Радиорелейные линии связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ ИМЕНИ

ГУМАРБЕКА ДАУКЕЕВА»

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Спутниковые и радиорелейные системы передачи»

Выполнил: Селибаева Ж.Е.

Алматы 2021

Содержание

Введение

1 Задание к выполнению курсовой работы

1.1 Задание №1

2. Методические указания к расчету задания

2.1 Построение продольного профиля пролета

2.2 Выбор оптимальных высот подвеса антенн

2.3 Расчет запаса на замирание

2.4 Расчет времени ухудшения связи из-за дождя

2.5 Расчет времени ухудшения связи, вызванного субрефракцией радиоволн

2.6 Проверка норм на неготовность

2.7 Расчет времени ухудшения радиосвязи из-за многолучевого распространения

2.8 Проверка норм на допустимое время ухудшения связи из-за многолучевого распространения радиоволн

3. Методические указания для выполнения задания 2

3.1 Энергетический расчет участка спутниковой линии «вверх» ЗС-КС

3.2 Энергетический расчет участка спутниковой линии «вниз» КС-ЗС

4. Методические указания к выполнению задания 3

4.1 Пример расчета электромагнитной совместимости мешающей системы N на систему, подверженную влиянию М (N>M)

4.2 Выводы по результатам расчетов ЭМС двух спутниковых систем связи

Список литературы

Приложения

Введение

Электросвязь, осуществляемую посредством радиосигналов, называют радиосвязью Радиосвязь организуют для обмена информацией между источником информации и получателем. Информацию, подлежащую передаче, представляют в виде сообщения. Чтобы передавать сообщение, его преобразуют с помощью оконечных абонентских устройств, например телефонных или телеграфных аппаратов, в первичный электрический сигнал. Последнему присваивается название в соответствии с видом передаваемого сообщения: телефонный сигнал, телеграфный сигнал и др.

Радиосвязь организуют между двумя радиостанциями: передающей ПСт и приемной ПрСт. Первичные электрические сигналы поступают по соединительным линиям на входы a, b,… устройства А1, предназначенного для объединения первичных электрических сигналов в единый групповой сигнал (ГС). Этот ГС (в т. а) поступает в радиопередатчик.

Радиопередатчиком (РП) называют устройство для формирования радиочастотного сигнала, подлежащего излучению. Входной групповой сигнал модулирует несущую радиопередатчика. На выходе РП образуется радиочастотный сигнал (в т. в), который поступает в передающую антенну WA1.

Передающей (приемной) антенной называют устройство, предназначенное для излучения (приема) радиоволн. Таким образом, между передающей WA1 и приемной WA2 антеннами распространяются радиоволны. Радиоволнами называют электромагнитные колебания с частотами до 3Ч1012 Гц, распространяющиеся в среде без искусственных направляющих линий. Антенна WA2 преобразует принятую радиоволну в радиочастотный сигнал (в т. в'), который поступает в радиоприемник РПр.

Радиоприемником называют устройство, предназначенное для выделения переданного сигнала (в рассматриваемой схеме - ГС) из принятого радиочастотного сигнала. Выделенный ГС (в т. а') подается на устройство А2, которое разделяет его на первичные электрические сигналы так, что каждый из этих сигналов поступает к своему получателю. В А1 и А2 объединение и разделение первичных электрических сигналов может происходить на основе частотного разделения каналов (ЧРК), или временного разделения каналов (ВРК). Групповой сигнал, получаемый на выходе устройства А1 методом ЧРК при подаче на его входы телефонных сигналов, называют многоканальным телефонным сигналом (МТС). Аппаратура, предназначенная для формирования МТС на передаче и разделения его на приеме, получила название аппаратуры системы передачи (АСП) с ЧРК. Устройства А1 и А2 представляют собой передающую и приемную части АСП. Электрические сигналы в т. в и в', а и а', a и a', b и b' отличаются из-за воздействия внутренних и внешних шумов. Приведенные выше термины: радиопередатчик; радиоприемник; радиочастотный сигнал часто заменяют их сокращенными формами: передатчик, приемник, радиосигнал. Кроме того, во многих случаях радиоволны можно называть радиосигналами. Обычно их различают только при описании некоторых процессов, связанных с распространением радиоволн и работой антенн. Определенный непрерывный участок длин радиоволн, которому присвоено условное наименование, называют диапазоном радиоволн. Полосу частот, которой присвоено условное наименование, называют диапазоном частот. Для радиорелейной связи и спутниковой радиосвязи используют радиоволны.

Под радиорелейной связью понимают радиосвязь, основанную на ретрансляции радиосигналов дециметровых и более коротких волн станциями, расположенными на поверхности Земли. Совокупность технических средств и среды распространения радиоволн.

Классификация радиорелейных линий связи.

Обычно РРЛ классифицируют по ряду наиболее существенных признаков. В зависимости от используемого механизма распространения радиоволн различают: РРЛ и ТРЛ.

В зависимости от первичной сети, к которой они принадлежат, различают магистральные, внутризоновые и местные РРЛ (или ТРЛ). В зависимости от способа, принятого для формирования ГС, различают аналоговые и цифровые РРЛ (или ТРЛ). В свою очередь аналоговые радиорелейные линии связи классифицируют в зависимости от способа, принятого для объединения (разделения) первичных электрических сигналов и метода модуляции несущей: РРЛ (или ТРЛ) с ЧРК и ЧМ и РРЛ с ФИМ-АМ; в зависимости от числа N организуемых каналов ТЧ: малоканальные - N 24; со средней пропускной способностью - N=60...300; с большой пропускной способностью - N=600...1920. Цифровые РРЛ классифицируют по способу модуляции несущей: ИКМ-ЧМ, ИКМ-ФМ и другие; в зависимости от скорости передачи двоичных символов В: с малой - В<10 Мбит/с, средней - B=10…100 Мбит/с и высокой - В>100 Мбит/с пропускной способностью.

1. Задание к выполнению курсовой работы

1.1 Задание №1

Произвести расчет пролета радиорелейной линии (РРЛ):

- по известным высотным отметкам земли H (м) и указанным расстояниям от начала пролета R (км) построить продольный профиль пролета;

- выбрать оптимальную высоту подвеса антенн; произвести коррекцию, если необходимо;

- рассчитать запас на замирание сигнала;

- рассчитать время ухудшения сигнала из-за дождя и вследствие субрефракции радиоволн;

- проверить нормы на неготовность;

- рассчитать время ухудшения сигнала за счет многолучевого распространения радиоволн, сравнить с нормами;

- сделать выводы о проделанных расчетах.

Таблица 1.1 - Технические параметры пролета РРЛ

Вариант	Отметки земли Hi/Ri, м/км	R0, км	f, ГГц	Аппара тура
	1	2	3	4	5
9	250/0	270/5	285/10	270/5	280/25	25	22	Pasolink

Таблица 1.2 - Место расположения РРЛ

Технические параметры аппаратуры приводятся в Приложении А. Da=0,6m

Вариант	Район
3,6,9	Степная полоса Казахстана
Район	g 10-8 м-1	у 10-8 м-1
Степная полоса Казахстана	-7	9
Pasolink 23G8M8	21,2-23,6	110,5 (Е2)

2. Методические указания к расчету задания 1

Исходные данные: длина пролета R₀=25 км, частотный диапазон 22 ГГц, аппаратура Pasolink

По частотному диапазону подходит аппаратура Pasolink с техническими характеристиками:

Диапазон частот f, ГГц 21,2 - 23,6 (22ГГц)

Коэффициент системы S_G, дБ 110,5

Диаметр антенны D, м 0,6

Коэффициент усиления антенны G, дБ

G=20(Log(Da)+Log(f))+18,35=20(Log(0,6)+log(22))+18,35=40,76дБ

=310⁸/(2210⁹)=0,013м

2.1 Построение продольного профиля пролета

Продольный профиль интервала представляет собой вычерченный в определенном масштабе вертикальный разрез местности по линии, соединяющей две соседние радиорелейные станции. Продольные профили интервалов РРЛ полно и наглядно характеризуют рельеф местности на каждом интервале связи и являются основными рабочими документами, позволяющими выполнить расчет устойчивости работы радиорелейной линии при заданных нормах на ее качественные показатели.

Построение продольных профилей производится в прямоугольной системе координат с применением разных масштабов по горизонтали и вертикали. Высоты препятствий на поверхности Земли измеряются в метрах, а расстояния между ними радиорелейными станциями - в километрах. Таким образом, высоты откладываются на профиле не по линиям, проходящим через центр Земли (т.е. по радиусу Земли), а по вертикали (по оси ординат), и отсчет их ведется не от горизонтальной линии профиля, а от линии кривизны земной поверхности, принимаемой за линию уровня моря или за условный нулевой уровень. Расстояния же между станциями откладываются не по криволинейной поверхности, а по горизонтали (оси абсцисс). При таком построении профиля земная поверхность изображается не окружностью, а параболой. Построение дуги земной кривизны (параболы) производится после определения расстояний между станциями и максимальной разности высот на поверхности земли, так как в зависимости от расстояния меняется масштаб по вертикали. Расстояния между станциями, а также наиболее низкие (h_min) и наиболее высокие (h_max) точки профиля интервала РРЛ связи определяются по данным топографических карт, и затем вычисляется максимальная разность высот в метрах.

Для сокращения размеров чертежа высотные отметки отсчитываются от линии условного горизонта, которая выбирается в зависимости от рельефа местности. Полученная кривая характеризует профиль интервала данного участка РРЛ.

2.2 Выбор оптимальных высот подвеса антенн

Из-за неравномерности вертикального градиента диэлектрической проницаемости атмосферы радиолуч получает искривление, что приводит к ухудшению радиосвязи. Если он встречается с естественным препятствием, то связь нарушается. Поэтому необходимо правильно определить минимальный просвет трассы путем оптимального выбора высот подвеса антенн.

Радиолуч перемещается внутри зоны Френеля, которая представляет собой эллипсоид вращения в точке приема и передачи. Минимальный радиус зоны Френеля определяется по формуле:

, (2.2)

Но=((1/3)*25*10³*0,013*(13,9/25)*(1-13,9/25))^1/2 = 5,1м

Рисунок 1 - Профиль пролета.

Для пологих препятствий у=0,5; 0,1 при отсутствии препятствия.

Среднее значение изменения просвета за счет рефракции, существующее в течение 80% времени, вычисляется по формуле:

(2.3)

где и - соответственно среднее значение и стандартное отклонение вертикального градиента проницаемости (см. таблицу Б.1, Приложения Б).

Н=-((259³)²/4)(-7+9)10^-8(13,9/25)(1-13,9/25)=2,24м

Просвет в отсутствии рефракции радиоволн (при g=0) рассчитывается по формуле

. (2.5)

Н(О)=5,1-2,24=2,86м

По профилю пролета высота подвеса антенн: h1= 30 м, h2=30м

2.3 Расчет запаса на замирание

Расчет запаса на замирание производится по формуле:

, (2.7)

где S_G - коэффициент системы, дБ;

G_ПРД=G_ПРМ - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн, дБ;

2з?5?Б - коэффициент полезного действия антенно-фидерного тракта;

L_o - затухание радиоволн в свободном пространстве, дБ.

, (2.8)

где f - частота передачи, МГц;

d=R₀ - расстояние между передающей и приемной антеннами (длина пролета), км.

Пример. Расчет L₀, F_t:

L₀ = 20|lg(7.5*10³)+lg(25)|+32,45=20*(3.875+1.477)+32.45=127.397db

F_t = 117+45.4+45.4-5-127.397=75.40db

2.4 Расчет времени ухудшения связи из-за дождя

Чем выше частота радиоизлучения, тем сильнее влияет на ослабление сигнала размер капель и интенсивность дождя. Поэтому при расчете времени ослабления необходимо учитывать климатическую зону в зависимости от интенсивности дождя в течение 0,01% времени.

Территория СНГ разделена на 16 климатических зон. Казахстан относится к зоне Е, для которой интенсивность осадков =22 мм/час.

Коэффициенты регрессии для оценки затухания в зависимости от поляризации волны представлены в таблице 8.

Так как интенсивность дождя неравномерно распределяется вдоль трассы, определяем эффективную длину пролета:

d_э =r·R₀, (2.9)

где R₀ - длина пролета, км;

d_э = 0.14*25 = 3.5

- коэффициент уменьшения;

r = 0.14

- опорное расстояние, км.

d_{0 =} 35*1.397^-0.015*25_{0.01 -} = 4.3.км

Удельное затухание в дожде в зависимости от поляризации волны (дБ):

(2.10)

Y = 13.9 * 25 ^a_0.01 = 3.47

определяется для горизонтальной и вертикальной поляризации и выбирается наименьшее из них

, (2.11, а)

Y _h = 3.47 * 25 _0.01 = 0.86

, (2.11, б)

где k_i, k_i, б_i, б_v - коэффициенты регрессии.

Y_v = 0,113 _* 25_{0.01 =} 2.82

Таблица 2.1 - Коэффициенты регрессии для оценки затухания

Частота f, ГГц	Горизонтальная поляризация	Вертикальная поляризация
	ki	бi	ki	бv
25	0,124	1,061	0,113	1,03

Затухание на трассе, превышающее 0,01% времени, определяется по формуле:

. (2.12)

A _0.01 = 3.47 * 3.5 = 12.145

Время, в течение которого ослабление сигнала больше, чем запас на замирание

, (2.13)

при принимаем .

Пример. Для f =22 ГГц:

Y _{r =} 0.00301*22 ^1.332 = 0,18дБ/км;

Y _{r =} 0.00265*22 ^1.312 = 0,15дБ/км;

Примечание: так как величины очень малы, мы выбираем тип поляризации в соответствии с приведенным ранее частотным планом.

Горизонтальная поляризация: ,

R= = 0.42, d_э = 0.42*35=14.7 km,

A_0.01 = 0.18*14.7=2.64 dБ, = = 0.04 <0.155

.

2.5 Расчет времени ухудшения связи, вызванного субрефракцией радиоволн

Стандартная атмосфера имеет наибольшую плотность у поверхности Земли, поэтому радиолучи изгибаются к низу. В результате просвет на пролете, определяемый по минимальному радиусу зоны Френеля, не имеет постоянной величины, т.к. плотность атмосферы изменяется и зависит от времени суток и состояния атмосферы.

Среднее значение просвета на пролете:

(2.14)

H(g) = 5.1 - 25/4 * (-7) * 13.9*(1-13.9) = -19,2

Относительный просвет:

. (2.15)

p(g) = = -3.7

На чертеже профиля пролета проводим прямую параллельно радиолучу на расстоянии от вершины препятствия и находим ширину препятствия r (см. рисунок 2.2).

Относительная длина препятствия:

. (2.16)

1 = 0.14/25 = 0.005

Параметр м, характеризующий аппроксимирующую среду:

(2.17)

где б=0,5 (при остром препятствии) или б=1 (при спокойном профиле).

µ= * = 0.36

Значение относительного просвета р(g₀), при котором наступает глубокое замирание сигнала, вызванное экранировкой препятствием минимальной зоны Френеля:

, (2.18)

P (g0) = (25-37.7)/25= -0.508

где V₀ - множитель ослабления при H(0)=0, определяемый из рисунка 2.4 по значению м.

Рисунок 2.4 - Зависимость множителя ослабления от аппроксимирующего параметра м

V_min - минимальный допустимый множитель ослабления определяется по формуле:

. (2.19)

V²min = -75.40/2=-37.7

Параметр ш определяется по формуле:

, (2.20)

где .

Ш = 2.31 * 0.000051 * |-0.508 (-7) +0.508(-7 )| = -0.00083

A = = 0.000051

Процент времени ухудшения связи, вызванного субрефракцией радиоволн, To(V_min), определяется по рисунку 2.5.

Рисунок 2.5 - К расчету времени ухудшения связи, вызванного субрефракцией радиоволн

Пример: r=18,75 км.

,

, , .

Принимаем , тогда .

, , .

,

,

.

Оптимизация высот подвеса антенн проводится, если .

Принимаем Т₀(V_min)=0,001, при этом ш = 4,3 по графику на рисунке 2.5. Из формулы 2.20 находим Определяем Дh и на эту величину увеличиваем h₁ и h₂ на пролете.

2.6 Проверка норм на неготовность

Характеристики неготовности для ГЭЦТ (гипотетический эталонный цифровой тракт) установлены в рекомендации 557МСЭ-Р.

ГЦЭТ считается неготовой, если в течение 10 последовательных секунд возникли следующие условия или одно из них:

- передача цифрового сигнала прервана;

- в каждой секунде BER хуже 10^-3.

Неготовность аппаратуры уплотнения исключается. Характеристики неготовности делятся на неготовность оборудования и неготовность, вызванную условиями распространения радиоволн, например, величина неготовности, вызванной дождем, составляет 30-50%.

Характеристики готовности ГЭЦТ протяженностью 2500 км определяются величиной 99,7%, причем эти проценты определяются в течение достаточно большого интервала времени. Этот интервал должен составлять более года, характеристики неготовности определяются, таким образом, величиной 0,3%.

Норма на неготовность:

, (2.21)

где R₀ - длина пролета, км;

2500 - длина эталонной гипотетической линии.

Пример. .

.

, условие (2.21) выполняется.

Учитывая увеличение H(g) для получения , указываем оптимальные высоты. Опоры в основном предоставляют трубчатую мачту с основанием диаметра 2,5 м, которая может состоять из секций длиной 6,5 м и 11 м.

Пример. Для h₁=65 м - шесть секций по 11 м; для h₂=15 м: 1 секция - 11 м и 1 секция - 6,5 м.

2.7 Расчет времени ухудшения радиосвязи из-за многолучевого распространения

При моделировании радиолиний протяженностью более чем несколько километров должны учитываться четыре механизма замирания в чистой атмосфере, обусловленные чрезвычайно преломляющими слоями:

- расширение луча;

- развязка в антенне;

- поверхностное многолучевое распространение;

- атмосферное многолучевое распространение.

Большинство этих механизмов возникают сами по себе или в комбинации с другими механизмами. Сильные частотно-избирательные затухания возникают, когда расфокусировка прямого луча сочетается с отражением сигнала от поверхности, что вызывает замирание вследствие многолучевого распространения. Мерцающие замирания, вызванные небольшими турбулентными возмущениями в атмосфере, всегда имеют место при этих механизмах, но на частотах ниже 400 ГГц их влияние на общее распределение замираний не существенно. На больших глубинах замирания процент времени Тинт, в течение которого в узкополосных системах не превышается уровень принимаемого сигнала в средний худший месяц, может быть определен с помощью следующего приближенного асимптотического выражения:

, (2.22)

где - A=F_t - запас на замирание, дБ; d - длина пролета, км; f - частота, ГГц; K - коэффициент, учитывающий влияние климата и рельефа местности; Q - коэффициент, учитывающий другие параметры трассы; В=0,89; С=3,6 - коэффициенты, учитывающие региональные эффекты.

Коэффициент, учитывающий влияние климата и рельефа местности:

(2.23)

где P_L=5%=0,05 - процент времени с вертикальным градиентом рефракции;

C_LAT=C_LON=0 для Казахстана.

Коэффициент, учитывающий другие параметры трассы:

, (2.24)

где - наклон радиотрассы, мрад (здесь h₁, h₂ в м; d в км).

Пример. , ,

,

.

2.8 Проверка норм на допустимое время ухудшения связи из-за многолучевого распространения радиоволн

Норма на допустимое время ухудшения связи для высшего качества связи:

. (2.25)

Пример. .

, условие выполняется.

2.9 Выводы о результатах расчета

В данной работе были рассчитаны условия выполнения устойчивости связи на пролете радиорелейной линии прямой видимости с передачей цифровых сообщений.

По полученным результатам можно сделать вывод, что все нормы на неготовность выполняются даже на самых протяженных пролетах. Замирания в дожде были снижены за счет правильного выбора поляризации, из-за субрефракции радиоволн - за счет выбора оптимального уровня подвеса антенн.

Задание №2

Произвести энергетический расчет участков спутниковых линий «вниз» или «вверх»:

- определить значения мощности передатчика земной станции (ЗС) на участке «вверх» или мощности передатчика космической станции (КС) на участке «вниз», при которых спутниковый канал надежно работает в условиях помех и не содержит излишних энергетических запасов;

- построить диаграмму уровней сигнала на линиях «вверх» или «вниз» для заданной спутниковой системы.

В расчетах необходимо учесть дополнительное ослабление энергии радиоволн на участках: поглощение в осадках - 0,8 дБ, поляризационные потери - 0,9 дБ, потери за счет рефракции - 0,2 дБ.

Коэффициент запаса для линии «вверх» а=6 дБ.

Коэффициент запаса для линии «вниз» b=1,2 дБ.

Первая половина группы считает участок «вверх», вторая половина - «вниз».

Например, Беляков - вариант А считает участок «вверх» - Передающая ЗС_А > бортовой ретранслятор ИСЗ_А.

Таблица 1.3 - Варианты заданий

Система	Диапазон, ГГц	Диаметр антенны, м	координаты	Коэффициент шума приёмника	Эффективная полоса частот, МГц	КПД АФТ	Шумовая температура антенны, К
A	14/11	3	35° в. д. 60° с. ш.	6	36	0,9	60
B	14/11	8	85° в. д. 45° с. ш.	8	72	0,8	58
C	14/11	9	73° в. д. 49° с. ш.	7	36	0,85	70
D	14/11	10	52° в. д. 47° с. ш.	5	33	0,9	80
E	14/11	6	78° в. д. 42° с. ш.	7,5	36	0,85	90

Утегенов - вариант B считает участок «вниз» - Бортовой ретранслятор ИСЗ_В > приёмная станция ЗС_В.

Таблица 1.4 - Параметры приёмной станции

Варианты	1,6	2,7	3,8	4, 9	5,0
Система спутниковой связи	А	В	С	D	E

Таблица 1.5 - Параметры бортового ретранслятора

Система	Диапазон частот, Гц	Координаты	Коэффициент усиления антенны, дБ	Коэф-т шума приёмника	КПД АФТ	Шумовая t° СЛК, К	Спектральная плотность мощности, дБ	Шумовая t° аантенны
			Приём	Передача
A	14/11	103°в.д.	33	28	8	0,8	100	-54	40
B	14/11	101°в.д.	35	30	7,5	0,9	95	-53	50
C	14/11	95°в.д.	28	25	6	0,9	90	-52	55
D	14/11	85°в.д.	30	27	5	0,85	100	-51	60
E	14/11	66°в.д.	29	26	7	0,8	110	-50	45

Таблица 1.6 - Параметры передающей ЗС

Система	Диапазон частот, ГГц	Диаметр антенны, м	Отношение Рс/Рш, дБ	Координаты	Эффективная полоса частот, МГц	КПД АФТ	Спектральная плотность мощности, дБ Вт/м2
A	14/11	6	16	78° в. д. 42° с. ш.	36	0,95	-32
B	14/11	10	16,5	52° в. д. 47° с. ш.	33	0,9	-33
C	14/11	9	15	43° в. д. 69° с. ш.	36	0,85	-34
D	14/11	8	14	65° в. д. 45° с. ш.	72	0,9	-30
E	14/11	3	17	55° в. д. 50° с. ш.	36	0,8	-34

Задание №3

Рассчитать мешающее влияние одной спутниковой системы на другую, сравнить степень влияния с допустимым значением (6%) приращения шумовой температуры при отсутствии влияния.

Данные мешающей системы и данные подверженной влиянию системы выбираются согласно варианту из таблиц 1.4 - 1.7

Таблица 1.7 - Варианты заданий для задачи 3

Предпоследняя цифра зачетной книжки	Последняя цифра зачетной книжки
	0, 6	1, 7	2, 8	3, 9	4, 5
0, 5	А>B	B>C	C>D	D>E	A>B
1, 6	А>C	B>D	C>E	E>A	A>C
2, 7	А>D	B>E	D>A	E>B	A>D
3, 8	А>E	C>A	D>B	E>C	A>E
4, 9	В>A	C>B	D>C	E>D	B>A

3. Методические указания для выполнения задания 2

Линии спутниковой связи состоят из двух участков: Земля-спутник и спутник-Земля. В энергетическом смысле оба участка оказываются напряженными, первый - из-за стремления к уменьшению мощности передатчиков и упрощению земных станций (в особенности в системах с большим числом малых приемопередающих земных станций, работающих в необслуживаемом режиме), второй - из-за ограничений на массу, габаритные размеры и энергопотребление бортового ретранслятора, лимитирующих его мощность.

Основная особенность спутниковых линий - наличие больших потерь сигнала, обусловленных затуханием (ослаблением и рассеянием) его энергии на трассах большой физической протяженности. Так, при высоте орбиты ИСЗ 36 тыс. км затухание сигнала на трассе может достигать 200 дБ. Помимо этого основного затухания в пространстве, сигнал в линиях спутниковой связи подвержен влиянию большого числа других факторов таких, как поглощение в атмосфере, фарадеевское вращение плоскости поляризации, рефракция, деполяризация и т.д. С другой стороны, на приемное устройство спутника и земной станции, кроме собственных флуктуационных шумов, воздействуют разного рода помехи в виде излучения Космоса, Солнца и планет. В этих условиях правильный и точный учет влияния всех факторов позволяет осуществить оптимальное проектирование системы, обеспечить ее уверенную работу и в то же время исключить излишние энергетические запасы, приводящие к неоправданному увеличению сложности земной и бортовой аппаратуры.

3.1 Энергетический расчет участка спутниковой линии «вверх» ЗС-КС

Наклонная дальность между ЗС и КС:

,

где ;

о- широта ЗС;

в - разность по долготе между ЗС и КС.

Суммарная шумовая температура:

,

где ТА - шумовая температура антенны КС;

з - КПД АФТ КС.

TПР=T0 . (KШ-1),

где Т0=290°К;

KШ - коэффициент шума приёмника КС;

TПР=290(8-1)=2030 К.

К.

Коэффициент усиления земной станции

где D - диаметр антенны ЗС, м;

л - длина волны для участка «вверх», м;

м.

g=0,6…0,8 - коэффициент использования поверхности антенны.

,

GЗС=10•lg 6,5•105=10(5+lg 6,5)=10(5+0.81)=58 дБ.

Мощность передатчика земной станции:

где d=м, Lдоп=2 дБ (1,58);

k=1,38•10-23 - постоянная Больцмана;

ДfШ - эффективная полоса частот ЗС;

a=6 дБ (3,98);

дБ (39,8);

GКС33 дБ (1995),

= 173Вт

РЗС=22,39 дБ.

Ослабление сигнала на участке ЗС>КС

.

дБ.

Строим диаграмму уровней на участке ЗС - КС. (см. рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Диаграмма уровней на участке ЗС - КС

3.2 Энергетический расчет участка спутниковой линии «вниз» КС-ЗС

Отличие расчета для участка КС-ЗС (вниз).

ЗС -приемная .

Пункт 3.1.2 Т_А - шумовая температура ЗС.

з - КПД АФТ ЗС.

К_ш - коэффициент шума приёмника ЗС.

Пункт 3.1.3 л - длина волны для участка «вниз».

м.

Пункт 3.1.4: рассчитываем мощность передатчика космической станции, коэффициент запаса «в» вместо «а».

Всё остальное считается согласно примеру расчета.

4 Методические указания к выполнению задания 3

4.1 Пример расчета электромагнитной совместимости мешающей системы N на систему, подверженную влиянию М (N>M)

Рисунок 4.1 - Схема ЭМС двух спутниковых систем N и М

Наклонная дальность между ЗС и КС:

а) между передающей земной станцией и спутником мешающей системы:

б) между передающей земной станцией мешающей системы «N» и спутником системы, подверженной влиянию «M»:

в) между спутником мешающей системы и приёмной земной станцией системы, подверженной влиянию:

Топоцентрический угловой разнос

И_g - разность по долготе между спутниками

И_t =15.3^o.

Коэффициент усиления антенны приёмной ЗС системы, подверженной влиянию, при условии D/л>100; 3/0,027=111>100:

G(ц)_M=32 - 25lgц,

где должно выполняться условие

ц_z< ц<48°;

ц_z=15,85(D/ л)^-0,6, град

здесь D - диаметр антенны;

ц_z=15,85(3/0,027)^-0,6=0,9°<15,3°<48°;

ц=Q_t.

G(ц)_M=32 - 25lg15,3⁰=32 - 29,6=2,4 дБ.

Коэффициент усиления антенны передающей ЗС мешающей системы, при условии D/л>100, ц_z<ц= И_t <48°

D/л=6/0,021=285>100,

ц_z=15,85(6/0,021)^-0,6=0,53°<15,3°<48°,

G(ц)_M=32 - 25lg15,3⁰=32 - 29,6=2,4 дБ.

Увеличение шумовой температуры приёмной системы бортового ретранслятора, подверженного влиянию:

где - спектральная плотность мощности, подводимая к антенне мешающей передающей ЗС, дБ;

- коэффициент усиления антенны мешающей передающей ЗС, дБ;

- коэффициент усиления антенны спутника, подверженной влиянию (на приём), дБ;

Lu - ослабление сигнала на линии мешающая передающая земная станция - спутник, подверженный влиянию, дБ;



Увеличение шумовой температуры на выходе приёмной антенны земной станции системы, подверженной влиянию:

где - спектральная плотность мощности, подводимая к антенне мешающего спутника, дБ;

- коэффициент усиления приёмной антенны земной станции системы, подверженной влиянию, дБ;

- коэффициент усиления антенны мешающего спутника ( на передачу), дБ;

Lg - ослабление сигнала на линии мешающий спутник - приёмная земная станция системы, подверженной влиянию:

, дБ,

, дБ,

Приращение эквивалентной шумовой температуры линии

,

где г= - 15 дБ (0,032) - коэффициент передачи спутниковой линии

, К,

если поляризация на двух системах одинаковая;

если разная, то

где Y - коэффициент развязки по поляризации.

Таблица 4.1 - Коэффициенты поляризации

Поляризация системы	Коэффициент развязки по поляризации
Полезной	Мешающей
Левосторонняя круговая	Правосторонняя круговая	4
То же	Линейная	1,4
Правосторонняя круговая	То же	1,4
Левосторонняя круговая	Левосторонняя круговая	1
Правосторонняя круговая	Правосторонняя круговая	1
Линейная	Линейная	1

Относительное приращение эффективной шумовой температуры приёмного тракта системы, подверженной влиянию:

где Т - шумовая температура спутниковой линии связи системы, подверженной влиянию:

%.

Между системами требуется коррекция.

4.2 Выводы по результатам расчетов ЭМС двух спутниковых систем связи

В случае, если относительное приращение эффективной шумовой температуры приёмного тракта системы, подверженной влиянию более 6%, то между спутниковыми системами требуется коррекция. Она заключается в следующем:

1) требуется увеличить угловой разнос между спутниками;

2) выбрать спутник системы подверженной влиянию с меньшим коэффициентом усиления;

3) уменьшить мощность передатчика земной станции мешающей системы до уровня , при которой ДТ_Л минимальна (менее 6%).

В случае, если относительное приращение эффективной шумовой температуры приёмного тракта системы, подверженной влиянию менее 6%, между системами не требуется коррекция, так как мешающая система не оказывает влияния на другую систему спутниковой связи.

антенна радиоволна спутниковый связь

Список литературы

1. Справочник по спутниковой и радиорелейной связи / Под ред. С.В. Бородича. -М.: Радио и связь, 2010.

2. Лобач В.С Короткий Г.Г Космические и наземные системы радиосвязи и телерадиовещания - СПб, 2008.

3. Лобач В.С. Спутниковые и радиорелейные системы передачи. - СПб., 2009.

4. Гаврилова И.И., Лобач В.С. «Радиорелейные линии и спутниковые системы передачи» - СПб, 2010

5. Лобач В.С., Яковлев В.И. «Спутниковые системы связи и РРЛ» - СПб., 2010.

6. Гомзин В.Н., Лобач В.С., Морозов В.А. Расчет параметров цифровых РРЛ, работающих в диапазонах частот выше 10 ГГц - СПб., 2011.

7. Левченко В.Н. Спутниковое телевидение. - СПб: BHV, 2009.

8. Клочковская Л.П. Спутниковые системы телерадиовещания. Методические указания к выполнению курсового проекта, АИЭС, 2007.

9. Клочковская Л.П. Организация и технологии оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телекоммуникационных компаниях. Методические указания к выполнению расчетно-графичеких работ, АИЭС, 2009.

10. Клочковская Л.П., Закижан З.З. Организация и технологии оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телекоммуникационных компаниях. Методические указания к выполнению практических работ, АИЭС, 2010.

11. Клочковская Л.П., Самоделкина С.В. Организация и технологии оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телевидении и радиовещании. Методические указания к выполнению расчетно-графических работ для магистрантов специальности 6М071900 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации. - Алматы: АУЭС, 2011.

Приложение А

Таблица А.1 - Технические параметры аппаратуры NERA

Шифр РРС	Диапазон частот f, ГГЦ	Коэффициент системы SG, дБ	Диаметр антенны D, м	Коэффициент усиления антенны G, дБ
NL 187	7,125 - 7,725	117 (Е2)	0,6	30,5
			3,7	45,4
NL 241	7,125 - 7,725	110,5 (Е3)	1,2	37,3
			3,0	44,9
NL 245	7,9 - 8,4	110 (Е3)	2,0	41,6
NL 188	8,2 - 8,5	116 (Е2)	1,2	37,4
NL 183	12,75 - 13 25	112 (Е2)	1,2	42,4
NL 248	12,75 - 13,25	105,5 (Е3)	0,6; 1,2; 2,0
NL 400-13	12,75 - 13,25	97 (Е3)	0,6; 1,2; 2,0
NL 185	14,50 - 15,35	109 (Е2)	1,2	43,7
NL 247	14,50 - 15,35	102,5 (Е3)	0,6; 1,2; 2,0
NL 400-15	14,50 - 15,35	97 (Е3)	0,6; 1,2; 2,0
NL 400-23	21,3 - 23,6	93 (Е3)	0,6	41,6
			1,2	47
AccessLink 23	21,3 - 23,6	96 (Е2)	0,3	39

Таблица А.2 - Технические параметры аппаратуры Pasolink

Шифр РРС	Диапазон частот f, ГГЦ	Коэффициент системы SG, дБ	Диаметр антенны D, м
Pasolink 15G8M8	14,50 - 15,35	113,5 (Е2)	0,6 1,2
Pasolink 18G8M8	17,7 - 19,7	112,5 (Е2)
Pasolink 23G8M8	21,2 - 23,6	110,5 (Е2)

Если коэффициент усиления антенны, дБ, неуказан в технических параметрах, то его можно рассчитать по формуле:

, (А.1)

где g=0,6 - коэффициент использования поверхности антенны; D - диаметр антенны; л=c/f - длина волны.

Приложение Б

Таблица Б.1 - Среднее значение и стандартное отклонение вертикального градиента проницаемости

Район
Районы прикаспийской низменности	- 13	10
Пустынные районы Южного Казахстана	- 6	10
Степная полоса Казахстана	-7	9

Размещено на Allbest.ru

...