15905

Расчет цифровых тропосферных радиорелейных линий

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Курсовой проект по теме Расчет цифровых тропосферных радиорелейных линий Введение Эффект дальнего тропосферного распространения радиоволн дециметрового и сантиметрового диапазонов волн был открыт в начале 50х годов. Его практическое применение дало возможность

Русский

2013-06-18

5.87 MB

105 чел.

Курсовой проект по теме «Расчет цифровых тропосферных радиорелейных линий»

Введение

Эффект дальнего тропосферного распространения радиоволн дециметрового и сантиметрового диапазонов волн был открыт в начале 50-х годов. Его практическое применение дало возможность построить новый тип радиорелейных линий – тропосферные радиорелейные линии с расстоянием между соседними станциями от 150 км до 300 км, а в отдельных случаях от 600 км до 800 км и даже более. Несмотря на то, что ТРЛ значительно сложнее в реализации, а пропускная способность их ниже, чем радиорелейных линий прямой видимости, благодаря большей протяженности пролетов ТРЛ нашли достаточно широкое применение, в первую очередь, в районах, где строительство РРЛ затруднено. Это относится, в частности, к труднодоступным районам Севера и Дальнего Востока России, в которых уже многие годы успешно эксплуатируются ТРЛ, построенные на основе использования аппаратуры, серийно выпускаемой отечественной промышленностью.

Основными особенностями дальнего тропосферного распространения радиоволн, связанными с физической природой этого явления, являются очень большое затухание радиосигнала на участке распространения и замирания сигнала на входе приемника, которые носят селективный по частоте характер. В этих условиях для обеспечения устойчивой связи приходится повышать энергетические параметры аппаратуры ТРЛ, что достигается повышением мощности передатчиков, применением антенн больших размеров, использованием малошумящих усилителей в качестве входных устройств приемников, а также применением более эффективных методов формирования и обработки сигналов при приеме с целью снижения отношения сигнал-шум на входе приемника, при котором обеспечивается выполнение норм на качественные показатели каналов и достаточно высокая пропускная способность.

 

Общая постановка задачи

Обоснование и расчет основных параметров ТРЛ и составляющих их тропосферных радиорелейных станций производится на основе технического задания, представляемого заказчиком. В техническом задании, как правило, формируются требования к основным техническим характеристикам ТРЛ и ТРС, выработанные по результатам анализа предполагаемых условий их применения и эксплуатации. Кроме того, в техническом задании могут указываться некоторые требования к экономическим показателям ТРЛ.

В процессе проектирования ТРЛ возникают, как правило, следующие основные варианты постановки задачи:

  1.  Проектирование и разработка аппаратуры ТРЛ
  2.  Выбор мест размещения станций ТРЛ, развертываемой между заданными оконечными пунктами с использованием заданного типа аппаратуры ТРС, и расчет устойчивости связи на проектируемой ТРЛ.

При проектировании и разработке аппаратуры ТРС принятие основных технических решений по их построению, их уточнение и детализация осуществляются на основе выбора и расчета энергетических параметров ТРЛ. Энергетический расчет является одним из наиболее сложных этапов принятия решений по техническому построению проектируемой ТРЛ и ТРС в целях реализации технических требований.

При проектировании ТРЛ с использованием существующей аппаратуры ТРС основной задачей является выбор мест развертывания ТРС и расчет устойчивости связи, которая должна соответствовать предъявляемым требованиям.

Исходные данные и цель расчета

Исходные данные:

  1.  L = 2200 км – общая протяженность ТРЛ.
  2.  M = 8 – количество пролетов в составе ТРЛ. Откуда
  3.  (∆1+∆2)max = 0 – максимальный суммарный угол закрытия.
  4.  Географический район – Северо-запад Сибири.
  5.  Вид модуляции: ДОФМ.
  6.  Вид многочастотного сигнала: параллельный.
  7.  Bu = 2048 кбит/с – скорость передачи информации.
  8.  F = 1,7…2,4 ГГц – диапазон частот.
  9.  Da = 15 – диаметр антенны.
  10.  Тип малошумящего усилителя – НПУ.

Целью энергетического расчета является определение основных энергетических характеристик ТРС: мощностей передатчиков, минимально допустимых мощностей сигналов на входах приемников, энергетических параметров антенно-фидерных трактов.

При энергетическом расчете критерием нарушения связи на ЦТРЛ, которое происходит при глубоких замираниях, считается увеличение вероятности ошибки, усредненной за время 1 с, рош до величины рош.доп. = . В соответствии с рекомендациями МККР это значение может превышаться в течение не более  времени любого месяца, где L – протяженность ТРЛ. При этом считают, что увеличение рош до рош.доп. обусловлено глубоким замиранием лишь на одном, i-м пролете, когда на этом пролете становится вероятность ошибки рош≥рош.доп.=. Для этого, чтобы определить требования к качеству связи для каждого отдельного пролета, считают все пролеты энергетически равноценными, полагая допустимый процент времени нарушения связи на каждом i-м пролете , где M – количество пролетов ТРЛ.

Для оценки устойчивости связи на ТРЛ с целью определения пригодности выбранных мест размещения и количества ТРС заданного типа с известными техническими характеристиками выполняется расчет показателей устойчивости связи на каждом пролете , характеризующих процент времени нарушения связи на пролетах, когда становится рош≥рош.доп..

Расчет ослабления радиосигнала на пролете ТРЛ

Расчет проведу на средней частоте диапазона, то есть f=2.05 ГГц.

.

Высота установки антенн на местности над уровнем моря , при этом эквивалентный радиус Земли , тогда

, где   - географическая длина пролета. Профиль пролета строится с использованием географической карты при известных координатах мест размещения ТРС так же, как при проектировании РРЛ. Если при выполнении энергетического расчета места размещения ТРС неизвестны, должны быть заданы или выбираются, исходя из опыта проектирования, значения протяженности пролета  и максимально допустимых углов закрытия  и . При этом можно принять , а значение h взять примерно равным средней высоте местности в регионе, в котором предполагается развертывание ТРС, над уровнем моря.

, где  характеризует увеличение объема рассеяния по сравнению с пролетом, на котором антенны расположены на уровне моря.

.

В соответствии с рекомендациями  - коэффициент использования поверхности антенны, тогда

.

Полагаем антенны на ТРЛ одинаковыми, тогда

 - ширина главного лепестка диаграммы направленности антенны на уровне половинной мощности.

По нижеприведенному графику находим потери усиления антенн  при , то есть .

В соответствии с рекомендациями пункта 3.3 методички «Расчет цифровых тропосферных линий» задаемся затуханием в сосредоточенных элементах , выбираем фидер типа ЭВГ-2, чье погонное затухание . Возьмем  – длина фидера.

- затухание в фидере.

- ослабление сигнала в фидерном тракте.

По нижеприведенному графику определяем  - медианное месячное значение множителя ослабления на i-ом пролете.

- медианное месячное значение эквивалентного ослабления.


Расчет шумовой температуры приемника

– коэффициент полезного действия фидерного тракта приема.

- эквивалентная шумовая температура фидерного тракта, где  - абсолютная температура, при которой работает фидерный тракт.

при f = 2.05 ГГц равна 40 К. Тогда  - эквивалентная шумовая температура собственно приемника, обусловленная его внутренними шумами,  - эквивалентная шумовая температура собственно приемника с учетом его внутренних тепловых шумов.

Пусть , тогда

- угол места антенны.

Затухание в атмосфере без осадков  определим по нижеприведенному графику


По нижеприведенному графику определили, что у нас 22-ая климатическая зона, и при этом


Откуда получаем по ниже представленному графику, что  - интенсивность дождя.


При этом по графику, который представлен ниже, видно, что

Из графика, приведенного ниже, получили, что  - погонное поглощение.

– затухание в осадках, где  - длина пути радиосигнала в осадках

- эквивалентная шумовая температура фидерного тракта, где  - составляющая, обусловленная приемом космического радио излучения,  - составляющая, обусловленная излучением атмосферы, зависящая от угла места антенны,  - составляющая, учитывающая излучение Земли,  - составляющая, обусловленная собственными шумами антенны из-за наличия потерь в ее элементах, с – коэффициент, учитывающий усредненный уровень боковых и задних лепестков диаграммы направленности антенны.

- полная эквивалентная шумовая температура приемной стороны, состоящей из антенн, антенно-фидерного тракта и собственно приемника


Расчет мощности сигнала на входе приемника

Среднеквадратическое отклонение величины медианного значения множителя ослабления  найдем от ее среднего  по кривым ниже приведенного графика при найденных значениях  и g=47.239 дБ. Получаем .


Затем по следующему графику определим требуемый запас энергетического потенциала на медленные замирания при  и . Получаем .

Величину радиуса корреляции найдем по формуле

По условию должно быть  и при этом , где k – целое число,  - скорость модуляции на выходе модулятора многочастотного модема. Для последовательного МЧС , где  - техническая, или линейная, скорость передачи, наблюдаемая на выходе кодера-модулятора. Выберем способ формирования группового сигнала на входе модулятора, применяемый в ТРС Р-423-1 при .  При этом скорость его передачи  и, так как в проектируемой ТРС исходными данными предусмотрено применение ДОФМ, то . Тогда . Тогда . Очевидно, что минимальное значение, при котором выполняется условие, равно k=3. Откуда получаем . Определим эквивалентную кратность частотного разделения.Mf=3; mfopt=1,4;ap=2,98; bp=1,24; cp=0,594.

Тогда

Общая кратность частотно- пространственного разнесения Mобщ=8

Допустимое значение вероятности ошибки в одной ветви разнесения  определяем по таблице при ДОФМ и :

Получаем .

Найдем вероятность ошибки в одной ветви разнесения за счет многолучевости распространения сигнала при ДТР, при этом  что соответствует, и . Величину длительности  рассчитаем по формуле , где = 8500 – эквивалентный радиус Земли, = 136.37 – географическая длина пролета,  - ширина диаграммы направленности антенны на уровне половинной мощности в вертикальной плоскости,  - угол места антенны (угол между осью главного лепестка диаграммы направленности приемной антенны и горизонтальной плоскостью).

- вероятность ошибки в одной ветви разнесения за счет многолучевости распространения сигнала при ДТР.

Требуемое значение вероятности ошибки в одной ветви разнесения под воздействием только теплового шума  находим по формуле

Полагая, что в приемнике ТРС используется согласованный фильтр, то по формуле , где . Тогда

Пороговое значение средней мощности сигнала на входе приемника в одной ветви частотно-пространственного разнесения  определим по формуле

, где , k – постоянная Больцмана.

Пороговое значение медианной мощности сигнала на входе приемника в одной ветви частотно-пространственного разнесения найдем по формуле . В относительных величинах эта величина будет равняться -144,501дБ.

Медианное за месяц значение мощности сигнала на входе приемника в одной ветви частотно-пространственного разнесения определим по формуле


Расчет мощности передатчика

Мощность сигнала одной ветви частотно-пространственного разнесения на выходе передатчика в относительных величинах равна . В абсолютных величинах она будет равна 159 Вт.

Так как в проектируемой ТРЛ используется параллельный МЧС, требуемое значение номинальной мощности передатчика .


Цифровая Тропосферная Радиорелейная станция Р-423-1

 

 


Заключение

В заключение перечислим основные энергетические параметры ЦТРЛ, обоснование и расчет которых в соответствии с исходными данными были выполнены выше:

  1.  Антенны параболические двухзеркальные диаметром , количество приемопередающих антенн ТРС (в одном направлении связи) – 2.
  2.  Тип фидера – ЭВГ-2, длина фидера .
  3.  Тип МШУ – НПУ, Tш= 304 К.
  4.  Кратность пространственного разнесения Mп= 4.
  5.  Скорость передачи группового сигнала на входе модулятора .
  6.  Вид многочастотного сигнала – параллельный.
  7.  Количество передатчиков – 2, номинальная мощность .


Список Литературы

  1.  «Расчет цифровых тропосферных линий», Наследов Д.Д., Бураченко Д.Л., учебное пособие, 2007.
  2.  «Обоснование и расчет энергетических параметров систем спутниковой связи», Наследов Д.Д., Васильев М.Г., учебное пособие, 1992.

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6528. Types of businesses in the UK. Форми бізнесу у Великій Британії 71 KB
  Types of businesses in the UK. Форми бізнесу у Великій Британії Вид заняття: лекція-семінар. Мета: спонукати студентів до висловлювання англ. мовою шляхом постановки проблемних питань, практикувати навички усного мовлення розвивати у...
6529. Модули в СУБД ACCESS. Создание процедур 42 KB
  Модули в СУБД ACCESS. Создание процедур Предполагаем освоение следующих вопросов: Понятие модуля. Назначение процедур. Виды процедур: процедура обработки события процедура преобразования. Типы процедур процедуры-подпрограммы (Su...
6530. Иммунопрофилактика. Планирование и выполнение прививок, включенных в национальный календарь профилактических прививок 132 KB
  Тема занятия: Иммунопрофилактика. Планирование и выполнение прививок, включенных в национальный календарь профилактических прививок. Форма организации занятия: клиническое практическое. Значение темы До настоящего времени ...
6531. Планирование семьи. Разработка индивидуальных мероприятий по планированию семьи. Профилактика заболеваний, передаваемых половым путем (ЗППП) 83.5 KB
  Тема Планирование семьи. Разработка индивидуальных мероприятий по планированию семьи. Профилактика заболеваний, передаваемых половым путем (ЗППП) Значение изучения темы За демократизацию сексуальных отношений в наш век современная молодежь пла...
6532. Проектирование таблиц с помощью языка SQL проектирование и модификация таблиц с использованием языка SQL 106.5 KB
  Проектирование таблиц с помощью языка SQL проектирование и модификация таблиц с использованием языка SQL Предполагает освоение следующих вопросов: Назначение языка SQL. Классификация команд языка SQL. Язык SQL (Structured Query...
6533. Медицинская профилактика основной популяционной патологии: остеопороза, анемии 156.5 KB
  Тема Медицинская профилактика основной популяционной патологии: остеопороза, анемии. Форма организации учебного процесса - практическое занятие. Значение темы. Профилактическая работа, направленная на предупреждение развития таких знач...
6534. Водное занятие. Понятие о здоровье в целом. Факторы риска основных хронических неинфекционных заболеваний 75.19 KB
  Тема Водное занятие. Понятие о здоровье в целом. Факторы риска основных хронических неинфекционных заболеваний Форма организации учебного процесса - практическое занятие. Значение темы. Здоровье населения и каждого человека в отдельности...
6535. Кримінальне процесуальне законодавство України та сфера його дії 185 KB
  Кримінальне процесуальне законодавство України та сфера його дії Загальна частина Теоретичний матеріал Поняття і сутність кримінального процесу України. Історичні форми кримінального процесу. Стадії кримінальної процесуальної діяльності. Порядок кри...
6536. Связь ACCESS С WORD И EXCEL. Создание писем, конвертов и наклеек 102.5 KB
  Связь ACCESS С WORD И EXCEL. Создание писем, конвертов и наклеек Предполагаем освоение следующих вопросов: Взаимодействие базы данных Access с текстовым процессором Word: создание писем, почтовых конвертов и наклеек посредством слияния базы да...