значение для обеспечения высокоэффективной радиосвязи приобретает правильный выбор частот с максимальным превышением уровня сигнала над уровнем помех, а также выбора под эти частоты соответствующих антенных устройств с учетом дальности обеспечения радиосвязи.

5. Временные показатели, характеризующие состояние радиоканала в процессе ведения связи, также в основном определяются уровнями сигналов и помех и при работе радиолинии на выбранной частоте свидетельствуют о достаточно больших временных потерях вследствие нерационального использования частоты, загруженной помехами. Вместе с тем при соответствующем выборе частот связи с малыми уровнями помех эти непроизводительные потери могут быть значительно уменьшены.

В доказательство к представленному выводу по решению 1 задачи проведем расчет работы заданной радиолинии с применением более эффективной антенны с параметрами указанными в таблице

Таблица 4

Тип антенн (прд и прм)

Длина радиотрассы, км

Д

Ge

л, м

RН, Ом

WФ, Ом

Диапазон рабочих частот, МГц

1000 - 2000

60

27

0,7

28,6

700

700

7 - 12

Пересчитаем коэффициент усиления антенны:

GПЕР = GПР = 27

GПР = GПЕР = 10 lg 27 = 14,3 дБ,

Определим эффективную мощность излучения:

РЭФ = 10 lg (0,25·5·1015·27) = 165 дБ

Коэффициент согласования по поляризации для одинаковых типов передающей и приемной антенн: оп = 0 дБ.

Коэффициент согласования приемной антенны с фидером (приемником) по сопротивлению: ос = 0 дБ.

Пренебрегая малыми потерями в фидерах, определим, что

зФПЕР = 0 и зФПР = 0

По полученным результатам вычислим средний уровень сигнала на входе приемника:

= 165 + 0 + 14,3 + 0 + 0 - 131 = 48,3 дБ

Определим эффективную шумовую температуру:

TА=

Как было указано в п.1.4..

Средний уровень помех на входе приемника для сигнала ЧТ-500 (F1-500) при ДF =2,4 кГц составит:

= 12,75 дБ

Превышение среднего уровня сигнала над средним уровнем помех на входе приемника составит:

= 48,3 - 12,75 = 35,55 дБ

Стандартное отклонения превышения уровня сигнала над уровнем помех на входе приемника при уу = 8 дБ и ух = 9 дБ.

= 11,4 дБ

Учитывая заданное Z ДОП = 22,5 дБ получим параметр табулированного распределения вероятности:

= 1,14

Значение вероятности определяется по таблице показанной на рис. 12.

= 0,8728

Результаты полученных расчетов внесем в таблицу 5.

Таблица 5

Время связи

fД, МГц

12.00 - 14.00

12

48,3

12,75

35,55

22,5

11,4

1,14

0,8728

Таким образом, требование эффективности радиосвязи по достоверности с применением ромбической антенны выполняется.

Так как требование по достоверности выполняется, то рассчитаем среднюю длительность пригодного и непригодного состояния радиоканала.

Расчет средней длительности пригодного состояния радиоканала производится по формуле:

,

где

фx - значение интервала корреляции уровней радиопомех.

Для трасс длиной свыше 1000 км: фx = 6…9 мин.

Для проведения расчетов зададим фx = 7 мин.

86 мин.

Расчет средней длительности непригодного состояния радиоканала производится по формуле:

12 мин.

Рассчитаем вероятность своевременной передачи сообщений для P (D ? DДОП) = 0,8728. При использовании стандартного телеграфного кода длина одного знака составляет 7,5 бит. С учетом этого вероятность своевременной передачи сообщений рассчитывается по формуле:

,

где

Сэ - техническая (эксплуатационная) скорость передачи сообщений

(задано исходными данными - 75 бод);

Т ПЕР.ДОП - допустимое время передачи сообщения (задано исходными данными - 5 мин.);

V - объем сообщений (задано исходными данными - 30 групп, что соответствует 150 знакам).

Окончательные результаты расчета сведены в таблицу

Таблица 6

Месяц

Время связи

fД, МГц

Р(D ? DДОП)

фпр(zдоп), мин

фнпр(zдоп), мин

P(ТПЕР ? ТПЕР.ДОП)

март

12.00-14.00

12

0,8728

86

12

При заданной скорости передачи телеграфных сообщений требования к эффективности радиосвязи по своевременности выполняются.

Таблица 7. Значения МПЧ для марта 2014 года

Параметры МГц

Московское время

Примечание

00

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

22

F2-0-МПЧ

4

3,8

3,5

4

6,1

7,1

7,4

7,3

6,9

6,6

5,2

4,3

F2-4000-МПЧ

10,2

9

10

12

20,5

24,5

24,7

24,7

24,8

21,5

18,4

12,9

F2 МПЧ

6,4

5,9

6,1

11,9

12

14

14,3

14,2

14,1

12,5

10,4

7,7

F1-3000-МПЧ

0

0

0

0

13,4

15,3

16,1

15,6

13,7

0

0

0

F1 МПЧ

0

0

0

0

9,9

11,5

12,1

11,6

10

0

0

0

E-2000-МПЧ

3,1

3,7

4,8

7,8

12

14,4

15,1

14,6

12,4

8,2

5

3,2

Е МПЧ

2,6

3,1

4,1

6,9

10,3

12,2

13,1

13

10,9

7,3

4,3

2,6

МПЧ для трассы

6,4

5,9

6,1

11,9

12

14

14,3

14,2

14,1

12,5

10,4

7,7

ОРЧ

5,4

5

5,2

10,1

10,2

11,9

12,1

12,1

12

10,6

8,8

6,5

0,85ЧF2 МПЧ

Отражающий слой

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

F2

Номограмма нахождения значения F2-МПЧ для расстояния передачи от 0 до 4 000 км.

Рисунок 5

Номограмма пересчета F1-3000-МПЧ в МПЧ для других расстояний

Рисунок 6

Номограмма пересчета E-2000-МПЧ в МПЧ для других расстояний

Рисунок 7

График суточного хода МПЧ и ОРЧ

Рисунок 8

4. Технико-экономическое обоснование проекта

В дипломном проекте рассматривается вариант проектирования ионосферной радиолинии связи на участке г. Ростов-на-Дону-Москва.

Расчет капитальных затрат. Капитальные затраты на внедрение и эксплуатацию системы связи включают в себя затраты на закупку оборудования, расходы на строительство зданий и сооружений, расходы на приобретение лицензии, расходы на монтаж оборудования. Перечень элементов, включаемых в состав капитальных затрат, во многом зависит от специфики разрабатываемого объекта и от характера условий его внедрения. Одним из элементов капитальных вложений является стоимость оборудования, приобретаемого для установки системы связи.<...


Подобные документы

  • Принципы определения граничных частот многоканального сигнала для заданных параметров. Особенности оценки линейного спектра сигнала спутниковой связи. Анализ уровня сигнала на входе приемника. Мощность тепловых шумов на выходе телефонной коммутации.

    контрольная работа [106,6 K], добавлен 28.12.2014

  • Расчет напряженности поля земной радиоволны вертикальной поляризации для заданной дальности радиосвязи на двух типах однородной земной поверхности. Расчет напряженности поля на линии связи ионосферной волной. Уровень сигнала на спутниковой радиолинии.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 15.04.2014

  • Расчет спектральных и энергетических характеристик сигналов. Параметры случайного цифрового сигнала канала связи. Пропускная способность канала и требуемая для этого мощность сигнала на входе приемника. Спектр модулированного сигнала и его энергия.

    курсовая работа [482,4 K], добавлен 07.02.2013

  • Мешающие влияния. Импульсные помехи. Внутрисистемные помехи асинхронно-адресных систем связи. Классификация мешающих влияний в линиях связи. Искажения сигнала. Внешние источники естественных помех. Тропосферные радиолинии. Космические линии связи.

    реферат [44,8 K], добавлен 11.02.2009

  • Перечень и тактико-технические данные радиорелейных станций. Выбор трассы, мест расположения коммуникационных точек. Построение продольного профиля интервала. Расчет мощности сигнала на входе приемника, устойчивости связи. Пути повышения надежности связи.

    методичка [529,6 K], добавлен 23.01.2014

  • Радиолиния земной волны: расчет параметров, напряженности поля и максимальной дальности. Вычисление уровня сигнала на тропосферной радиолинии, стандартный множитель ослабления, оценка влияния рельефа. Определение потери энергии на поглощение в атмосфере.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.11.2013

  • Проектирование миниатюрного радиоприемника, расcчитанного на работу в диапазоне СВ. Конструирование приемника сигналов в соответствии с заданными электрическими и конструктивными параметрами. Принципиальная схема приемника. Выбор электрорадиоэлементов.

    курсовая работа [656,1 K], добавлен 28.02.2010

  • Рассмотрение использования радиорелейных линий прямой видимости для передачи сигналов сообщений. Выбор трассы и определение структуры проектируемой линии. Построение профиля интервала, расчет высот подвеса антенн и уровня сигнала на входе приемника.

    курсовая работа [310,1 K], добавлен 03.06.2014

  • Проектирование приемника сотовой связи. Выбор и обоснование структурной схемы приемника. Расчет частотного, энергетического плана приемника и выбор селективных элементов. Определение требуемого Кш приемника. Конструктивная разработка узла входной цепи.

    курсовая работа [2,9 M], добавлен 04.03.2011

  • Проектирование радиоприемника в секторе частот АМ-сигналов по супергетеродинной схеме с высокой помехоустойчивостью, работающего в диапазоне волн 0.9-1.607 МГц. Расчет структурной схемы. Разработка принципиальных схем функциональных узлов приемника.

    курсовая работа [955,8 K], добавлен 29.12.2013

  • Классификация радиоприемников по различным признакам. Основные узлы и блоки приемника. Технико-экономическое обоснование и расчет структурной схемы приемника. Расчет ширины спектра принимаемого сигнала. Выбор первых каскадов и коэффициент шума.

    дипломная работа [1,8 M], добавлен 18.03.2011

  • Анализ условий передачи сигнала. Расчет спектральных, энергетических характеристик сигнала, мощности модулированного сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Определение вероятности ошибки приемника в канале с аддитивным "белым шумом".

    курсовая работа [934,6 K], добавлен 07.02.2013

  • Основные технические характеристики системы. Структурная схема передающей команды радиолинии. Контур управления, его анализ. Разработка функциональной схемы радиолинии, принципиальной схемы системы тактовой синхронизации. Конструкция бортового приемника

    курсовая работа [278,0 K], добавлен 07.02.2011

  • Принципы проектирования каналов и цифровых трактов. Выбор системы передачи. Размещение станций и регенерационных пунктов. Определение уровней передач и приёма. Расчёт защищённости на входе регенератора. Нормирование помех в цифровом линейном тракте.

    курсовая работа [77,2 K], добавлен 18.01.2008

  • Анализ номенклатуры интегральных схем, предназначенных для построения приемных тактов беспроводных устройств связи. Знакомство с особенностями разработки приемника ЧМ сигналов со стереофоническим выходом. Этапы расчета входных каскадов радиоприемника.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 30.10.2013

  • Определение характера и уровня изменения сигнала амплитудно-частотного и фазо-частотного спектра. Построение графиков, расчет комплексного коэффициента передачи цепи. Особенности определения напряжения на выходе при воздействии на входе заданного сигнала.

    курсовая работа [284,4 K], добавлен 29.09.2010

  • Назначение системы связи - передача сообщения из одной точки в другую через канал связи. Формирование сигнала. Аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователь. Строение модема. Воздействие шумов и помех. Сравнение входного и выходного сигналов.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 21.01.2009

  • Расчет Y-параметров транзистора. Определение допустимого и фактического коэффициента шума приемника. Вычисление избирательности по побочным каналам. Выбор и обоснование средств обеспечения усиления сигнала. Проектирование приемника на микросхеме.

    курсовая работа [51,5 K], добавлен 01.05.2011

  • Разработка командной радиолинии КИМ-ФМ-ФМ: выбор технических характеристик, расчет частоты дискретизации и разрядности квантования; описание структуры группового сигнала и принципов работы приемника и передатчика. Особенности контура управления.

    курсовая работа [473,3 K], добавлен 07.02.2011

  • Проектирование цифровой радиорелейной системы передачи. Выбор трассы и мест расположения радиорелейной станции. Построение продольного профиля. Определение азимутов антенн, частот приемника и передатчика. Расчёт мощности сигнала на входе приёмника.

    курсовая работа [480,6 K], добавлен 16.02.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.