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

115 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

36637. Економічна інформатика 1.16 MB
  Інформаційні технології - технологічні процеси, що охоплюють інформаційну діяльність управлінських працівників, повязану з підготовкою і прийняттям управлінських рішень. Являють собою сукупність методів і прийомів розвязання типових задач обробки даних. Включають збір, зберігання, передачу, обробку інформації.
36638. Предмет і задачі вірусології 484.5 KB
  Історія вірусології досить незвичайна. Перша вакцина для попередження вірусної інфекції — віспи була запропонована англійським лікарем Є. Дженнером в 1796 г., майже за сто років до відкриття вірусів, друга вакцина — антирабічна була запропонована засновником мікробіології Л. Пастером в 1885 г.— за сім років до відкриття вірусів.
36639. Охорона праці в галузі загальні Міжнародна економіка 475.5 KB
  Охорона праці в галузі загальні вимоги Конспект лекцій для напряму підготовки 6. МІЖНАРОДНІ НОРМИ І ЗАКОНОДАВСТВО УКРАЇНИ В ГАЛУЗІ ОХОРОНИ ПРАЦІ Лекції № 1 1. Стан безпеки праці в світі 2. Європейський Союз і законодавство з охорони праці 6.
36640. СТАНДАРТИЗАЦІЯ ТА СЕРТИФІКАЦІЯ ТОВАРІВ І ПОСЛУГ 171.1 KB
  Тому проблема забезпечення і підвищення якості продукції актуальна для всіх країн і підприємств. При цьому необхідно врахувати те що підвищення якості продукції задача довгострокова і безперервна. Рівень якості продукції не може бути постійною величиною. Тому вирішувати її традиційними методами тобто лише шляхом контролю якості готової продукції практично не можливо.
36641. Економічна теорія 1.56 MB
  Попри певну обмеженість вчення досягненням фізіократів було те що вони вперше походження багатства повязали не зі сферою обміну а зі сферою виробництва. Найважливішим внеском класичної політекономії в економічну науку вважається остаточне перенесення аналізу зі сфери обігу до сфери виробництва. Маркс доводив неспроможність капіталізму та сформулював його основну суперечність що існує між суспільним характером виробництва та приватною формою привласнення доходів. відома як Велика депресія виявила що вільна некерована економіка не...
36642. Вироби на основі будівельного вапна 265.5 KB
  Вимоги ДСТУ на випуск силікатної цегли. Технологічна схема виробництва силікатної цегли. Переваги силікатної цегли Екологічність Силікатна цегла виготовлений з екологічно чистої натуральної сировини вапна і піску за технологією знайомої людству кілька десятиліть. Вартість силікатної цегли нижче ніж у його керамічних аналогів За техніко економічними показниками він значно перевершує глиняна цегла.
36643. Процесуальне право 1022 KB
  Цивільне процесуальне право як галузь права це сукупність правових норм що регулюють діяльність суду загальної юрисдикції осіб які беруть участь у справі та інших учасників цивільного процесу щодо здійснення правосуддя у цивільноправових спорах щодо справ наказного окремого провадження а також такі що виникають у звязку із цією діяльністю суспільні відносини щодо розгляду та вирішення зазначених категорій справ. Цивільний процес це сукупність процесуальних дій суду інших осіб які беруть участь у справі а також інших...
36644. Фінансовий аналіз, короткий конспект лекцій 469 KB
  Перехід до ринкової економіки юридичне визначення діяльності підприємства в умовах різних форм власності викликає необхідність високої компетенції в бізнесі. Для того щоб зберегти ринкові позиції в умовах жорсткої конкуренції будьякому виробникові можливо лише за умови прийняття адекватних ситуації ефективних управлінських рішень а для обґрунтованості цих рішень виробник має володіти обєктивною інформацією про фінансовий стан підприємства мати оцінку фінансових результатів його діяльності. Отже досягнення стабільного фінансового стану...
36645. Українська літературна мова 583 KB
  Функції мови. Функції мови. Лексичні норми сучасної української мови в професійному мовленні. Лексичне значення мови.