43842

Разработка системы спутникового приема, с учетом обеспечения требуемого количества телевизионных сигналов, информационных потоков и сигналов IP- телефонии

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Первые искусственные спутники земли ИСЗ выводились носителями мощности которых не хватало для вывода груза на геостационарную орбиту. Прием телевизионных и других информационных сигналов мы будем осуществлять с...

Русский

2013-11-07

1.18 MB

22 чел.

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит 97 страниц, 4 рисунка, 13 таблиц, 26 источников и 6 листов графического материала формата А1.

ШИПОПОЛОСНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ, ГОЛОВНАЯ СТАНЦИЯ,СИСТЕМА СТУТНИКОВОГО ПРИЕМА, РЕФЛЕКТОР ПРЯМОФОКУСНОЙ ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ, ОБЛУЧАТЕЛЬ, КОНВЕРТОР, ФИДЕР СНИЖЕНИЯ, УГЛОМЕСТНЫЕ КООРДИНАТЫ, АКТЮАТОР, АТТЕНЮАТОР, СПЛИТТЕР

Целью данной работы является разработка системы спутникового приема, у учетом обеспечения требуемого количества телевизионных сигналов, информационных потоков и сигналов IP- телефонии, выполнения условий обеспечения надежности, разрабатываемой системы в соответствии с существующими законами и стандартами. Разработка структурной, принципиальной и общей конструктивной схем системы спутникового приема.


Содержание

Введение……………………………………………………………….…..…………5

1 Постановка задачи……………………………………………………………..…10

1.1 Европейский стандарт CENELEС EN50083……………………….….…14

1.3 Требования по технике безопасности ………………………….………..16

1.4 Электромагнитная совместимость (ЭМС) …………………………….17

1.5 Активное коаксиальное широкополосное распределительное оборудование……………………………………………………………….….17

2 Спутниковое телевизионное вещание………………………………………..…19

2.1 История развития СТВ в РОССИИ………………………………………21

2.2 Общие сведения о системе спутникового приема………….……………24

2.3 Стандарты сигналов спутникового телевизионного вещание……………………..……………………………………………………….27

3 Анализ топологии места расположения ССП ………………………………….31

3.1Топологии места установки ССП…………………………………………31

3.2 Расчет азимутально- угломестных координат нацеливание приемных спутниковых антенн………………………………………………………………..36

3.3 Проектирование структурной схемы ССП……………………………....39

4 Расчет энергетических параметров элементов ССП …………………………..41

4.1 Расчет диаметра антенн………………….…………………………….….41

4.2 Расчет параметров конверторов………………………………………….47

4.3 Расчет параметров сигналов ССП на входе ГС системы передачи данных ……………………………………………………………………….……..55

4.5 Разработка принципиальной схемы……………………………………...62

4.6 Разработка конструктивной схемы………………………………………65

5 Экономический расчет……………………………………………………….…..69

5.1 Расчет себестоимости изделия, срока окупаемости, рентабельности производства……………………………………………………………………………..…..….69

5.2 Определение точки безубыточности…………………………………….75

6 Охрана труда…………………………………………………………………..….80

6.1 Техника безопасности при выполнении общестроительных и монтажных работ, связанных с монтажом ССП………………………………….80

6.2 Технические мероприятия по обеспечению электробезопасности…....82

6.3 Условия труда электромонтажника…………………………………..….83

6.4 Расчет освещенности рабочего места……………………………………85

6.5 Противопожарные мероприятия проведения сварочных и монтажных работ на высоте……………………………………………………………………..86

6.6 Санитарно-гигиенические требования при работе с персональными электронно-вычислительными машинами…………………………………..……87

Заключение………………………………………………………………………….89

Список использованных источников……………………………………………..90

Приложение А……………………………………………………………………...92

Приложение Б………………………………………………………………………94

Приложение В………………………………………………………………………95

Приложение Г………………………………………………………………………96


ВВЕДЕНИЕ

В странах бывшего СССР, развитие телевидения долгие годы было связано с  эфирным распространением телевизионных сигналов. Однако, эфирное вещание не удовлетворяет многим требованиям, предъявляемым к современному телевидению. Это связано с низким качеством приема телевизионных сигналов (вызванным невысоким уровнем качества приемного оборудования), а также с ограниченным числом передаваемых телевизионных каналов (до 15) [3], с невозможностью оказания различных мультимедийных и интерактивных услуг.

История развития кабельного телевидения в России практически начинается с 1989 - 1990 годов, когда после ликвидации Министерства бытового и коммунального обслуживания населения России на базе сетей коллективного приёма телевидения, стали создаваться сети кабельного телевидения. Их принципиальное отличие от существовавших приёмных сетей заключалось в том, что к действующим сетям стали подключать видеомагнитофоны и организовывать трансляцию дополнительных видеопрограмм. В последующем, повсеместно, стали создаваться квартальные или районные студии кабельного телевидения, которые транслировали по своим сетям местные новости, создавали различные гуманитарные, познавательные, музыкальные, детские и другие передачи.

С развитием технической базы расширялись возможности создания многопрограммного кабельного телевидения рассчитанного на 1000, 2000, 5000, 10000 абонентов. Самая крупная станция «ВЕНА» установлена в городе Вена и рассчитана на обслуживание до 50000 абонентов. Происходило слияние мелких сетей кабельного телевидения в более крупные. Появилась возможность организации обратных каналов связи. Современные технологические возможности позволяют создавать многофункциональные интерактивные распределительные системы, обеспечивающие абонента десятками телевизионных и радиовещательных программ, телефонной связью, скоростным доступом в сеть Интернет, видеоконференцсвязью, организовать обратные каналы связи для передачи данных в интересах коммунальных, медицинских, охранных и других служб. Однако из-за отсутствия целостной законодательной базы в области “кабельного телевидения”, реализация заложенных в сетях кабельного телевидения возможностей сталкивается с многочисленными трудностями. Так, например, до настоящего времени не разработаны законодательные и нормативные акты, определяющие взаимоотношения между операторами интерактивных сетей и операторами связи, предоставляющими услуги телефонной связи, телематических служб, передачи данных, спутниковых и наземных каналов связи, распределительных систем MMDS, LMDS, MVDS и многих других. Не решены нормативные вопросы взаимодействия с коммунальными службами по предоставлению для их нужд обратных каналов связи.

Участники конференции, проводившейся в апреле 2008 года компанией «ТЕЛЕСТАРТ», среди которых находились представители Минсвязи России, Главгоссвязьнадзора России, научно-исследовательских организаций, разработчиков, производителей аппаратуры для сетей кабельного телевидения и операторы связи в области кабельного телевидения, учитывая создавшееся положение выразили желание объединить свои усилия в решении назревших проблем и созвать Учредительный съезд будущего объединения. Учредительный съезд, проводившейся в декабре 2008 года, принял решение о создании некоммерческой организации “Ассоциации кабельного телевидения России”. Участники съезда возложили на Ассоциацию решение совместно с законодательными и исполнительными органами власти проблемных и организационных вопросов в развитии современных сетей кабельного телевидения, оказании помощи членам Ассоциации в их производственной деятельности.

С первых же шагов своей деятельности, Ассоциация получила поддержку в Государственной Думе России и в Минсвязи России. Подписано «Соглашение о совместной деятельности Ассоциации кабельного телевидения России и Государственного комитета Российской Федерации по связи и информатизации» от 17 декабря 2008 года № 7884. Совместно с Госдумой России и Минсвязи России  представители Ассоциации приняли участие в разработке «Концепции развития в России сетей кабельного ТВ».

Последние пять лет развития сети телевизионного вещания в нашей стране характеризуются тенденцией к значительному увеличению числа ТВ и радио программ, одновременно транслируемых на одной территории: более чем в 20 городах страны число программ эфирного ТВ вещания превышает 10. И не смотря на это, спрос на частотные каналы в наземной  сети сегодня значительно превышает имеющийся ресурс, и не только в крупных городах и национальных административных центрах, но и в сравнительно небольших населенных пунктах. Такая ситуация сложилась по ряду причин. Возникновение негосударственного вещания привело к созданию большого числа разнообразных программ, представляющих интерес для населения всей страны, например «ТВ-6» и «НТВ». Создание национальных мощных глобальных систем ТВ и звукового вещания  с помощью искусственных спутников Земли позволяет распределить десятки программ практически по всей территории страны. Следует добавить, что в России возможен прием большого числа зарубежных программ, также транслируемых спутниковыми ретрансляторами. Доведение столь большого числа программ до населения  возможно при соответствующей организации наземной сети вещания, которая состоит из передающей и приемной сетей: последняя включает в себя установки для индивидуального приема, а также системы коллективного приема (СКП) и кабельного телевидения (СКТ). Последние десять лет кабельная отрасль играла очень важную роль в быстром развитии информационных технологий. Постоянная потребность пользователей в расширении полосы пропускания кабельных систем, стимулируемая появлением все более ресурсоемких бизнес-приложений, а также развитием служб Интернет, включая электронную почту, которая стала самым популярным средством связи, сделала эволюцию названных систем важнейшим условием продолжения технологического прогресса в сетевой индустрии. Разработчики и технологи кабельной продукции улучшали характеристики "медных" и оптических кабельных систем, стремясь обеспечить их соответствие растущим требованиям технологий передачи данных.

Численность аудитории телезрителей эфирных программ во многом зависит от технических характеристик СКП и СКТ. Во всех крупных городах основная часть населения принимает телевидение с помощью систем, которые не позволяют довести до абонентов сигналы всех эфирных передатчиков диапазона дециметровых волн. Причина ограничения канальной емкости сетей кабельного телевидения заключается в несовершенстве технической базы. Исторически сети кабельного телевидения создавались как дальнейшее развитие СКП. При разработке оборудования и строительстве сетей основной целью ставилось обеспечение высококачественного приема программ, транслируемых радиопередающими станциями. Поэтому подавляющее большинство сетей коллективного приема и кабельного телевидения в нашей стране построены на аппаратуре, рассчитанной на распределение пяти – шести программ. Некоторая модернизация такого оборудования при условии обеспечения приемлемого качества позволяет увеличить их до 10…13.

Стремление увеличить число ТВ программ, доводимых до абонента в существующих сетях, нередко приводит к тому, что для этого применяются некорректные методы уплотнения распределительных сетей СКТ и СКП, при которых не может быть гарантировано высокое качество приема. В частности, ошибочно распространенное мнение о том, что значительное подавление внеполосного излучения модуляторов и конверторов головных станций является единственным условием для использования в распределительной сети смежных каналов без каких-либо ограничений. Помеху по смежным каналам создают несущие изображения (помеха от верхнего) и звука (от нижнего канала) при недостаточно высокой избирательности ТВ приемников по соседним каналам.

Перед Минсвязи России в настоящее время стоят задачи разработки, основных направлений развития сетей кабельного телевидения и стратегии перехода к новым  перспективным сетям, определения основных принципов их частотного планирования. Выработки некоторых рекомендаций по реализации концептуальных положений развития кабельного телевидения, принципам государственного регулирования рынка услуг и деятельности операторов. Сегодня операторы кабельного телевидения, которые приступают к строительству соответствующих сетей, понимают, что эти сети должны быть широкополосными, многофункциональными и интерактивными. Вновь создаваемые сети должны строиться на принципиально новой гибридной волоконно-коаксиальной технологии с использованием современного цифрового оборудования. Эти сети должны сопрягаться с цифровыми сетями общего пользования, наземными и спутниковыми сетями цифрового телевидения, системами широкополосного доступа, т.е. интегрироваться в информационно-телекоммуникационную сеть страны. Научно-технический прогресс в области телекоммутационных технологий непрерывно воздействует на восприятие людьми окружающего мира, стирает межгосударственные границы. Одним из важнейших направлений развития средств связи является спутниковая связь.

В нашей стране телевизионное вещание долгие годы развивалось по одной схеме: центральные государственные каналы распределялись по регионам при помощи системы радиорелейных линий, а также через телекоммутационные спутники типа "Горизонт", для приема сигнала с которых требовались сложные приемные системы с большими параболическими антеннами. В настоящее время технологии спутникового телевидения стремительно внедряются в индустрию телевидения, что позволяет на недорогие приемные устройства принимать телевизионные программы почти со всего мира. Отличительной особенностью спутникового ТВ является возможность для телезрителя принимать интересующую его программу с любого спутника. При наземном ТВ зритель принимает программы с телецентра, который находится в зоне радиовидимости, не превышающей, обычно, 100 км.

Развитие спутниковых телекоммуникационных систем открывает человеку весь мир, позволяет познакомится со всей информацией по интересующему его направлению.


1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Социально - исследовательским центром «Рынок и общество» было проведено маркетинговое исследование, целью которого являлось определение социально-демографических характеристик целевой группы телекоммуникационных услуг. Выявление покупательной способности в различных социальных группах и потенциальной емкости данного рынка.

В ходе исследования было опрошено 1044 респондентов, выбранных методом многоступенчатой стратифицированной выборки, которая репрезентирует городские домохозяйства. Единицей отбора являлась квартира (семья), где в дальнейшем отбирался тот человек, кто принимает решение в семье о покупке телекоммуникационного оборудования (например, телевизора). Собранные данные характеризуют совокупность семей, проживающих в семи районах города. В данном исследовании мы будем называть эту совокупность  совокупностью  всех семей  города.  Генеральной совокупностью  в  этом  случае является  совокупность  семей, проживающих в городе - 392 452 семьи.

Анализируя данные можно сделать следующие выводы:

  •  97,5 % семей  являются владельцам  телевизионных приемников, причем 38,4 % семей владеют двумя и более исправными телевизорами;
  •   более половины опрошенных семей (57,6 %) за последние 4 года обновили свои телеприемники. Кроме этого, 10,1 %  семей в период с 1994 по 2009 года покупали телевизоры дважды;
  •   наибольшая возможность приема у трех телеканалов: ОРТ, РТР и СКАТа, затем следуют каналы РИО, Волга ТВ и Орион. 15,4 % семей хотели бы улучшить или начать прием ОРТ (несмотря на высокие показатели этого канала и в возможности приема, и в устойчивости этого приема), 14,6 % - РТР, 18,4 % - Скат. У остальных телеканалов данный показатель значительно выше. Так, 64,2 % семей хотели бы улучшить качество или начать прием канала Волга ТВ, 58,4 % - канала РИО, 72,7 % - Ориона и 58,1 % - Новокуйбышевского телевидения:
  •  наиболее предпочитаемыми программами являются музыкальные       (72,0 %), информационные (65,5 %), мелодрамы (62,8%) и спортивные (50,3%);
  •  53,4% семей указали, что их домашняя аудиотехника позволяет принимать УKB и FM диапазон. В данном случае следует заметить, что реальное количество подобной техники у населения несколько выше, в силу того, что многие респонденты, указывая невозможность приема УКВ и FM диапазона, иногда подменяли данный ответ фактическим не слушанием этих диапазонов. Однако, не слушание и технический неприем диапазонов в отношении потребительского поведения равнозначны. В целом, анализируя полученные данные о специфике просмотра телепрограмм и прослушивания радио, можно сделать вывод о том, что население к просмотру телепрограмм относится более активно, чем к прослушиванию радио;
  •  треть семей (30,1 %) за последние три месяца, предшествующие опросу,  приобретали или брали напрокат видеокассеты, CD и DVD диски;
  •  35 % семей имеют компьютер дома и каждый десятый является пользователем персонального компьютера на работе. 46 % семей планируют в течение ближайших нескольких лет приобрести компьютер домой, причем 12 % - в течение года;
  •   30,4 % семей не имеют домашних телефонов;
  •   1,5 % семей выразили желание установить дома сигнализацию. Однако,    7,7 % семей, имеющих сигнализацию, тоже можно рассматривать как потенциальных потребителей в силу того, что они уже имеют опыт потребления в данной сфере и способны при соответствующих условиях оценить другие виды сигнализации. И, кроме того, 11,0 % затруднившихся ответить на данный вопрос скорее станут потребителями данной услуги, нежели чем 69,8 % отказавшихся от сигнализации.

Однако, следует заметить, что вопрос о сигнализации воспринимался многими респондентами настороженно, поэтому цифра желающих установить сигнализацию возможно несколько занижена.

В связи с этим наблюдается развитие систем кабельного телевидения (СКТ). Новый отечественный ГОСТ, регламентирующий работу СКТ, находится в стадии разработки, поэтому  при построении СКТ приходиться опираться на действующий ГОСТ 28324-89 (Сети распределительные приемных систем телевидения и радиовещания) [1] и европейский стандарт EN50083, разработанный Европейским комитетом электротехнической стандартизации CENELEC [2]. EN50083 определяет частотный диапазон прямого канала в СКТ 47…862 МГц, что не противоречит [1]. В соответствии с Приказом Министра Российской Федерации по связи и информатизации № 173 от 09.10.2000 года «Об организации законопроектной работы в области связи и информатизации» и по поручению Департамента РТС Министерства НИИР работает над проектом Федерального Закона «О кабельном телевидении». Рассматриваются вопросы о переходе на цифровое вещание до 2015 года. Общее количество аналоговых ТВ каналов указанного диапазона частот составляет сто один. С применением цифрового уплотнения (например,   MPEG-2) в спектре аналогового ТВ канала шириной 8 МГц можно разместить 4…6 программ. Таким образом, общее количество программ указанного диапазона частот достигает шестисот шести. Кроме того, телевизионные системы становятся частью глобальных информационных сетей, что однозначно предполагает использование обратных каналов передачи данных. EN50083 предусматривает различные значения частотного диапазона обратного канала, но по ГОСТ 28324-89 диапазон обратного канала 5…30 МГц. Телевизионные системы можно использовать в качестве компьютерных сетей, например, для доступа к сети Интернет. При этом можно применять кабельные модемы со скоростью до 36 Мбит/с, что значительно превышает максимальные возможности телефонных линий по передаче данных.

Среди современных СКТ широкое распространение получили гибридные оптико-коаксиальные сети (HFCHybrid Fiber Coax). Оптические системы гибридных оптико-коаксиальных сетей предназначены для трансляции           ТВ – сигналов на большие расстояния (35…50 км и более) с максимальным сохранением отношения сигнал/шум. Оптический кабель доводится до группы порядка 500…1000 абонентов, с дальнейшим распределением сигнала по коаксиальной сети, что экономически целесообразней построения СКТ полностью  на оптическом кабеле [3]. Структура и область применения гибридной оптико-коаксиальной сети показана на рисунке 1.

Гибридные оптико-коаксиальные сети, работающие в указанном диапазоне частот, обладают большими возможностями по передаче данных. Все услуги электросвязи в них доставляются абонентам по единому домовому вводу. Такие  сети  называют  «системами доступа» или «сетями доступа» [2].

В последние годы в качестве  альтернативы кабельным сетям, широкое распространение получают системы беспроводной передачи, работающие на более высоких частотах, в которых передача сигналов на большие расстояния осуществляется по эфиру, а распределение сигналов по абонентам проводится аналогично СКТ [2]. Среди этих систем можно выделить:

  •  MMDS (multipoint multichannel distribution system) – многоточечная многоканальная распределительная система с шириной полосы 186 МГц, работающая в частотном диапазоне 2,5…2,7 ГГц;
  •  LMDS (local multipoint distribution service) – местная многоточечная расределительная система с шириной полосы 2 ГГц, работающая в диапазоне частот 25…32 МГц;
  •  MVDS (multipoint video distridution system) – многоточечная распределительная система с шириной полосы 2 ГГц, работающая в диапазоне частот 40,5…42,5 ГГц.

Система MMDS отличается от систем миллиметровых волн меньшим затуханием в атмосфере и меньшей зависимостью от климатических воздействий [2]. Структура системы приведена на рисунке 2, принцип работы подробнее рассмотрен ниже.

При построении сетей доступа перед разработчиком встает много задач, таких как организация сигналов прямого канала на головном оборудовании, организация сигналов обратного канала и многое другое.

В рамках данного дипломного проекта необходимо выбрать спутники, расположенные на геостационарной орбите для передачи телевизионных сигналов и других видов информации, провести анализ технических условий приема телевизионных сигналов. На основании критерия выбора и анализа в соответствии с частотным планом выбрать источники подачи информационных сигналов. Разработать структурную схему приемного порта для приема информации системы спутникового приема ( ССП), для приемного поста, основываясь на критерии выбора оборудования и СТВ приема обосновать выбор оборудования. Произвести расчет технических и электрических параметров приемного спутникового порта ( ПСП) в соответствии с требованием нормативных документов. Произвести конструктивный расчет ПСП с учетом особенности установки отдельных узлов и элементов с учетом ветровой нагрузки на конструкцию системы на месте установки. Разработать полную электрическую схему ССП с учетом элементов электрического питания грозозащиты. Рассчитать экономические затраты на проектирование и строительство ССП.

1.2 Европейский стандарт CENELEС  EN50083

Европейский стандарт CENELEС EN 50083, принятый 22.09.93 г., состоит из 8-ми разделов и представляет собой фундаментальный многолетний труд ученых основных ведущих стран Европы [2]. Он существует в 3-х основных официальных версиях - английской, французской и немецкой. Версии на других языках выполнены посредством перевода под ответственность членства CENELEC и утверждены Центральным секретариатом (находится в Брюсселе), также имеют определенный статус официальных версий. Членами Европейского комитета по электротехнической стандартизации (CENELEC) являются национальные электротехнические комитеты Австрии, Бельгии, Дании, Финляндии, Франции, Германии, Греции, Исландии, Италии, Люксембурга, Нидерландов, Норвегии, Португалии, Швеции, Швейцарии и Объединенного Королевства (18 стран).

Большинство разделов стандарта EN 50083 подвергалось правкам (изменениям и дополнениям) по мере технического развития кабельных сетей. Каждый из подразделов включает подробную описательную часть того или иного рассматриваемого явления или процесса (например, эквипотенциальное заземление, защита от перегрузок, системная загрузка, виды интермодуляционных искажений, коэффициент шума, фоновая модуляция, побочные и ложные сигналы, коэффициент отражения и многое другое). По каждому рекомендуемому или нормируемому параметру приводится подробное описание методики измерения с описанием типов используемых измерительных приборов. Указаны основные потенциальные источники ошибок при измерениях и их максимальные погрешности в зависимости от качества используемого измерительного оборудования. Разделы (части) снабжены формулами по расчету той или иной кабельной инсталляции. Исполнительные требования нормированы в зависимости от используемого частотного диапазона. Все разделы взаимосвязаны, т.е. при освещении того или иного вопроса даются ссылки на другие разделы.

Каждая из стран-участниц CENELEC по отдельным разделам имеет собственные исполнительные требования в зависимости от специфики используемого телевизионного стандарта, климатических условий и иной специфики построения кабельных сетей. В каждом из разделов во избежание различного толкования даются точные определения и терминология (например, что такое комбайнер, сплиттер, диплексер, сепаратор, направленный ответвитель, фидер, аттенюатор, эквалайзер, системная розетка, головная станция и т.п.), а также символика и аббревиатуры. О фундаментальности стандарта EN 50083 можно судить хотя бы по такому факту, что он (вместе с дополнениями и изменениями) содержит более 500 стр. машинописного текста, более 100 иллюстраций и более 30 примеров инсталляций того или иного оборудования. Очевидно, что изложить такой стандарт (по существу, являющийся великолепным учебником любого кабельного оператора) даже в сжатом виде в объеме нескольких журнальных статей просто не представляется возможным. Только одни исполнительные требования по всем разделам займут около 60 стр. без иллюстративных пояснений.

Очень кратко затронем основные вопросы, рассматриваемые в Европейском стандарте CENELEC EN 50083 “Кабельные распределительные системы для телевизионных, звуковых и интерактивных мультимедийных сигналов”.

1.3 Требования по технике безопасности

Техника безопасности рассматривает следующие основные вопросы

  •  общие требования;
  •  защита от атмосферных воздействий;
  •  эквипотенциальное соединение и заземление;
  •  сетевое электропитание кабельных распределительных систем;
  •  защита от контакта с близлежащими системами распределения электропитания;
  •  системные (абонентские) розетки и точки перехода;
  •  защита от перенапряжений;
  •  механическая стабильность;
  •  лазерное излучение.

Приводятся многочисленные практические примеры эквипотенциальных соединений и заземлений оборудования для различных случаев. Раздел специально разработан для обеспечения безопасности системы, персонала, работающего на ней, абонентов и абонентского оборудования. Он охватывает только аспекты безопасности и не предназначен для определения каких-либо требований по защите оборудования, используемого в системе. Выработаны требования по минимальным и максимальным переменным и постоянным напряжениям в фидерной линии, мачтовых усилителях, абонентских розетках, дистанционных (удаленных) усилителях и т.п. Сформированы требования по установке эфирных и спутниковых антенн как с точки зрения защиты от молнии, так и с точки зрения воздействия ветровых нагрузок. Приводятся требования на используемые материалы и площадь поперечного сечения провода заземления и т.п.

1.4 Электромагнитная совместимость (ЭМС) 

ЭМС освещает следующие вопросы:

  •  помеховые напряжения, возникающие в оборудовании и терминалах;
  •  излучение активного и пассивного оборудования;
  •  экранная защита от внешних и внутренних электромагнитных полей;
  •  внешняя невосприимчивость к токам, наведенным через соединительные кабели;
  •  невосприимчивость к шумам и напряжениям, возникающим от промышленной частоты переменного тока и ее гармоник;
  •  фоновая помеха;
  •  невосприимчивость к интерференции мощности источников питания и сигналам частоты изображения;
  •  эффективность экранировки пассивного оборудования и др.
  •  Данный раздел мало нуждается в пояснении и носит скорее практически рекомендательный характер по выбору активного и пассивного оборудования в зависимости от числа транслируемых каналов, выбранной их частотной расстановки и помеховой обстановки в месте инсталляции оборудования.

1.5 Активное коаксиальное широкополосное распределительное оборудование

Активное коаксиальное широкополосное распределительное оборудование:

  •  является одним из основных разделов стандарта с познавательной и практической точки зрения. В нем детально рассматриваются следующие основные вопросы:
  •  основные требования, безопасность, ЭМС, частотный диапазон;
  •  импеданс и коэффициент возвратных потерь;
  •  усиление, неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), тестовые точки;
  •  линейные и нелинейные искажения;
  •  групповое время задержки (ГВЗ);
  •  коэффициент шума, отношение несущая/шум, отношение сигнал/шум;
  •  интермодуляционные искажения (IMD, CTB, CSO, CXO);
  •  автоматический контроль усиления (AGC) и уровня (ALC), эквалайзирование;
  •  источники питания и фоновая модуляция;
  •  окружающая среда, маркировка, гарантированная наработка на отказ (MTBF) и др.

Данный раздел несет очень полезную информацию по выбору и режимам эксплуатации активного оборудования в диапазоне частот 5-3000 МГц. После внимательного изучения этого раздела, становится понятным, почему правильно писать конвертер (некоторые авторы пишут “конвертор”) и частотный диплексер (но цифровой диплексор). Многое ранее слышанное, но малопонятное (коэффициент шума, отношение сигнал/помеха, интермодуляционные канальные и диапазонные искажения, неравномерность задержки яркость/цветность, линейность эквалайзирования и т.п.) становится доступным и понятным.


2 СПУТНИКОВОЕ ТЕЛЕВИЗИОННОЕ ВЕЩАНИЕ

Спутниковое телевизионное вещание — это передача телевизионных и радиопрограмм от наземных передающих станций к приемным через космический спутник-ретранслятор [4].

Спутниковое ТВ вещание осуществляется двумя способами:

  1.  Принимаемый со спутника ТВ сигнал поступает па местный телецентр, который обеспечивает его дальнейшую ретрансляцию. В этом случае могут использоваться спутники с высокой мощностью передатчика и достаточно низкой точностью удержания КА на орбите. Такие ТВ сигналы, как правило не принимаются на индивидуальные приемные устройства из-за высокой стоимости и сложности приемной аппаратуры.
  2.  Прием спутникового ТВ сигнала осуществляется на индивидуальную приемную установку с антенной малого размера. Для обеспечения такого приема необходимо использовать спутник с относительно высокой мощностью передатчика и хорошей точностью удержания на орбите, чтобы исключить применение следующих устройств. Такой вариант вещания называется непосредственным телевизионным вещанием (НТВ).

С конца 80-х до начала 90-х годов, страны Европы, Япония и др. начали выводить спутники для непосредственного приема телевизионных программ на индивидуальные приемные устройства. Большие возможности спутникового вещания явились причиной интенсивного развития в этих странах спутникового ТВ. К середине 90-х годов активное участие в спутниковых проектах начали принимать некоторые восточноевропейские страны. В российском спутниковом телевидении этот проект, несмотря па определенные недостатки, сыграл революционную роль. Телезритель понял, во-первых, что спутниковое ТВ и спутниковая антенна — это не экзотика, а также не признак благосостояния. И, во-вторых, что телевидение может быть платным. Правда, тут хотелось бы иметь возможность выбора.

2.1 История развития СТВ в РОССИИ

Первые опыты с передачей изображения производились со следующими параметрами: изображение разлагалось на тридцать строк и двенадцать с половиной кадров, длина волны 56,5 м. Уже после первых экспериментальных работ стало ясно: улучшить качество изображения можно за счет увеличения числа строк и кадров. Для того чтобы передавать изображение с большим, количеством строк и кадров, необходимо увеличить частоту передачи, и как следствие разрабатывать новую элементную базу, осваивать новые диапазоны длин волн. В 1937 г. на передаваемой картинке уже можно было без проблем отличить мужчину от женщины (343 строки, 25 кадров), а в 1948 г. домохозяйки могли уже обсуждать прическу и украшения увиденной накануне телеведущей (625 строк и 50 кадров). Качество изображения было вполне удовлетворительным, и данный стандарт используется до сих пор. Переход в диапазон ультракоротких волн (УКВ) существенно сузил радиус приема телепередач  с сотен километров до десятков.

Дело в том, что длинные ( ДВ), средние (СВ) и короткие (КВ) волны способны проходить очень большие расстояния за счет  отражения от ионосферы Земли.

Кроме того, ДВ, СВ и KB после многочисленных переотражений становились малопригодными для телевизионного вещания- сказывались большие искажения сигнала, и нарушения связи из-за магнитных бурь вызываемых повышением солнечной активности, вплоть до полного пропадания сигнала и т.п. А для того , что этого не происходило необходимо было повысить мощность передатчика и установить ретрансляторы. При создании сети наземных ретрансляционных станций их иеобходимо установить на расстоянии 100—150 км друг от друга. В масштабах нашей страны это, конечно, нереально и абсурдно. Для радиорелейных и кабельных линий также существуют очень серьезные ограничения и радиус их действия ограничен. Очевидно, что увеличение дальности работы ретранслятора возможно на некотором возвышении над поверхностью Земли.

Одновременно с повышением качества телевизионного оборудования шла работа над увеличением дальности приема телевизионного сигнала. Как-то незаметно эта проблема стала не только технической, по и политической. Для жизнедеятельности государства стало крайне необходимо охватить телевизионным вещанием максимум населения страны. В 1957 г. во время проведения Московского международного Фестиваля молодежи и студентов взлетают самолеты типа ЛИ-2, напичканные разнообразной радиоаппаратурой. С высоты 4000 м они транслировали на Минск, Киев и Смоленск передачу проходившего тогда в Москве грандиозного форума. Успех был впечатляющим. Впервые жители других городов смотрели передачи из Москвы в прямом эфире.

Вслед за этим первым удачным опытом в 1961— 65 г.г. самолетная ретрансляция использовалась в США для передачи учебных телевизионных программ в школы. В Корее и Иране проводились опыты с подъемом телевизионных ретрансляторов на привязных аэростатах. В СССР началось строительство мощных радиопередающих центров (5—10 кВт) и небольших ретрансляторов (от 1 до 100 Вт). Они устанавливались в густонаселенных районах и давали большой прирост телезрителей.

На 1 января 1961г. было создано 100 мощных и около 170 маломощных передатчиков, что обеспечивало охват телевизионным вещанием примерло 35% населения страны. Через пять лет число станций возросло до 170 и 480 соответственно, количество телезрителей увеличилось только на 20%. Стало очевидно, что для обеспечения оставшейся половины населения телевизионным вещанием необходимы огромные финансовые затраты и более 1000 мощных телецентров. Самым оптимальным решением проблемы было подъем ретранслятора как можно более выше над поверхностью Земли. В 1965 г. первый советский спутник связи "Молния" был выведен на околоземную орбиту. Задачи перед ним стояли самые актуальные — обеспечение бесперебойной телевизионной, радиотелефонной и телеграфной связи. Для трансляции программ со спутника была создана наземная приемная система "Орбита". Это были одни из первых шагов по использованию космической связи.

Спутник-ретранслятор вращается на вытянутой эллиптической орбите с апогеем в северном полушарии. Высота апогея составила 40 тыс. км, перигея — 500 км, угол наклона плоскости орбиты относительно плоскости земного экватора — 63,4°. Период обращения спутника "Молния" вокруг Земли составляет 12 часов. При этом в течений 8 —9 часов на каждом витке спутника охватывается большая часть территории страны. Из второго закона Кепплера следует, что относительно неподвижного земного наблюдателя спутник на большой высоте перемещается медленно, а в перигее, на малой высоте, наоборот, очень быстро. Для обеспечения круглосуточного действия такого вида связи необходимо иметь на орбите 3 спутника со сдвигом па 7 —8 часов.

Каждый наземный приемный комплекс имеет большую параболическую антенну диаметром 12 м, изготовленную из специального алюминиевого сплава, и массой 5,5 т. Кроме этого, она установлена на полноповоротном опорном устройстве, Общий вес этого устройства составляет почти 50 т. Но и это еще не все. Антенна должна все время перемещаться, отслеживая положение спутника. Поэтому она оснащена сложной системой автоматического и ручного наведения. Бортовой, передатчик имеет выходную мощность всего 40 Вт. Для уменьшения уровня внутренних шумов приемника и увеличения его чувствительности, па входе установлен специальный малошумящий параметрический усилитель, охлаждаемый жидким азотом.

С выхода наземной станции "Орбита" телевизионный сигнал поступает на местный передатчик, который и обеспечивает трансляцию принятой программы. Следует отметить, что уже в 1967 г. имелось 20 наземных станций.

Но вся  эта система не могло обеспечить полный охват территории России. И вследствие этого появилось новое решение данной проблемы, стали использовать спутниковую ретрансляцию, максимально упрощенную и уменьшили приемный комплекс. Телевизионные программы можно стало принимать на антенну диаметром всего лишь 60 см.

Мощность бортовых передатчиков теперь составляет в среднем 100 Вт, т.е. на каждый квадратный метр поверхности Земли приходится порядка 50 нВт. Этого оказывается вполне достаточно, чтобы отказаться от применения охлаждаемого параметрического усилителя приемника. Но этого еще недостаточно. Необходимо отказаться от постоянного отслеживания спутника при его перемещении. То есть нужно спутник "остановить". Нет, движение ретранслятора остается прежним, около 3 км/с, а перемещение его относительно неподвижного наблюдателя на Земле будет равно нулю, если спутник будет выведен на так называемую геостационарную орбиту. Следовательно, антенну перемещать не надо, один раз поставил, настроил, и порядок!

Рассмотрим  такое понятие как геостационарная орбита:

Самое главное качество этой орбиты состоит в том, что она имеет форму окружности, лежащей в плоскости экватора Земли, с высотой над ее поверхностью 35 875 км. Направление вращения спутника совпадает с направлением суточного вращения Земли, а период обращения равен 24 часам. Следовательно, для неподвижного наблюдателя на земной поверхности спутник кажется неподвижным, зависшем в строго определенной точке небосклона.

Так почему же не стали сразу выводить спутники-ретрансляторы нa геостационарную орбиту, вместо вытянутой эллиптической? А, собственно, потому, что ракеты подходящей не было. Первые искусственные спутники земли (ИСЗ) выводились носителями, мощности которых не хватало для вывода груза на геостационарную орбиту. Через несколько лет космической эры появились более мощные носители, которые, дополнив отдельным разгонным блоком, уже можно было использовать для вывода спутников на геостационарную орбиту. Сначала ракетоноситель выводит спутник па промежуточную орбиту, а затем с помощью разгонного     блока — на геостационарную. В Советском Союзе работы по созданию геостационарных спутников были завершены только в начале 70-х годов, т.к. создание гражданских прикладных космических аппаратов не являлось приоритетным направлением государственной программы по освоению космоса. Использование спутника-ретранслятора на геостационарной орбите имеет ряд преимуществ:

  •  устройство и эксплуатация наземного комплекса упрощается, т.к. не требуется непрерывного слежения за спутником;
  •  повышается надежность систем электропитания, поскольку спутник находится вне радиационного поля Земли, вредно воздействующего на его солнечные батареи;
  •  неизменное (35 875 км) расстояние от спутника до Земли обеспечивает постоянство уровня сигнала па входе приемных устройств;
  •  упрощается использование спутника-ретранслятора, как звена в сети связи.

2.2 Общие сведения о системе спутникового приема

Система спутникового телевизионного вещания выглядит достаточно просто. В точно рассчитанное время па каком-либо космодроме производится запуск космического корабля со спутником-ретранслятором на борту. Если все расчеты были сделаны правильно, и техника не подвела, то через некоторое время аппарат зависает па геостационарной орбите. Правда для этого необходима безупречная работа систем навигации и

                              Передающий центр                            Точка прицеливания

Зона обслуживания

Спутник-ретранслятор

Геостационарная орбита

Рис 3.1

автоматики. Спутник должен "зацепиться" своими приборами за определенные созвездия на небосклоне. Вследствие несферичпости Земли, неточности вывода спутника па орбиту, а также переменного влияния на него гравитационных сил Луны и Солнца, положение космического аппарата в пространстве относительно Земли все же непостоянно. Он совершает сложные гармонические годовые и суточные колебания, которые с Земли наблюдаются в форме изменяющейся восьмерки. Стабилизация положения спутника обеспечивается применением на нем специальных двигателей. Допустимая нестабильность положения космического аппарата (КА) является одним из важных его параметров и регламентируется соответствующими рекомендациями на основе международных соглашений. В настоящее время допустимой считается нестабильность 0,1°, что на геостационарной орбите соответствует колебанию КА в пространстве около150 км. Этот параметр учитывается при выборе и проектировании наземной антенны.

В случае благоприятного запуска КА ретранслятор будет ориентирован в определенной точке небосклона и начнет работать. По радиоканалу на него поступает телевизионный сигнал. С помощью передатчика-ретранслятора он перенаправляет эту передачу на Землю, по уже на другой частоте. Для приема сигнала со спутника не требуется сложной следящей системы.                                     С геостационарного космического аппарата Земля видна под телесным углом около 18° в виде окружности, ограниченного по широте и 160° по долготе с центром на экваторе, что представляет максимальную зону покрытия одним КА. В зоне 80° по широте проживает практически все население Земли, что и обусловило преимущественное использование стационарных спутников.

В спутниковом телевидении уровень излучаемого с космического аппарата сигнала принято характеризовать произведением подводимой к антенне мощности в ваттах на коэффициент ее усиления относительно изотропного (всенаправленного) излучателя в децибелах. Этот уровень называют эквивалентной изотропно-излучаемой мощностью (ЭИИМ)/измеряемой в дБВт.

Уровень сигнала в точке приема определяется плотностью потока мощности у поверхности Земли относительно потока мощности 1 Вт, проходящей через    1 м2. (дБВт/м2).

Зоне обслуживания зависит от угла раскрыва антенны. Так, при угле IV зола обслуживания, если ее центр находится на экваторе, будет представлять собой окружность диаметром около 650 км. Если зона обслуживания смещена на север или юг от экватора, то она примет яйцевидную или более сложную форму. Для обслуживания поверхности заданной формы па космическом аппарате применяются антенны сложной конструкции.

Таким образом, для характеристики КА обычно приводят зону его обслуживания или угол раскрыва передающей антенны и ее направление (центр прицеливания). Практически современные КА обеспечивают площадь зоны покрытия 2 — 3 тыс. км. Передающая антенна спутника всегда направлена в точку прицеливания, за этим следят специальные приборы.

Согласно международным соглашениям каждый спутник –ретранслятор может обслуживать только строго определенную территорию, причем с достаточно жесткими ограничениями.


2.3 Стандарты сигналов спутникового телевизионного вещание

Стандартом ТВ сигнала называют совокупность определяющих его основных характеристик, таких, как способ разложения изображения, число строк и кадров, длительность и форма синхронизирующих и гасящих импульсов, полярность сигнала, разнос между несущими частотами изображения и звукового сопровождения и метод модуляции последней, параметры предыскажающей цепи звукового сигнала и других. Для цветного телевидения сюда добавляется метод передачи сигналов цветности совместно с сигналом яркости.

До начала 80-х гг. в спутниковом вещании использовались стандарты формирования ТВ сигнала, сложившиеся к тому времени в наземном телевизионном вещании. Для черно-белого телевидения их существовало в разных странах 14, четыре из них к настоящему времени отменены. Оставшиеся 10 принято обозначать латинскими буквами В, D, G, H, I, K, K1, L, M, N. Все они характеризуются следующими одинаковыми для всех десяти параметрами: числом строк в кадре - 625; частотой кадров - 50 Гц; частотой строк - 15625 Гц; амплитудной модуляцией несущей изображения. В и D - стандарты метрового диапазона волн; G, H и K - дециметрового; I, K1, L, M и N - метрового и дециметрового вместе.

По способу передачи сигналов цветности различают три системы цветного телевидения: SECAM, NTSC и PAL. В принципе любая из трех систем может применяться с любым из 10 стандартов черно-белого ТВ вещания, давая 30 возможных комбинаций. На практике применяются 9 разновидностей PAL, 6 - SECAM и один стандарт из группы NTSC. Системы SECAM, NTSC и PFL были разработаны для наземных ТВ сетей, использующих амплитудную модуляцию несущей изображения, и не очень пригодны для спутниковых каналов, где основным видом модуляции является ЧМ. При прохождении ЧМ сигнала через тракты с неравномерной амплитудной и нелинейной фазовой характеристикой возникают перекрестные искажения сигналов яркости и цветности, ухудшающие качество изображения. К тому же из-за треугольного спектра демодулированного шума при ЧМ сигналы цветности оказываются в области повышенной спектральной плотности мощности шума, что снижает помехоустойчивость приема этих сигналов.

Во многих странах проводились поиски новых методов формирования ТВ сигнала, свободных от указанных недостатков. Наилучших результатов ожидали от цифровых методов передачи, обеспечивающих в общем случае высокую помехоустойчивость, возможность более полного использования пропускной способности канала за счет реализации оптимальных методов модуляции и кодирования, стабильность параметров передачи, возможность одновременной передачи нескольких сигналов без взаимных помех.

Однако для передачи цветного ТВ изображения с высоким качеством скорость цифрового потока должна составлять более 200 Мбит/с, что значительно превышает пропускную способность типового ствола спутникового ретранслятора с полосой пропускания 27-36 МГц. Существовавшие в середине 80-х гг. методы устранения избыточности не позволяли понизить эту скорость ниже 40-60 Мбит/с, аппаратурные решения получались громоздкими, дорогостоящими и не очень надежными. В качестве компромисса для первого поколения европейских систем непосредственного телевизионного вещания был разработан и принят комбинированный цифроаналоговый стандарт с поочередной передачей на периоде активной части строки сжатых во времени аналоговых сигналов яркости и цветности, получивший название МАС (Multiplexing Analogue Components - уплотнение аналоговых компонент). Сигналы звукового сопровождения, синхронизации, служебная и дополнительная информация передаются в цифровой форме. В зависимости от выбранного способа передачи звука и данных различают стандарты В-МАС, С-МАС, D- и D2-МАС.

Поиски эффективных алгоритмов сжатия телевизионного сигнала не прекращались и привели в конце 80-х гг. к поистине революционным результатам: было организовано преобразование Movihg Picture Experts Group. (MPEG). Задачей, которого была разработка методов сжатия и восстановления цифрового видеосигнала в рамках стандарта, позволяющего объединить потоки видео, аудио и иной цифровой информации, позволявший передать высококачественное изображение со скоростью 7-9 Мбит/с, изображение вещательного качества со скоростью 3,5 - 5, 5 Мбит/с и кинофильм (совокупность неподвижных изображений) со скоростью не более 1,5 Мбит/с. Результатом исследований и разработок в этой области было создание стандартов MPEG-1 и MPEG-2.

- MPEG-1 для телевидения с невысокой разрешающей способностью и прогрессивной разверткой (компакт-диски, компьютерные игры, мультимедиа) и MPEG-2 для вещательного телевидения с чересстрочной разверткой. Оба они чрезвычайно гибки и универсальны, могут работать со стандартами телевещания 525 строк, 30 кадров/с; 625 строк, 25 кадров/с; с форматами кадра 4:3; 16:9. Дальнейшим развитием MPEG-2 стал европейский стандарт цифрового ТВ вещания (DVB), содержащий нормы на параметры модуляции, кодирования и передачи по каналам связи.

В настоящее время ведется активная работа над стандартом MPEG-4

MPEG-1 оптимально работает в режиме 1,5 —8 Мбит/с, MPEG-2: 2—15 Мбит/с. Работа над стандартом MPEG-3 (скорость передачи до 40 Мбит/с) была прекращена, т.к. в процессе исследований стало ясно, что MPEG-2 исключает такую необходимость.

Как уже отмечалось, MPEG-4 предназначен для скорости передачи информации до 64 Мбит/с.

Все стандарты MPEG базируются на стандарте CCIR-601 (базовый стандарт цифрового видео).

Дальнейшим развитием MPEG-2 стал европейский стандарт цифрового ТВ вещания (DVB), содержащий нормы на параметры модуляции, кодирования и передачи по каналам связи.

Стандарт MPEG-2 предназначен в основном для телевидения, в то время как MPEG-1 ориентирован на применение в персональных компьютерах и системах мультимедиа. В проекте обеспечивается совместимость вниз, т.е. декодер MPEG-2 может декодировать поток данных формата MPEG-1.

Несмотря на то, что стандарты MPEG осуществляют очень большое сжатие информации (до 200 раз!) в процессе кодирования, качество изображения при декодировании значительно превосходит качество аналогового телевидения.

Для уменьшения объема информации применяется межкадровое и виутрикадровое кодирование.

Наши программы транслируются в стандарте MPEG-2.


3 АНАЛИЗ ТОПОЛОГИИ МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ССП

3.1 Топологии места установки ССП

Исходя, из всего этого в данном дипломном проекте проводится расчет и анализ приема и передачи телевизионных и других информационных сигналов, которые поступают со спутников – ретрансляторов.

В зависимости от положения координат места установки ССП выбираются спутники – ретрансляторы вещающие на заданной территории, выбор так же зависит от возможности приема желаемого спутниковых ТВ программ на указанной территории, частотного плана и плана ретрансляции на территории.

Для выбора места установки спутниковой антенны необходим открытый обзор от точки установки на спутник. Все спутники расположены в направлении от юго-западного до юго-восточного. Причем наиболее высоко над горизонтом расположены спутники, находящиеся прямо на юге. Приему сигнала мешают любые препятствия (чаще всего дома или деревья) на линии, соединяющей антенну и спутник. Кроме того, антенна должна быть в легкодоступном для нас месте, что особенно важно в момент ее настройки, и недоступном для других, чтобы невозможно было легко вывести ее из строя.

Заданием предусмотрено установка антенной системы на крыше 5-ти этажного здания блочного типа расположенное к сторонам света из планово- высотной привязки ( Приложение Б ): долгота места приема (место установки антенн) 49°58'в.д., широта места приема (место установки антенн) - 53°06' с. ш.

Топология расположения здания, на котором предполагается установка по отношению к рядом стоящим строениям, приведена в Приложении Б.

Здание имеет высоту 21,3метра. Напротив него стоит 4-х этажное здание высотой 15,8метра. По сравнению со зданием, где будет производится установка ССП, оно не превышает угла места ССП и не создает помехи для приема сигнала со спутника.

Исходя из того, что в месте установки прием сигнала задан частотным планом ( Приложение А) и плана ретрансляции, разрабатываем следующую таблицу 3.1.

Таблица 3.1-разработанных программ

Наименование программ

Наименование спутника, позиции спутника

Рабочая частота, ГГц

Поляри-зация

Полоса частот транс-пондеров, МГц

ЭИИМ транспондера, дБВт

1

2

3

4

5

6

РТР

Eutelsat W4, 360 в.д.

12,399

 

32

52

ТНТ

Ямал 100, 900 в.д.

3,645

L

32

39,5

АСТ

Ямал 100, 900 в.д.

3,645

L

32

39,5

ТВ Центр

Экспрсс 6а, 600 в.д.

4,125

 

32

34

НТВ

Ямал 100, 900 в.д.

3,645

L

32

39,5

ОРТ

Ямал 100, 900 в.д.

3,645

L

32

39,5

REN TV

Экспрсс 6а, 600 в.д.

4,175

 

32

34

ТВ 6

Ямал 100, 900 в.д.

3,645

L

32

39,5

СТС

Экспрсс 6а, 600 в.д.

11,575

 

32

34

Культура

Ямал 100, 900 в.д.

3,645

L

32

39,5

Муз ТВ

Экспрсс 6а, 600 в.д.

11,575

 

32

34

Eurosport

HotBird 1-5, 130 в.д.

12,558

 

32

42

Euronews

HotBird 1-5, 130 в.д.

11,597

 

32

42

Fashion TV

HotBird 1-5, 130 в.д.

12,245

H

32

42

Hallmark

HotBird 1-5, 130 в.д.

12,460

 

32

42

FoX Kids

HotBird 1-5, 130 в.д.

10,722

 

32

42

АРТ Телесеть

Eutelsat W4, 360 в.д.

12,256

 

32

52

Кинокласика

Eutelsat W4, 360 в.д.

12,356

 

32

52

Наша музыка

Eutelsat W4, 360 в.д.

12,356

 

32

52

ТВ- 21

Экспрсс 6а, 600 в.д.

4,125

 

32

34

Детский проект

Экспрсс 6а, 600 в.д.

4,125

 

32

34

7- ТВ

Экспрсс 6а, 600 в.д.

4,125

 

32

34

Газком Дарьял ТВ

Ямал 100, 900 в.д.

3,645

L

32

39,5

MTV- Россия

Ямал 100, 900 в.д.

3,702

 

32

39,5

Аджария

HotBird 1-5, 130 в.д.

12,245

H

32

42

VH1 Export

HotBird 1-5, 130 в.д.

11,241

 

32

42

Романтика

Eutelsat W4, 360 в.д.

12,380

 

32

52

E! Entertaiment

Eutelsat W4, 360 в.д.

12,380

 

32

52

Reality TV

Eutelsat W4, 360 в.д.

12,245

 

32

52

Телешкола

Eutelsat W4, 360 в.д.

12,245

 

32

52

XXL

HotBird 1-5, 130 в.д.

11,681

 

32

42

Sitom World

Eutelsat W4, 360 в.д.

12,567

 

32

52

Private Gold

ASTRA 1G

11,982

 

32

38

Из таблицы3.1 видно, что каждый спутник и ТВ программы имеют определенные параметры, которые соответствуют каждый спутник со своими значениями по значению с программами. Т. к. один любой из этих ИЗС не может передавать сигнал, который не соответствовал бы определенным параметрам ТВ программы, а иначе эта программа была бы не доступна для просмотра.

Прием телевизионных и других информационных сигналов мы будем осуществлять с ИСЗ "Hot Bird 1-5" - 13° в.д., ИСЗ "ASTRA IG" - 19° в.д., ИСЗ "Eutelsat W4" -36° в.д., ИСЗ "Экспресс-бА" - 80° в.д. и ИСЗ "Ямал 100" - 90° в.д.,т.к. наше здание будет находится в зоне покрытия этих спутников ,а так же с них принимаются программы в соответствии с частотным планом на данной территории.

Эти ИСЗ более удобны при приеме сигналов, так как хорошо видны на месте установки наземных спутниковых антенн, с них сигнал приходит наиболее мощный, с меньшими затуханиями и искажениями.

В проекте выбор ИСЗ основывается на том, что здание, на котором устанавливаются приемные антенны «привязано» по месту расположения по угломестному направлению на принимаемый ей спутник. На этом здании будем устанавливать несколько приемных антенн, которые будут составлять ССП. Однако с требованиями законов о телевидении, кабельном телевидении и требованиями лицензией представляющей право на распространение телевизионных программ для населения, проектируемая система должна обеспечить резервирование любого из принимаемых системой каналов. В связи с этим в ССП входят шесть антенн для приема сигнала со спутников связи. Пять из них соответствуют определенному из частотного плана и угломестного расчета положения спутника по отношению места приема, а шестая резервная. Резервная предназначена для того, чтобы при выходе из строя любой из пяти антенн она смогла принять сигналы конкретного спутника для обеспечения надежного вещания. В связи с этим место расположение резервной антенны предполагается разместить ее в точке, где она сможет изменять свои угломестные координаты для приема сигналов с пяти выбранных ИСЗ.

Распространяющаяся электромагнитная волна с ИСЗ характеризуется поляризацией, т.е. ориентацией вектора напряженности электрического поля Е в пространстве.

Цель поляризации: в связи с увеличением числа передаваемых программ в одном частотном канале ( полосе частот) и для развязки этих программ на уровне приемной антенны используется поляризационное разделение каналов.[ 4]

В спутниковой телевизионной ретрансляции применяются два вида поляризации сигнала: линейная и круговая.

В случае линейной поляризации вектор электрического поля колеблется по величине от положительного до отрицательного значения в вертикальной или горизонтальной плоскости (вертикальная или горизонтальная поляризация). Если вектор электрического поля сохраняет свою величину во времени и при этом вращается по окружности влево или вправо, то это круговая поляризация (соответственно левая или правая).

Поляризация сигнала, который излучает спутник-ретранслятор, определяется конструкцией его передающей антенны. Для обеспечения качественного телевизионного приема необходимо, чтобы поляризация приемной антенны соответствовала поляризации принимаемого сигнала. В противном случае вы получаем на –80дБ ослабленный сигнал. Некоторые модели поляризаторов позволяют осуществлять переключение вида поляризации с заданным частотным управлением ресивера и производить и плавную подстройку.

Сигналы со спутника-ретранслятора в интервале частот 10,5 — 12,75 ГГц через узел выбора поляризации, поступают в конвертор. B конвекторе производится усиление сигнала малошумящим широкополосным усилителем (МШУ) и устранение помех по зеркальному каналу полосовым фильтром (ПФ). Далее осуществляется первое преобразование частоты. Первая промежуточная частота формируется смесителем (СМТ) (как правило, балансным). Для этого на него, помимо принимаемого сигнала, подается сигнал с гетеродина (Г1), представляющего собой генератор, частота которого стабилизирована диэлектрическим резонатором.

С выхода смесителя СМ1 сигнал первой ПЧ в интервале частот 0,9 — 2,15 ГГц поступает на предварительный усилитель промежуточной частоты (ПУПЧ), после чего по коаксиальному кабелю подается в ресивер.

Телевизионные сигналы передаются со спутников, в диапазонах                 Ku (~11 ГГц) и С (~4 ГГц), то есть принимаемые сигналы имеют длину волны 27 и 75 мм соответственно. Именно поэтому любое препятствие (плотная облачность, снег, дождь) на пути между вашей антенной и спутником будет ослаблять сигнал и может вообще исключить (если это препятствие — деревья, здания и т. д.) возможность приема программ спутникового телевидения.

Шесть-семь лет назад среди любителей спутникового приема бытовало ошибочное мнение, что принимать телевизионные программы в диапазоне С на обычные параболические антенны гораздо сложнее, чем в диапазоне Ku. Диапазон С, включающий частоты от 3,6 до 4,2 ГГц, стал использоваться для регулярной ретрансляции программ через спутники связи в 70-х годах. Ku-диапазон (10,7...12,75 ГГц) был задействован позже, в 80-х годах, однако, в связи с тем, что в Европе он получил преимущественное распространение для спутникового вещания, многие из нас начинали с приема именно этого диапазона. Вместе с тем, диапазон С весьма активно используется многими странами мира, включая и Россию.

Объем ретрансляции российских программ через наземные ретрансляторы начиная с 1990 года во многих странах СНГ стал сокращаться или прекратился. В то же время интерес к этим программам не уменьшился. В результате возникла необходимость приема этих программ со спутников связи. Отсутствие достоверной информации по данному вопросу вынуждает к самостоятельному поиску возможностей приема этих и других программ.

3.2 Расчет азимутально- угломестных координат нацеливание приемных спутниковых антенн

При установке и настройке приемной антенны на какой-либо геостационарный спутник-ретранслятор в данном месте приема, необходимо произвести расчет координат. Поскольку каждый спутник, находящийся на геостационарной орбите постоянно находится над определенной точкой поверхности Земли, направление на данный спутник остается неизменным и определяется только географическими координатами места приема и местоположением самого спутника.

Направление характеризуется двумя углами: углом места и азимутом

(рис. 3.1).

                                                                                    Север 

Рис.3.1 Характеристики направления на спутник

Исходными для расчета данными являются следующие географические координаты:

В - широта места приема, в градусах (северная или южная);

 L - долгота места приема, в градусах ( западная или восточная);

Lcп - долгота спутника, в град.

Географические координаты могут быть прямоугольными и геодезическими. Для данных расчетов используются толь: геодезические координаты (градусы).

Угол места (УМ) вычисляется по формуле [4]:

                                           ( 3.1)

Условием радиовидимости спутника является cos(LcпL)cosB > 0,1513.

В противном случае он будет находится за линией горизонта и прием с него, естественно будет невозможен.

Определение азимута осуществляется по формуле:

                                                         (3.2)

При расчете использовались следующие исходные данные:

долгота ИСЗ "Hot Bird 1-5" - 13° в.д.

долгота ИСЗ "ASTRA IG" - 19° в.д.

долгота ИСЗ "Eutelsat W4" -36° в.д.

долгота ИСЗ "Экспресс-бА" - 80° в.д.

долгота ИСЗ "Ямал 100" - 90° в.д.

долгота места приема (место установки антенн) 49°58'в.д

широта места приема (место установки антенн) - 53°06' с. ш.

Рассчитываем координаты для ИСЗ "Hot Bird 1-5" - 13° в.д.

20,520

Координаты для ИСЗ "ASTRA IG" - 19° в.д.

Так же координаты для ИСЗ "Eutelsat W4" -36° в.д.

Рассчитаем координаты для ИСЗ "Экспресс-бА" - 80° в.д.

Рассчитаем координаты для ИСЗ "Ямал 100" - 90° в.д.

Результаты расчета ориентирования приемных спутниковых антенн представлены в таблице3.2:

Таблица 3.2- ориентирование приемных спутниковых антенн

№№

Наименование ИСЗ

Азимут (град.)

Угол места (град.)

1

Hot Bird 1-5

223,26

20,52

2

ASTRA 1G

216,88

22,98

3

Eutelsat W4

197,28

27,96

4

Экспресс-6А

144,14

23,33

5

Ямал 100

133,59

19,15

Рассчитав, азимутально- угломестные координаты мы можем рассчитать параметры спутникового радиоканала, т. к. теперь знаем координаты нацеливания сигнала со спутника.


3.3 Проектирование структурной схемы ССП

В соответствии с анализом топологии места расположения проектируемой ССП, выбранных ИСЗ обеспечивающих трансляцию требуемых в соответствии с частотным планом телевизионных программ и расчета угломестных координат указанных ИСЗ, можем сделать вывод о том, что в месте предложенного места установки ССП, в соответствии с топологическим планом, прием спутниковой группировки, сформированные на основании частотного плана принципиально возможен, так как физических препятствий по угломестным координатам для сигнала не наблюдается.

Выбрав ИСЗ, ТВ каналы и информационные потоки, которые необходимо обеспечить на входе головной станции (ГС) системы, проектируем структурную схему.

Для каждого ИСЗ необходимо рассчитать и выбрать свою антенну с определенными размерами и параметрами, с учетом диапазона и поляризации, на котором передает информационные сигналы ИСЗ. Так же мы учитываем количество каналов и информационных потоков, передаваемых с конкретного спутника.

Общая структурная схема проектируемой ССП, в соответствии с требованием технического задания ( 33 ТВ канала, информационные потоки и потоки IP- телефонии) представлена на плакате СамГТУ 210806.049.008.03

И включает в себя пять основных каналов приема и один резервный. Для проектируемой ССП, выбираются антенны. Каждой, из которых необходимо подобрать соответствующий облучатель, который будет принимать все сигналы, отраженные от рефлектора ( зеркала) антенны, который преобразует электромагнитные волны в электрический сигнал - переменное напряжение или ток.

На данной структурной схеме выбраны два вида облучателя С- диапазона и Кu- диапазона. Для ИСЗ « Ямал 100» облучатель С- диапазона. Для ИСЗ                « Экспресс 6А», тот же диапазон, но еще этот спутник передает сигнал в Кu- диапазоне. А остальные работают только в одном Кu- диапазоне. Так же непосредственно для спутниковых антенн необходимо выбрать конвертора, выполняющие функции усилителей, преобразователей частот и преобразователей поляризации. С- и Кu- диапазоны переносят в так называемый L- диапазон ( 950…2150МГЦ), где происходит меньшее затухание сигнала в коаксиальном кабеле и выходные сигналы конверторов С- диапазона и Кu- диапазона находятся в одном и том же диапазоне, что позволяет использовать для приема одни и те же приемники. Функция конвертора еще и переключение поляризации, ведь со спутников поступают сигналы с разной поляризацией. ИСЗ « Ямал 100» использует левую поляризацию. ИСЗ                « Экспресс 6А»  вертикальную и круговую ( правую и левую), у этого спутника прием сигнала слабый и поэтому на приемной антенне ставят два конвертора. ИСЗ « Eutelsat W4» имеет горизонтальную и вертикальную поляризацию, а остальные ИСЗ обладают вертикальной и горизонтальной видами поляризации для разных диапазонов частот и поэтому на антеннах устанавливают универсальные конвертора, которые могут переключать диапазоны частот и поляризации. Напряжение питание конверторов подается по фидеру снижения от элементов ГС, по этому же фидеру поступают управляющие сигналы 1821Вт для переключения вида поляризации и управляющие сигналы 22кГц для переключения гетеродина разных диапазонов частот. Для резервной приемной антенны эти элементы ( облучатель и конвертор) выбираются такие чтобы, при выходе из строя любой из пяти антенн она смогла принять сигнал любого из них и поэтому она устанавливается на полярной подвеске, позволяющая ей перестроить ее угломестные координаты в соответствии с необходимостью от пульта находящейся на ГС. Питание актуатора осуществляется отдельным электрическим кабелем.


4 РАСЧЕТ ЭНЕРГИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ССП

Расчет этих параметров начнем с того , что мы рассчитаем коэффициент усиления приемной спутниковой антенны, по которому мы определим какого диаметра будет антенна для наших ИСЗ.

Диаметр антенны зависит от уровня мощности принимаемого со спутника сигнала в нашей местности (который можно определить по карте покрытия). Таким образом, от нашего географического положения будет зависеть диаметр антенны, необходимый для приема программ с того спутника, на которые мы настроиваем свои антенны. В таблице 4.1 приведены соотношения уровня мощности принимаемого сигнала и необходимый для этого диаметр зеркала.

Таблица 4.1- соотношения уровня мощности принимаемого сигнала и необходимый для этого диаметр зеркала

Коэффициент усиления                 C- диапазона, дБ

Коэффициент усиления Кu- диапазона, дБ

Диаметр антенны, м

43,6

1.5

35

45

1.8

47

2.1

49

2.8

49,6

3.1

4.1 Расчет диаметра антенн:

Рвх.к.= Рэиим+Всв.+Gа [ 5]                                                                       (4.1)

Выражаем Gа из (7.1):

Gа= Рвх.к.- Рэиим – Всв.                                                                             (4.2)

где  Gа — коэффициент усиления приемной спутниковой антенны, по которому определяем диаметр антенны;

Рвх.к. — мощность сигнала на входе конвертора;

Рэиим — эквивалентная изотропно- излучающая мощность транспондера;

Всв. —  затухание сигнала в свободном пространстве, которая определяется по формуле:

;                                                                                       (4.3)

λ — длина волны радиосигнала;

λ = с/F , где

с — скорость света равная 3*108м/с,

F рабочая частота радиосигнала;

Rрасстояние от ИСЗ до места приема   [5]

  1.  Расчет диаметра антенны для ИСЗ Hot Bird 1-5:

F = 11,681ГГц = 11,681*109 Гц,

R = 39 655км = 39 655 000м,

Рэиим = 42дБВт,

Рвх.к .= -116,36дБВт

Gа = -116,36-42-(-205,65)=47,29дБ

  1.  Расчет диаметра антенны для ИСЗ для ASTRA 1G:

F = 11,982ГГц = 11,982*109 Гц,

R = 39 396км = 39 396 000м,

Рэиим = 38дБВт,

Рвх.к .= -118,68дБВт

Gа = -118,68 - 38 - (-205,93)=49,25дБ

  1.  Расчет диаметра антенны для ИСЗ « Eutelsat W4»:

F = 12,256ГГц = 12,256*109 Гц,

R = 38867км = 38 867 000м,

Рэиим = 52дБВт,

Рвх.к .= -108,18дБВт

Gа = -108,18 - 52 - (-206,17)=45,99дБ

  1.  Расчет диаметра антенны для ИСЗ «Экспресс-6А»:

F = 11,575ГГц = 11,575*109 Гц ( Кu - диапазон),

F = 4,125ГГц = 4,125*109 Гц ( С - диапазон),

R = 38867км = 38 867 000м,

Рэиим = 41дБВт ( Кu - диапазон),

Рэиим = 34дБВт ( С - диапазон),

Рвх.к .= -117,23дБВт ( Кu - диапазон),

Рвх.к .= -124,75дБВт ( Кu - диапазон),

Gа = -117,23 - 41 - (-205,56)=47,33дБ ( Кu- диапазон),

Gа = -124,75 - 34 - (-196,60)=37,85дБ ( С - диапазон)

  1.  Расчет диаметра антенны для ИСЗ «Ямал 100»:

F = 3,645ГГц = 3,645*109 Гц,

R = 395137км = 39 513 000м,

Рэиим = 39,5дБВт,

Рвх.к .= -119,34дБВт

Gа = -119,34 – 39,5 - (-195,61)=36,77дБ

Рассчитав, коэффициент усиления приемной спутниковой антенны, мы осуществляем выбор конкретных антенн. Критерий выбора включает два этапа. На первом этапе определяются минимально необходимые требования к антенне. Это технический этап, он не предполагает выбора: если эти требования не будут соблюдены, мы не сможем принять нужные программ и информационные потоки с нужным качеством. Второй этап –  это этап зависит от стоимости антенн. В зависимости от имеющихся в наличии денежных средств, мы можем выбрать ту или иную антенну, но только из тех, которые соответствуют минимально необходимым требованиям.

Исходные данные для первого этапа является наша топология размещения места установки ССП, набор программ, соответствующие частотному плану и выбранные ИСЗ, а так же выполненные расчеты по определению коэффициента усиления приемной спутниковой антенны.

Учитывая все эти критерия, мы выбираем антенны из универсального каталога спутникового оборудования. И свой выбор мы остановили на следующих антеннах Patriot 3.1 ( ИСЗ « АSTRA 1G» и резервная антенна), АСТ2.6Ф ( ИСЗ «Hot Bird 1-5», ИСЗ «Экспресс-6А», ИСЗ «Ямал 100»), АСТ2.1Ф (ИСЗ « Eutelsat W4»), так как они удовлетворяет всем условиям.

Основные характеристики этих антенн приведены в таблице4.2

Таблица4.2 – основные характеристики антенн

Параметры

Patriot 3.1

АСТ2.6Ф

АСТ2.1Ф

1

2

3

4

Диапазон частот принимаемых сигналов, ГГц

10,7-12,75

3,4-4,2

10,7-12,75 3,4-4,2

10,7-12,75 3,4-4,2

Коэффициент усиления на средней частоте диапазона, дБ

49,6 (Ku-band)

40,4 (C-band)

48 (Ku-band) 38(C-band)

46 (Ku-band) 36,5 (C-band)

Ширина главного лепестка диаграммы направленности (по уровню -3 дБ), град.

0,55 (Ku-band) 1,72 (C-band)

0,9 (Ku-band) 2,1 (C-band)

1,2 (Ku-band) 2,5 (C-band)

Шумовая температура, К

35

40

45

Угол поворота в азимутальной плоскости, град.

±90

±22,5

±22,5

Диапазон изменения угла места, град.

5-65

7-45

7-45

Не разрушающая ветровая нагрузка, м/с, не более

35

40

40

Тип подвески

Азимутально-угломестная; полярная

Азимутально-угломестная

Азимутально-угломестная

Диапазон рабочих температур, °С

от-30 до+60

от -50 до +50

от -50 до +50

Вес, кг, не более

105

185(с ОПУ)

80 (с ОПУ)

Одним из важнейших элементов антенны является устройство ее крепления. Антенна может быть установлена как неподвижно, и принимать программы только с одного спутника, на который сориентирована, так и устанавливаться на специальном поворотном устройстве для перенацеливания со спутника на спутник.

Наибольший интерес представляет опорно-поворотное устройство, позволяющее перемещать антенну относительно двух осей: вертикальной и (или) горизонтальной. Различают азимуталыю-угломестпую и полярную подвески.

При азимуталыю-угломестиой подвеске зеркало может вращаться относительно вертикальной и горизонтальной осей независимо. В этом случае точная настройка антенны с одного спутника па другой — непростая двухкоординатная задача.

Рис.4.1 Азимутально-угломестная подвеска

Рис.4.2 Полярная подвеска

Поэтому в индивидуальных спутниковых комплектах такая подвеска, как правило, крепится жестко, т.е. перемещение антенны не предусмотрено.

Главное преимущество полярной подвески заключается в том, что для перепацеливания антенны достаточно одного двигателя - актенюатора

При полярной подвеске антенна вращается вокруг оси, совпадающие с направлением на Полярную звезду,что обусловило название — полярная подвеска.

Двигатель-актюатор состоит из электродвигателя и выдвижной штат перемещение которой обеспечивает поворот антенны вокруг вертикальной оси. Работой актюатора управляет позиционер, который может быть встроен в ресивер, либо выполнен в виде отдельного блока. Позиционер запоминает то или иное положение антенны в виде числа, а затем при наборе этого числа устанавливает антенну в соответствующее положение.

Кроме возможности обеспечивать необходимую ориентацию антенны, опорно-поворотное устройство должно иметь достаточно прочную конструкцию, ибо на антенную систему приходятся значительные ветровые нагрузки, достигающие не только десятков, но и сотен килограмм. Причем из-за порывов ветра создаются не только статистические, но и динамические нагрузки. Подвеска антенны должна быть такой, чтобы отклонение оси антенны, вызванное давлением ветра не превышало 0,10.

4.2 Расчет параметров конверторов

На сегодняшний день, для этой цели используются два диапазона. Ku-диапазон занимает область от 10.7 до 12.75 ГГц, а С-диапазон ограничен полосой 3.5-4.2 ГГц. На таких частотах, электромагнитная волна, способная преодолеть 36 000 км от спутника до антенны на вашем доме, моментально затухает в кабеле. Поэтому одна из функций конвертора — преобразование спутниковой частоты в более низкую, так называемую промежуточную частоту. По принятому стандарту, спектр промежуточной частоты занимает диапазон 900-2150 МГц. Именно такие частоты поступают по кабелю на СВЧ-вход спутникового ресивера.

Для снижения принятого частотного спектра, в конвертор встраиваются один или два гетеродина — стабилизированных источника высокой частоты. Снижение входной частоты происходит за счет вычитания из нее частоты гетеродина.

Существует еще одна проблема. Сигнал со спутника принимается с исчезающе малой мощностью, совершенно неприемлемой в трактах приемного оборудования. Поэтому второй, не менее важной, функцией конвертора является усиление принятого сигнала. Правда, конвертор усиливает не только полезный сигнал, но и приходящие с ним шумы. Кроме того, как и любой другой электронный прибор, он сам добавляет некоторый уровень шума. Отметим, что в англоязычной литературе конверторы обозначаются аббревиатурой LNB (Low Noise Block), подчеркивающей, что низкий уровень шума — неотъемлемая черта любого конвертора.

В настоящее время выпускаются не только однодианазоппые конверторы (речь идет о поддиапазонах диапазона Кu), по и полнодиапазонные, которые, естественно, стоят значительно дороже.

Как уже отмечалось ранее, антенный конвертор представляет собой устройство, преобразующее (конвертирующее) частоту принимаемого сигнала в рабочий диапазон частот ресивера. В интегральных конверторах совмещены функции собственно конвертора, поляризатора и облучателя. Для конверторов такого тина не надо применять магнитные или механические поляризаторы. Переключение типа поляризации происходит изменением напряжения питания конвертора с 13 В до 18 В. Более низкое напряжение (13 В) включает вертикальную поляризацию V, а более высокое — горизонтальную Н. Конвертор, совмещенный с облучателем, обозначается аббревиатурой LNBF.

Важнейшим параметром каждого конвертора является частота гетеродина (LOFLocal Oscillator Freguency). Этот параметр дает возможность определить, в каком диапазоне работает конвертор, то есть какой диапазон частот будет принят спутниковым ресивером. Полнодиапазонные конверторы типа FULL BAND представляют собой два одно-полосных конвертора в одном корпусе. Первый из них принимает частоты из нижнего поддиапазона (10,7 — 11,7 ГГц), а второй — из верхнего (11,7 — 12,75 ГГц). Соответственно полнодиапазонпые конверторы характеризуются двумя параметрами — LOF-1 и LOF-2. Для переключения с диапазона па диапазон применяется специальный электрический переключатель, управляемый служебным сигналом частотой 22 кГц, который подается па конвертор по тому же кабелю, но которому подаются напряжения 13 и 18 В. В случае питания полнодиапазонного конвертора LNBF напряжением 13 и 18В без сигнала 22 кГц, конвертор работает в первом поддиапазоне (LOF-1, 10,7— 11,7 ГГц). В случае когда подается дополнительный сигнал 22 кГц, происходит переключение поддиапазона.

Для того чтобы выбрать конвертор необходимо рассчитать коэффициент шума конвертора по формуле:

Рш=10lg[k(Так)П], дБВт [ 5]                                                             (4.4)

где   Рш - мощность шумов приемной стороны,

k =1,38х10 -23Дж/к - постоянная Больцмана,

Та - шумовая температура антенны,

Тк - шумовая температура конвертора приведенная к его входу,

kш - коэффициент шума конвертора,

П - полоса частот транспондера.

Из формулы (4.4) выражаем Тк:

                                                                                            (4.5)

Из (7.4) выражаем Тк, для выбора конвертор. Тк находится в прямой зависимости с Кш по этому параметру так же можно выбрать конвертор:

Тк =290( Кш-1)                                                                                      (4.6)

Выражаем Кш:

                                                                                                   (4.7)

  1.  Расчет выбора конвертора для антенны АСТ2.1Ф:

П = 32*106 Гц,

Рш = -133,2дБВт,

Та = 45К

  1.  Расчет выбора конвертора для антенны АСТ2.6Ф:

П = 32*106 Гц,

Рш = -133,3дБВт,

Та = 40К

  1.  Расчет выбора конвертора для антенны Рatriot 3.1:

П = 32*106 Гц,

Рш = -133,8дБВт,

Та = 35К

Основная масса конверторов работает только с одним диапазоном (С- или Ku-). Выпускаемые С-диапазонные конверторы в основном предназначены для профессионального приема. Это связано с тем, что в Америке и в Европе, где проектируется большая часть конверторов, практически все трансляции для индивидуального приема ведутся в Ku-диапазоне. Существуют и С-диапазонные конверторы для индивидуального приема, например, с марками Oxbridge, Vecom, California Amplifier, Gardiner. Существуют также конверторы, позволяющие принять весь Ku-диапазон. В них устанавливаются два гетеродина, один для преобразования нижнего диапазона 10.7- 11.8 ГГц, а другой — двух верхних диапазонов 11.8-12.75 ГГц. Переключение гетеродинов осуществляется сигналом, передаваемым с ресивера по тому же кабелю, по которому к нему поступает сигнал промежуточной частоты от конвертора.

Чем же отличаются универсальные конверторы от других полнодиапазонных конверторов Ku-диапазона? В основном, универсальностью сигналов, управляющих переключением диапазонов и поляризации, а также тем, что эти сигналы передаются по одному кабелю, с промежуточной частотой. Верхняя и нижняя частоты гетеродинов в большинстве случаев имеют в универсальных конверторах значения соответственно 9.75 ГГц и 10.6 ГГц. Нетрудно догадаться, что подобная унификация может упростить процесс настройки ресивера на конвертор. Часто в экранном меню достаточно выбрать опцию "универсальный конвертор", чтобы, при смене канала, ресивер автоматически посылал конвертору нужные управляющие сигналы.

На основании результатов расчетов выбираем конвертора. Исходными данными для выбора конвертора являются параметры спутниковых сигналов      ( частотный диапазон и тип поляризации) , которые нам надо принять. Так же учитываем тип антенны ( прямофокусную) и финансовую сторону выбора. Особенно важно при выборе конвертора учесть коэффициент шума, который мы рассчитали. И учтя все это, мы по универсальному каталогу спутникового оборудования выбираем следующие конвертора: конвертор SMW Quattro ( для ИСЗ "Hot Birdl-5", «ASTRA 1G "), конвертор SMW Twin (для ИСЗ "Eutelsat W4"), конвертор Norsat 4206C (для ИСЗ "Экспресс 6А"), конвертор California Amplifier 40105-1 (для ИСЗ "Экспресс 6А", "Ямал 100»).

Основные характеристики конверторов в таблице4.3

Таблица4.3 – основные характеристики конверторов

Параметры

SMW Quattro

SMW Twin

Norsat 4206C

California Amplifier 140105-1

1

2

3

4

5

Диапазон частот на входе, ГГц

10,7-12,7

10,7-12,7

10,95-11,7

3,4-4,2

Диапазон частот на выходе, МГц

950-2150

950-2150

950-1700

950-1750

Частота гетеродина, ГГц

9,75; 10,6

10,6

10,0

5,15

Коэффициент шума, дБ (К)

0,8

0,8

0,6

20 (K)

Коэффициент усиления, дБ

53

53

60

60

Напряжение питания постоянного тока, В

10-20

10-20

10-24

15-24

Потребляемый ток, А, не более

0,8

0,6

0,15

0,25

Стабильность частоты гетеродина, МГц

1,0

1,0

0,25

0,5

Диапазон рабочих температур, °С

От -30 до +60

От-30 до+60

От-40 до+50

От -40 до +50

В приемном тракте, между антенной и конвертором существуют еще два звена — облучатель и поляризатор. Они монтируются с конвертором в единую конструкцию и размещаются в фокусе антенны. Облучатель устанавливается для более полного использования поверхности зеркала и реализации максимального коэффициента усиления антенны. Поляризатор предназначен для выбора необходимого вида поляризации.

Конверторы выпускаются отдельно, со встроенным поляризатором или конструктивно объединенные с поляризатором и облучателем. Часть моделей выпускается совмещенными с облучателем. В первом случае, конвертор заканчивается прямоугольным фланцем, во втором — круглым, а в третьем, разумеется, — облучателем.

Поляризатор — элемент, устанавливаемый между облучателем и конвертором. Для более эффективного использования частотного диапазона несущие волны передаются в поляризованном виде. Это позволяет удвоить число передаваемых программ. При настройке на частоту интересующего канала, надо одновременно выставить и нужную поляризацию. Различают линейный и круговой вид поляризации электромагнитной волны. В первом случае, в результате поляризации, образуются вертикальные и горизонтальные волны, а во втором — круговые правые и левые. Поляризатор пропускает к конвертору волны только одной выбранной поляризации. На европейских спутниках в основном используется линейная поляризация, а на российских — исключительно круговая.

Поляризаторы различаются еще и с точки зрения уровня дискретности изменения поляризации. В универсальных конверторах плоскость поляризации дискретно меняется на 90°. Поляризаторы с магнитным управлением позволяют плавно изменять плоскость поляризации. Существуют еще поляризаторы, в которых поляризационный зонд передвигается механизмом. Для управления этим механизмом к поляризатору посылается последовательность импульсов, длина которых несет информацию о требуемом положении поляризатора. В таких поляризаторах плоскость поляризации меняется дискретно, но с небольшим шагом дискретизации. Из-за наличия движущихся частей, электромеханические поляризаторы менее надежны, чем магнитные. Кроме того, они требуют трех управляющих сигналов от ресивера в то время как магнитным нужны только два.

Преимуществом же электромеханических поляризаторов перед магнитными являются несколько меньшие потери сигнала. Сейчас электромеханические поляризаторы используются в основном в C/Ku-роторах.

Потребность в плавном изменении поляризации возникает в системах, предназначенных для приема с нескольких спутников. Одна из причин состоит в том, что поляризованные сигналы передаются с некоторых спутников не в строго вертикальной и горизонтальной плоскости, а под определенным углом. Кроме того, сигнал принимается в той же плоскости, в которой был послан только тогда, когда спутник и приемная антенна находятся на одной долготе. Если же спутник расположен на другой долготе, то, в силу того, что земля круглая, плоскость поляризации воспринимается антенной под некоторым углом к исходной плоскости. Причем этот угол тем больше, чем сильнее различается долгота спутника и приемной антенны.

Поэтому двухпозиционные поляризаторы можно использовать только для приема одной спутниковой позиции или близких позиций при одинаковом исходном угле поляризации со всех спутников. В западной Европе, где уровень сигналов с большинства спутников гораздо выше, чем в России, иногда используются системы с полярной антенной и универсальным конвертором. Антенна и конвертор в таких системах выбираются так, чтобы компенсировать потери сигнала, возникающие в связи с несоответствием плоскостей сигнала и поляризатора. У нас подобный вариант приема близких спутниковых позиций практически не используется. Зато получил распространение другой вариант — когда для приема с разных спутников устанавливается неподвижная антенна, а на ней, под определенным углом монтируются два конвертора. Облучатели конверторов нацеливаются немного мимо фокуса, так, чтобы на них собирались лучи с двух разных спутников. При небольшом отклонении от фокусной линии (до 5°) коэффициент направленного действия антенны снижается незначительно.

В наше случае для антенн типа Patriot 3.1 предусмотрены облучатели типа "Feedhorn". На антенны типа АСТ2.6Ф и АСТ2.1Ф устанавливаются штатные облучатели, входящие в комплект поставки антенн. Для антенны типа АСТ2.6Ф, ориентированную на ИСЗ " Экспресс 6А" предусмотрен совмещенный облучатель С-Ки-диапазонов типа АDB-210 фирмы АDL. Для антенны АСТ2.1Ф облучатель типа АDB-040 фирмы Universal.

4.3 Расчет параметров сигналов ССП на входе ГС системы передачи данных
  1.  Отношение сигнал/ шум на выходе конвертора рассчитывается по формуле:

С/Ш= Рвх.к.- Рш., дБ   [ 5]                                                                             (4.8)

где  Рвх.к. - мощность сигнала на входе конвертора,

Рш. - мощность сигнала приемной стороны.

  •   Рассчитываем С/Ш для конвертора California Amplifier 140105-1 (ИСЗ «Ямал100»):

Рвх.к. = -119,34дБВт,

Рш.= -133,3дБВт

С/Ш= -119,34-(-133,3) = 13,96дБ

  •  С/Ш для конверторов California Amplifier140105-1 и Norstat 4206C(ИСЗ «Ямал100»):

Рвх.к. = -117,23дБВт ( Кu – диапазон),

Рвх.к. = -124,75дБВт ( С – диапазон),

Рш.= -133,3дБВт

С/Ш = 16,07дБ ( Кu – диапазон),

С/Ш = 8,55дБ ( С – диапазон),

  •  С/Ш для конвертора SMW Twin (ИСЗ «Eutelsat W4»):

Рвх.к. = -108,18дБВт

Рш.= -133,2дБВт

С/Ш = 25,02дБ.

  •  С/Ш для конвертора SMW Quattro (ИСЗ «Hot Bird1-5»):

Рвх.к. = -116,36дБВт

Рш.= -133,3дБВт,

С/Ш = 16,94дБ.

  •  С/Ш для конвертора SMW Quattro (ИСЗ «АSTRA 1G»):

Рвх.к. = -118,68дБВт

Рш.= -133,8дБВт,

С/Ш = 15,12дБ.

  1.   Мощность сигнала на выходе конвертора рассчитывается:

Рк.вых.= Рвх.к.+Gk, дБВт[ 5]                                                                        (4.9)

где   Gk- коэффициент усиления конвертора

  •  Рк.вых. для конвертора California Amplifier 140105-1 (ИСЗ «Ямал100»):

Рвх.к. = -119,34дБВт,

Gk=60дБ,

Рк.вых.= -59,34 дБВт

  •  Для конвертора Norstat 4206C(ИСЗ «Ямал100»):

Рвх.к. = -119,34дБВт,

Gk=60дБ,

Рк.вых.= -59,34 дБВт

  •  Для конвертора SMW Twin (ИСЗ «Eutelsat W4»):

Рвх.к. = -108,18дБВт

Gk=53дБ,

Рк.вых.= -55,18 дБВт

  •  Для конвертора SMW Quattro (ИСЗ «Hot Bird1-5»):

Рвх.к. = -116,36дБВт

Gk=53дБ,

Рк.вых.= -63,36 дБВт

  •  Для конвертора SMW Quattro (ИСЗ «АSTRA 1G»):

Рвх.к. = -118,68дБВт

Gk=53дБ,

Рк.вых.= -65,68 дБВт

  1.  Мощность сигнала на входе цифрового приемника равна:

Рвх.пр.=Рк.вых.-ф -сп, [ 5]дБВт                                                          (4.10)

Где  ф – среднее затухание в фидере снижения( использованием кабелей типа SAT703) длиной 30м на максимальной первой промежуточной частоте составляет2,15ГГц,

сп – коэффициент затухания на выбранных элементах деления сигнала типа RMT составляет 14дБ.

  •   Для конвертора California Amplifier 140105-1 (ИСЗ «Ямал100»):

Рвх.пр.= -59,34-2,15-14=-75,49дБВт.

  •  Для конвертора Norstat 4206C(ИСЗ «Ямал100»):

Рвх.пр. = -75,49дБВт.

  •  Для конвертора SMW Twin (ИСЗ «Eutelsat W4»):

Рвх.пр. =-71,33дБВт.

  •  Для конвертора SMW Quattro (ИСЗ «Hot Bird1-5»):

Рвх.пр. = -79,51дБВт.

  •  Для конвертора SMW Quattro (ИСЗ «АSTRA 1G»):

Рвх.пр. = -81,83дБВт.

  1.  Отношение энергии бита к спектральной плотности мощности шума    ( Ев/Nо) в условиях ясного неба:

Согласно (4.8) при коэффициенте сверточного кодирования FEC=3/4

             Ев/Nо= С/Ш – 1,4, дБ [ 5 ]                                                                    (4.11)

  •  Рассчитываем Ев/Nо для конвертора California Amplifier 140105-1 (ИСЗ «Ямал100»):

Ев/Nо= 12,56

  •  Для конверторов California Amplifier140105-1 и Norstat 4206C(ИСЗ «Экспресс 6А»):

Ев/Nо= 14,67 ( Кu – диапазон),

Ев/Nо= 7,15 ( С – диапазон),

  •  Для конвертора SMW Twin (ИСЗ «Eutelsat W4»):

Ев/Nо= 23,62дБ

  •  Для конвертора SMW Quattro (ИСЗ «Hot Bird1-5»):

Ев/Nо= 15,22дБ

  •  Для конвертора SMW Quattro (ИСЗ «АSTRA 1G»):

Ев/Nо= 13,72дБ

  1.  Параметры Рвх.к., С/Ш, Ев/Nо в условиях гидрометеоров ( дождь- 50мм/ч, снег, туман).

В условиях гидрометеоров радиоволны испытывают ослабление из-за нерезонансного поглощения и рассеяния электромагнитной энергии частицами гидрометеоров. При этом наибольшее ослабление радиоволны испытывают в дождях.

Потери в дождях ( Lд) зависят от длины участка траектории волны в области дождя, от распространения интенсивности дождя вдоль этого участка и от частоты радиосигнала. Эти потере учитывают статистически, что обусловлено случайностью интенсивности дождя в центре очага и пространственного распределения этой интенсивности.

В данных расчетах применяем Lд=4дБ.

Тогда:

  •  Для конвертора California Amplifier 140105-1 (ИСЗ «Ямал100»):

Рвх.к. = -123,34дБВт,

С/Ш= 9,96дБ,

Ев/Nо= 8,56дБ

  •  Для конверторов California Amplifier140105-1 и Norstat 4206C(ИСЗ «Ямал100»):

Рвх.к. = -121,23дБВт ( Кu – диапазон),

Рвх.к. = -128,75дБВт ( С – диапазон),

С/Ш = 12,07дБ ( Кu – диапазон),

С/Ш = 4,55дБ ( С – диапазон),

Ев/Nо= 10,67 ( Кu – диапазон),

Ев/Nо= 3,15 ( С – диапазон).

  •  Для конвертора SMW Twin (ИСЗ «Eutelsat W4»):

Рвх.к. = -112,18дБВт

С/Ш = 21,02дБ,

Ев/Nо= 29,62дБ

  •  Для конвертора SMW Quattro (ИСЗ «Hot Bird1-5»):

Рвх.к. = -120,36дБВт

С/Ш = 12,94дБ,

Ев/Nо= 11,22дБ

  •  Для конвертора SMW Quattro (ИСЗ «АSTRA 1G»):

Рвх.к. = -122,68дБВт

С/Ш = 11,12дБ,

Ев/Nо= 9,72дБ

Результаты расчетов приведены в таблице 4.4

Таблица 4.4 – результаты расчетов по п.4.3

Параметры сигналов ССП

Конвертор California Amplifier 140105-1 (ИСЗ «Ямал100»)

Конверторы California Amplifier140105-1 и Norstat 4206C(ИСЗ «”Экспресс 6А»)

Конвертор SMW Twin (ИСЗ «Eutelsat W4»)

Конвертор SMW Quattro (ИСЗ «Hot Bird1-5»

Конвертор SMW Quattro (ИСЗ «АSTRA 1G»)

Мощность сигнала на входе конвертора Рвх.к., дБВт

-119,31

-117,23                   (Кu-диапазон)

-124,75                    (С- диапазон)

-108,18

-116,36

-118,68

Отношение сигал/шум на входе конвертора С/Ш, дБ

13,96

16,07                        (Кu-диапазон)

8,55                        (С- диапазон)

25,02

16,94

15,12

Мощность сигнала на выходе конвертора Рк.вых., дБВт

-59,34

-59,34

-55,18

-63,36

-65,68

Мощьность сигнала на входе цифрового приемника Рвх.пр.,дБВт

-75,49

-75,49

-71,33

-79,51

-81,83

Продолжение таблицы 4.4

Отношение энергии бита в спектральной плотности мощности шума в уловиях ясного неба Ев/Nо, дБ

12,56

14,67                    (Кu-диапазон)

7,15                              (С- диапазон)

23,62

15,22

13,72

Параметры Рвх.к., С/Ш, Ев/Nо в условиях гидрометеоров

-123,31

9,96

8,56

-121,23                   ( Кu – диапазон),

-128,75                   ( С – диапазон),

12,07дБ                  ( Кu – диапазон),

4,55                         ( С– диапазон),

10,67                       ( Кu – диапазон),

3,15                        ( С – диапазон).

112,18

21,02

29,62

-120,36

12,94дБ.

11,22дБ

-122,68

11,12

9,72

Все эти рассчитанные параметры удовлетворяют  нашему ГОСТу и европейскому стандарту СENELEC по требуемым входным параметрам ГС I.категории. [ 1, 2]

4.5 Разработка принципиальной схемы

На основании выбора основного оборудования ССП, с учетом требования размещения антенн и головного оборудования, требования технического задания (транслировать 33программы) была разработана принципиальная схема ССП. Принципиальная схема изображена на плакате СамГТУ 210806.049.008.006.

Принципиальная схема включает в себя пять основных каналов приема и один резервный канал. Первый канал включает в себя антенну типа АСТ2.6Ф, в качестве облучателя используется облучатель С-RZ фирмы «Universal», и изготовлена на круглом волноводе, обеспечивающий линейную и круговую поляризацию С- диапазона. Выход облучателz непосредственно соединен входным фланцем конвертора « Сalifornia Amplifier 140105-1», представляющий собой совокупность малошумящего усилителя ( МШУ), смесителя, гетерадина, полосового фильтра и усилителя промежуточной частоты 950…2150МГц. Выходное напряжение промежуточной частоты через коаксиальный разъем  поступает на фидер снижения, выполненный коаксиальным кабелем DG-163, который в соответствии с разработанной трассой прокладки проходит в помещение, где расположена ГС системы. Напряжение питания и сигнала управляющий выбором поляризации поступают на конвертор по фидеру снижения. Для обеспечения молниезащиты входных цепей ГС фидер снижения через коаксиальный разъем соединен с газоразрядным прибором НSP/DC, блокирующий электрод которого заземлен на общую шину заземления системы. Выход газоразрядного прибора с помощью коаксиального джампера, выполненного с использованием кабеля DG-163, соединен с направленным ответвителем (сплиттером) на четыре направления НSTS фирмы RWT,с коэффициентом ответвления 17дБ для обеспечения подачи конкретных ТВ программ на входы конкретного приемника ГС. Не задействованные выходы направленного ответвителя соединены коаксиальными нагрузками 75Ом ТR-59-1/4 фирмы «Саbelcon». Полезный сигнал промежуточной частоты с выхода сплиттера поступают на вход приемника ГС через подстроечнные коаксиальные аттенюаторы НQASV20 фирмы RMT, обеспечивающий требуемый уровень сигнала на входе ГС.

Второй канал включает антенну типа АСТ2.6Ф, в качестве облучателя используется облучатель типа АDB-210 фирмы АDL,с использованием круглого волновода, состыкованного с перпендикулярным Т-образным переходом на два прямоугольных волновода, обеспечивающий прием сигнала с круговой и линейной поляризацией С- и Кu-диапазона. Выходы облучателя так же соединен входными фланцами двух конверторов « Сalifornia Amplifier 140105-1» и « Norsat 4206C», представляющих собой совокупность МШУ, смесителя, гетерадина, полосового фильтра и усилителя промежуточной частоты 950…2150МГц. Выходное напряжение промежуточных частот через коаксиальные разъемы так же поступает на фидеры снижения, выполненные коаксиальными кабелями DG-163, длины которых соответствуют кабельному журналу ( Приложение Г). Для обеспечения молниезащиты входных цепей ГС используют так же газоразрядные устройства типов НSP/DC. Выходы их так же через коаксиальные джамперы соединены с направленными ответвителями на четыре направления типа RWT. Свободные выходы сплитеров соединены коаксиальной нагрузкой 75Ом типа Саbelcon. Полезный сигнал со сплиттеров через отстроечные аттенюаторы поступает на ГС.С первого сплиттера поступает три полезных сигнала на ГС, второй сплиттер этого канала полностью находится на резерве, при необходимости подключив к нему некоторое оборудование может функционировать.

Третий канал состоит из антенны типа АСТ2.1Ф, облучатель которого использует рупорную облучатель Раtriot с прямоугольным волноводом, обеспечивающий прием сигналов линейной поляризации Кu- диапазона. На выходе облучатель соединен с фланцем конвертора « SMW Twin», состоящий так же из МШУ, смесителя, гетерадина, полосового фильтра и усилителя промежуточной частоты. Данный конвертор имеет два коаксиальных выхода, которые через коаксиальные разъемы поступают на фидер снижения. Далее фидер снижения соединяется через коаксиальный разъем с газоразрядным устройством НSP/DC, обеспечивающий молниезащиту на входе ГС. Выход газоразрядного прибора с помощью коаксиального джампера, выполненного с использованием кабеля DG-163 ( Приложение Г),соединен с направленным ответвителем на четыре направления НSTS фирмы RWT, с коэффициентом ответвления 17дБ. Три полезных сигнала промежуточной частоты с выхода первого сплиттера поступают на вход приемника ГС через отстроечнные коаксиальные аттенюаторы, обеспечивающий требуемый уровень сигнала на входе ГС. А второй находится на резерве.

Следующий канал включает в себя антенну типа «Раtriot 3.1». В ее комплект входит облучатель рупорный с прямоугольным волноводом типа «Feedhorn», сигнал линейной поляризации Кu- диапазона. На выходе облучателя соединен с фланцем конвертора типа « SMW Quattro», который включает в себя МШУ, смеситель, два гетеродина, полосовой фильтр и усилитель промежуточной частоты. Конвертор « SMW Quattro» имеет четыре коаксиальных выхода, который через коаксиальные разъемы соединяется с газоразрядными приборами типов НSP/DC, далее через джампер ( Приложение Г) соединяется со сплиттером фирмы RWT на четыре направления. В этом канале три сплиттера находятся в резерве, а с одного один полезный сигнал поступает на приемник ГС через аттенюатор, обеспечивающий требуемый уровень сигнала на входе ГС.

Пятый канал состоит из антенны типа АСТ2.6Ф. Пятый канал имеет облучатель рупорной антенне типа «Feedhorn», принимающий сигнал линейной поляризации Кu-диапазона. Далее на выходе облучатель соединен через фланец с конвертором типа « SMW Quattro», состоящий из МШУ, смесителя, двух гетеродинов, полосового фильтра и усилителя промежуточной частоты. На выходе конвертор имеет четыре коаксиальных выхода, соединяющиеся через коаксиальные разъемы с газораразрядными приборами НSP/DC, далее через джампер соединяются с направленными ответвителями четырех направлений, где три находятся на резерве и имеют нагрузки 75Ом фирмы Саbelcon , а одна с одним полезным сигналом соединяется с приемником ГС.

Шестой канал полностью находится на резерве, состоящий из антенны типа «Раtriot 3.1».В ее комплект входит облучатель с прямоугольным волноводом типа «Feedhorn», сигналы которого облодают линейными видами поляризации Кu- диапазона. На выходе облучатель соединен через фланец с конвертором типа « SMW Quattro», состоящий из МШУ, смесителя, двух гетеродинов, полосового фильтра и усилителя промежуточной частоты. На выходе конвертор имеет четыре коаксиальных выхода, соединяющиеся через коаксиальные разъемы с газораразрядными приборами типа НSP/DC. Далее через джампер и коаксиальный разъем соединяются с направленными ответвителями четырех направлений, где все четыре находятся на резерве и имеют нагрузки 75Ом типа Саbelcon. Антенна резервного канала установлена на полярной подвеске и оснащена актуатором QARL фирмы Jager, Gentact., для изменения угломестных координат антенны в случаи выхода из строя других каналов с места оператора ГС. Кабель управления актуатора проложен в соответствии со схемой прокладки фидеров силовых и управляющих кабелей системы.

4.6 Разработка конструктивной схемы

Состав антенно-фидерных устройств (АФУ) определен техническим заданием и актом уточнения технических требований по результатам технологических изыcканий.[ 6]

В состав АФУ входят:

  •  антенна осесимметричная АСТ2.6Ф ( Телесет) – 3штуки,
  •  антенна осесимметричная АСТ2.1Ф ( Телесет) – 1штука,
  •  антенна осесимметричная Рatriot3.1 ( Телесет) – 2штуки,
  •  кабель радиочастотный DG163( CAVEL).

Основные технические характеристики АФУ приведены в таблице 4.2 и в таблице 4.5:

Таблица4.5 – основные технические характеристики кабеля

Параметры

DG163

Волноводное сопротивление, Ом

75

Затухание ( на частоте 2,15 ГГЦ), дБ/100м

19,7

Коэффициент экранирования, дБ, не менее

90

Внешний диаметр, мм

10,1

Вес, кг/м

0,091

Минимальный радиус изгиба,мм

100

В связи с тем, что в техническом задании не предусмотрена архитектурно- строительная часть проектирование опорной рамы ля размещения ССП на здании указанном в техническом задании. Выбираем аналогичную раму в соответствии с чертежом 105.01-АС, устанавливаемая  в осях 1-3/А-Б на кровле здания [6].

Основные конструкторские требования по размещению антенн ССП сводится к обеспечению исключения взаимного влияния приемных антенн друг на друга в соответствии с расчетами угломестных координат приема, выбранных спутников. Общая конструктивная схема размещения антенн приведена на чертеже СамГТУ 210806.049.008.007.

Резервная антенная система на базе антенны Рatriot 3.1, устанавливается на крайнем юго-восточном углу опорной рамы, что обеспечивает беспрепятственное изменение угломестных координат резервной антенны по азимуту от 19015 до 270 , по углу места от133059 до 216088.

В связи с этим резервная антенна установлена на полярной подвеске, оснащенная актуатором типа QARL фирмы Jager, Gentact. Расположение остальных пяти антенн привязанных к опорной раме с обеспечением выполнения требуемых условий по угломестным координатам. Общее расположение приведено на плакате СамГТУ 210806.049.008.007

Антенны АСТ2.6Ф и АСТ2.1Ф устанавливаются на опорно- поворотные (ОПУ) ферменной конструкции с помощью крепежных элементов, входящих в комплект поставки.

Антенны Рatriot3.1 устанавливаются на металлических стойках, предусмотренных проектом, из трубы диаметром 140мм и крепятся к стойкам штатными хомутами, входящими в комплект поставки.

Облучатели антенн подключаются к конверторам с помощью крепежных элементов, входящих в комплект поставки антенн. Выходы конверторов подключаются к фидерам снижения.

Фидеры снижения от приемных спутниковых антенн выполнены на базе кабеля радиочастотного типа DG163( CAVEL) с соединителями F- типа на концах.

Фидеры снижения от конверторов приемных спутниковых антенн до ввода в техническое здание прокладываются в металлических коробах вдоль ограждения опорной рамы.

План прокладки фидеров снижения от приемных спутниковых антенн показан на чертеже СамГУ 210806.049.008.008

Молниезащита приемных спутниковых антенн обеспечивается металлическим ( болтовым) соединением ОПУ антенн с заземленными металлоконструкциями опорной рамы.

Установленные приемные спутниковые антенны расположены в III. ветровом и III. гололедном районе [ 7]. Нагрузкой для металлоконструкций опорной рамы является расчетный скоростной напор ветра  на зеркала антенн в сочетании с собственным весом металлоконструкций антенн. Коэффициенты перегрузки принимались: для ветровой нагрузки равны 1,4; для веса металлоконструкций антенны равны 1,05.

Поверочный расчет показывает, что максимальные напряжения в несущих конструкциях опорной рамы не превышают расчетного сопротивления металла [ 8].

Нагрузка на несущие конструкции здания ( плиты покрытия кровли, стены, фундамент) от веса металлоконструкций опорной рамы и антенн и скоростного напора ветра на них не превышает нормативно допустимую.

Установленные металлоконструкции подлежат огрунтовке с последующей окраской.

Сварные соединения производить электродами типа Э42А по [ 10].

Окраска конструкций выполняют в соответствии с требованиями [9].

Грунтование металлических поверхностей выполнить двумя слоями грунта ГФ-021 [ 11].

Окраска производится эмалью после грунтовки в два слоя. Марка эмали ХС-119  [ 12].

По окончании работ по прокладке фидера снижения произвести герметизацию всех разъемных соединений элементов антенно- фидерного тракта. Использовать комплект материалов для герметизации кабелей производства фирмы ANDREW (США).


5 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

5.1 Расчет себестоимости изделия, срока окупаемости, рентабельности производства

Расчет  стоимости  комплектующих изделий и  полуфабрикатов.

    Таблица 5.1 - стоимости  комплектующих изделий и  полуфабрикатов.

Наименование

комплектующих

изделий

Количество,

шт.

Цена за единицу,

тыс. руб.

Сумма,

тыс. руб.

Приобретение основного оборудования

Комплект

366,34

366,34

Приобретение вспомогательного оборудования

Комплект

6,025

6,025

Приобретение стандартных изделий

Комплект

0,505

0,505

Приобретение материалов

Комплект

107,6

107,6

Сумма, затраченная на комплектующие и полуфабрикаты равна

= 480 470 руб.

Расчет  стоимости общестроительных, монтажных и настроечных работ.

Таблица 5.2 – стоимость работ

Наименование

работ

Строительные работы, тыс. руб.

Монтажные работы, тыс. руб.

Сумма, тыс. руб.

Общестроительные работы для установки комплекса спутниковых антенн

18,39

18,39

Продолжение таблицы 5.2

Наименование

работ

Строительные работы, тыс. руб.

Монтажные работы, тыс. руб.

Сумма, тыс. руб.

Прокладка кабеля в техническом здании

84,91

84,91

Электрооборудование и молниезащита объекта

1,64

1,64

Монтаж металлоконструкций для установки комплекса спутниковых антенн

130,95

130,95

Монтаж спутниковых антенн

52,16

52,16

Настройка спутниковых антенн

115,32

115,32

Итого

403 370

Сумма, затраченная на работы:

= 403 370 руб.

Возвратные отходы - это остатки сырья и материалов, утратившие полностью или частично потребительские свойства и не используемые по назначению. Возвратные отходы составляют 5% от стоимости материалов:

Сво = 403 370 . 5% =20 168,5 руб.

Общая стоимость:

= 480 470 +403 370 =600 306,5 руб.

Транспортно- заготовительные расходы включают затраты на транспортировку, доставку и разгрузку. Они определяются в размере 20% от суммы затрат на покупные изделия и прочие не учтенные расходы.

Транспортно заготовительные расходы равны:

= 204 769руб.,                                                (5.1)

где  - стоимость сырья и материалов, руб.;

              - стоимость возвратных отходов, руб.;

      - стоимость покупных комплектующих изделий и полуфабрикатов.

Расчет основной зарплаты производственных рабочих.

Таблица 5.3 - основная зарплата производственных рабочих

Наименование видов работ и затрат

Нормативная трудоемкость, тыс. чел.-ч.

Зар. плата, тыс. руб.

Общестроительные работы для установки комплекса спутниковых антенн

0,324

0,23

Прокладка кабеля в техническом здании

3,740

2,12

Электрооборудование и молниезащита объекта

0,040

0,02

Монтаж металлоконструкций для установки комплекса спутниковых антенн

4,404

3,23

Монтаж спутниковых антенн

1,297

1,20

Настройка спутниковых антенн

2,245

2,92

Итого

9 720

Основная заработная плата равна:

= 9 720 руб.

Дополнительная заработная плата производственных рабочих включает выплаты, предусмотренные законодательством о труде: оплату отпусков, оплату времени выполнения государственных обязанностей, перерывов в работе кормящих матерей и т.д. Дополнительную зарплату принимают в размере 12% от основной зарплаты:

           руб.,                                           (5.2)

Отчисления на социальное страхование.

Нормы отчислений составляют 26% от суммы основной и дополнительной зарплат производственных рабочих

= 2830,46 руб.,                                 (5.3)

Общая величина зарплаты с начислениями:

руб.,                                                (5.4)

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования.

Эти затраты принимаем в размере 8% от основной зарплаты производственных рабочих.

руб.,                                                          (5.5)

Накладные расходы = 80% от основной зарплаты производственных рабочих:

Снк = .  = 9 720 . 0,8=7 776 руб.,                                                 (5.6.)

Плановые накопления = 15% от основной зарплаты производственных рабочих:

Спл = .  = 9 720 . 0,15 = 1458 руб.                                                (5.7.)

Расчет себестоимости проектного комплекса.

Для расчета применяем метод нормативной калькуляции себестоимости.

Себестоимость изделия - это экономическая категория, отражающая в денежной форме затраты предприятия на производство и реализацию продукции.

Расчёт затрат на электроэнергию произведён исходя из цены 1,30 руб. за один кВтч. При производстве ССП расходуется 90 кВтч  в день ( работы по установке ССП ведутся  21 день). Затраты на электроэнергию, необходимую для производства ССП составляет 2500 руб.

  Таблица 5.4 - себестоимость проектного комплекса

Наименование статей затрат

Сумма, руб.

Удельный вес в % к полной себестоимости

Сырье и материалы

108 105

13,84

Возвратные отходы

20 168,5

2,58

Покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты

372 365

47,66

Транспортно-заготовительные расходы

204 769

26,21

Основная зарплата производственных рабочих

9 720

1,24

Дополнительная зарплата

1166,4

0,15

Отчисления на социальное страхование

2830,46

0,36

Энергозатраты

2500

0,32

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

777,6

0,099

Накладные расходы

7 776

0,99

Исходная  себестоимость

730 177,96

93,46

Наименование статей затрат

Сумма, руб.

Удельный вес в % к полной себестоимости

Плановое накопление

1 458

0,19

Производственная себестоимость

731 635,96

93,64

Внепроизводственные расходы

49 652,10

6,35

Полная себестоимость

781 288,06

100

Внепроизводственные расходы включают затраты предприятия по реализации продукции. Они берутся как процент от заводской себестоимости:

руб.,                           (5.8)

Разработка ССП является составной частью общей системы технических комплексов и организационных мероприятий по обеспечению населения комплексом услуг по мультисервисной системе передачи информации. Техническое задание предполагает построение сети на 40000 абонентов. Общая стоимость комплекса технических средств проектируемых в сети составляет 2 823 000 долларов США ( 80 257 890 рублей). В связи с этим для оценки экономической эффективности проекта, затраты входящие в себестоимость проекта и доходы поступающие на покрытие исходных инвестиций системы ССП, будем относить в процентном отношении к  стоимости всей сети и себестоимости ССП, а именно:

К1 = %= 100% = 0,97%                                   (5.9)

Рассчитываем стоимость оказания услуги по предоставлению населению и юридическим лицам информацию циркулирующей в проектируемой сети.

Исходная себестоимость оказываемой услуги состоит из стоимости покупаемой продукции в виде контента, трафика телефонных переговоров и системы передачи данных, затрат на покрытие вложенных инвестиций, и получения определенной прибыли предприятия.

                                                                (5.10)

Скон- стоимость получаемая на одного абонента в месяц. При 40тыс. абонентов сети и трансляции 33 ТВ программ она составляет 1,5 цента в месяц.

Скон= 40000 . 33 . 0,015 . 28=554 400руб. . 12=6 652 800 руб. в год

Са – до достижения точки безубыточности Са принимается равное 0 руб.

Пр – норматив прибыли до достижения точки безубыточности принимается не более 12% для покрытия не предвиденных расходов предприятия.

Пр= Скон . 12%=798 336руб.

Тогда оптовая цена услуги составляет:

Цоптовая= 6 651 800+798 336= 7 451 136руб. в год

Оптовая цена с НДС:

Ц= Цоптовая  . НДС= 8 792 340,48руб.                                                (5.11)

Рассчитаем тариф с каждого абонента:

Тариф =. =18,31руб.                                                               (5.12)

С целью уменьшения срока окупаемости проекта в целом перспектив его развития тариф для потребителя устанавливается в размере 50 рублей.

Доходы, зачисляемые в счет погашения инвестиций на ССП составляют 0,5 руб. или 240 000руб. в год.

5.2 Определение точки безубыточности

Все затраты, входящие в состав себестоимости продукции, можно разделить на две группы:

- постоянные затраты;

- переменные затраты.

К постоянным затратам относятся издержки предприятия капитального  характера  (содержание зданий  и   сооружений, амортизационные отчисления, арендные платежи и т.п.), которые не зависят напрямую от выпуска продукции. В структуре себестоимости величина постоянных затрат остается неизменной в течение определенного периода времени.

В связи с этим в качестве постоянных затрат при расчете экономической эффективности проекта принимаем полную себестоимость

Переменные затраты - это затраты, непосредственно зависящие от объема производства продукции (затраты на сырье, материалы, покупные комплектующие изделия, транспортно-заготовительные расходы и т.п.)

Анализ экономической эффективности проекта рассматривается с градацией переменных затрат и поступления доходов от выручки продукции сроком в один год.

К постоянным затратам относим:

  1.  Амортизация основного оборудования ( срок амортизации 10 лет):

Аоб. = = = 37236,5 руб.,                                     (5.13)

  1.  Амортизация материалов ( срок амортизации 20 лет):

Амат. = = = 540,25 руб.                          (5.14)

  1.  Так же к постоянным затратам в структуре себестоимости продукции мы относим полную себестоимость спроектированного комплекса равную 781 288,06 рублей.

К переменным затратам в общей структуре стоимости проектного комплекса относим следующие элементы затрат:

Таблица 5.5 - переменные затраты

Наименование статей затрат

Сумма, руб./ на год/

Примечание

Общая сумма затрат на сети

Сумма затрат отнесение к стоимости проектируемого объекта

Заработный фонд основного эксплуатирующего персонала

508 032

4927,91

Затраты на плановые и внеплановые профилактики и ремонта оборудования

800 000

7 900

1% от стоимости оборудования в год

Затраты на приобретение ТВ контента

6 652 800

64532,16

ИТОГО

7 960 832

77 360

ТВ контент - стоимость разрешения на трансляцию каждого канала от владельца программ.

Себестоимость продукции может быть представлена как сумма постоянных и переменных затрат:

C=FC+VC,                                                                              (5.15)

Где   FC - постоянные затраты, рублей;

VC - переменные затраты, рублей.

В данном случае

С = 781 288,06 + 77 360= 858 648,13 руб.

Минимальный срок функционирования предприятия с обеспечением услугами заявленного числа абонентов при установленных тарифах для обеспечения безубыточности предприятия по проектируемой системе ССП определяется следующим образом:

            ,                                                                    (5.16)

где    - тариф устанавливаемый для потребителя, руб.;

Тmin- время достижения точки безубыточной работы проектируемой системы, год

года

Графически определение точки безубыточности можно представить следующим образом:

Затраты с учетом затраченной электроэнергией.

              0          1          2          3          4          5          6           7          8          9        10

Рис. 5.1

Прибыль, получаемая с единицы оказанной услуги определяется по формуле:

,                                                                                         (5.17)

где - тариф оказываемой услуги;

С - рассчитанная  себестоимость  оказания услуги.

руб.

Прибыль  от  произведенной услуги  за  месяц составит:

,                                                                       (5.18)

руб.

Рентабельность  рассчитывается следующим образом:

%                                                                                            (5.19)

Р=%= 20 %

План доходов и расходов по производству проектного комплекса (при условии, что все произведенные услуги  будет реализованы) представлен в таблице5.6

Таблица 5.6 - доходы и расходы по производству проектного комплекса

Наименование статей доходов/затрат

Сумма, рублей

в месяц

в год

Выручка от продажи услуг

12 296

147 550

Постоянные затраты

3 148,06

37 776,75

Переменные затраты, всего

6447

77 364

Валовая прибыль

2701

32 412

Налог на прибыль

810

9 724

Чистая прибыль

1891

22 688

Итак, подведем основные итоги проведенного расчета:

- полная себестоимость проектируемой системы ССП– 781 288,06 рубля;

- цена реализации (без НДС) - 50 рублей;

- рентабельность производства составляет 57% в месяц;

- чистая прибыль в месяц – 1891 рублей;

- для полной окупаемости проекта необходимо, чтобы оказываемой услугой  ежемесячно пользовались 40 000 абонентами.

6 ОХРАНА ТРУДА

Проектируемый объект включает в себя три основных элемента:

  1.  система антенн спутникового приема размерами от 1,6м до 3,1м общим количеством шесть штук;
  2.  конструкцию для крепления указанных антенн на крыше пяти этажного панельного здания с учетом обеспечения ветроустойчивости антенн и безопасности, как соседних строений, так и эксплуатируемого персонала;
  3.  комплект радиотехнических, электромонтажных и силовых кабелей проложенных от места установки антенн до места установки приемного оборудования находящемся на пятом этаже указанного здания с выполнением условий электробезопасности работ на высоте и обеспечений молниезащиты, как устанавливаемого оборудования, так и эксплуатируемого персонала.

В связи с этим основные задачи по обеспечению охраны труда и техники безопасности, связаны с техникой безопасности электромонтажников при монтаже системы и прокладке кабеля до места установки приемного оборудования, находящееся в закрытом помещении в стандартных условиях. В зале установлена система контрольных измерительных средств обеспеченных компьютерами, требующих расчета санитарно- гигиенических нормы.

6.1 Техника безопасности при выполнении общестроительных и монтажных работ, связанных с монтажом ССП

.

Основные организационно- технические мероприятия

  •   обеспечение безопасных и безвредных условий производства работ на объекте и рабочих местах, в обычных и зимних условиях;
  •   обеспечение санитарно–гигиенического обслуживания работающих;
  •   ограждение рабочих мест, освещение рабочих мест в темное время суток;
  •  обеспечение рабочих и служащих спецодеждой, спецобувью, предохранительными поясами, касками установленных образцов;
  •  обеспечение всех работающих на площадке питьевой водой в соответствии с действующими санитарными нормами;
  •  складские площадки и рабочие места необходимо регулярно очищать от строительного мусора;
  •  запрещается разжигание огня, выжигание краски в емкостях;
  •  не допускается слив горюгесмазочных материалов на землю.

Работа на высоте

Работой на  высоте считается работа на высоте > 1,3 м от поверхности грунта. При работе на высоте используются спец. устройства:

  •  подмости, стремянки, переносные лестницы и др. (все деревянное,
  •  хвойных и лиственных пород, без сучков и трещин).

Перед работой производится осмотр, где не должно быть поперечных трещин. Проверить  на устойчивость,  стремянки на колесах или раздвижные лестницы-стремянки д.б. обеспечены запорным устройством.

Предупредить от случайных толчков,  падения лестниц (должен поддерживать другой человек).

   Запрещается использовать:

- устройство временных настилов на случайных опорах (ящики, кирпичи и т.п.);

- металлические лестницы, стремяноки для ремонта электроустановок;

- лестницы и стремянки сбитые гвоздями,  без врезанных  в тетиву ступенек.

Также запрещается:

- ставить приставную лестницу под углом менее  75  без  дополнительных укреплений в верхней части лестницы;

- работать с двух верхних ступенек без перил и упоров;

- находиться на ступеньках более чем 1 человеку;

- переходить на высоте с одной лестницы на другую;

- работать  около  и  над  работающими машинами с использованием электрического и механического инструмента.

Лестницы и  стремянки  должны иметь инвентарные номера и испытываться не реже одного раза в год.

6.2 Технические мероприятия по обеспечению электробезопасности

При выполнении электромонтажных работ необходимо соблюдать правила техники безопасности и требования инструкций.

До начала работ монтажники обязан подготовить рабочее место, на котором должны находится только необходимые инструменты, в наиболее удобной последовательности.

Во время работы запрещается:

  •  работать неисправным инструментом;
  •  оставлять без присмотра включенную радиоэлектронную аппаратуру, инструменты;
  •  применять во время работы вещества не предусмотренные техпроцессом.
  •   поднимать конструкции, вес которых превышает грузоподъемность крана или лебёдки
  •   поднимать конструкции, засыпанные землёй, заложенные другими предметами или примёрзшие к земле
  •   поправлять ударами молота или лома канаты и загонять стропы в зёв крюка
  •   удерживать руками или клещами соскальзывающие с оборудования (конструкции) при их подъёме канаты
  •   находится на оборудовании (конструкции) во время подъёма
  •   находится под поднимаемым оборудованием, а также находится в непосредственной близости от него
  •   освобождать краном защемленные конструкцией канаты
  •   оставлять груз в подвешенном состояние во время перерыва в работе
  •   монтировать или демонтировать оборудование, находящееся под напряжением
  •   монтировать или ремонтировать оборудование без принципиальной монтажной схемы, разработанной предприятием-производителем или проектной организацией
  •   монтировать или ремонтировать оборудование не обученным специально персоналом.

Безопасность персонала, обслуживающего оборудование, обеспечивается:

- заземлением и занулением всех металлоконструкций, нормально не находящимся под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением в результате аварии в электрических цепях;

строительством системы молниезащитного заземления;

размещением оборудования в соответствии с требованиями ВНТП 212-93, при котором обеспечивается свободный доступ ко всем узлам оборудования при производстве монтажных и профилактических работ.

Безопасность персонала, обслуживающего электротехнические устройства, в соответствии с ПУЭ, ПТЭ, ПТБ и ГОСТами ССБТ обеспечивается:

устройством защитного заземления и зануления всех металлических частей электрооборудования, нормально не находящегося под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением в результате аварии в электрических цепях;

надписями опасности, навеской предупредительных плакатов;

наличием индивидуальных средств защиты, находящихся на существующем объекте.

6.3 Условия труда электромонтажника

Условия труда электромонтажника характеризуется трудовым процессом, санитарно-гигиеническими нормами, микроклиматом, наличием вредных веществ, запылённостью, освещенностью рабочего места.

Основные показатели микроклимата для легкой категории работ согласно ГОСТ 12.1.005-88 должны соответствовать следующим величинам:

1.Температура воздуха на участке +21..+26°С

2.Относительная влажность воздуха 50..80%

3. Скорость движения воздушного потока

в летнее время - 0.3 м/с

в зимнее время -0.2 м/с

Для поддержания необходимого микроклимата в здании , где устанавливается приемное оборудование нужно к каждому рабочему месту подвести вентиляцию. Предельно допустимая концентрация газообразных соединений, состоящих из паров свинца, флюса и сгоревшей канифоли согласно нормам по СН-245-71 составляет 0.01 мг/. Поэтому площадь вытяжного отверстия у каждого рабочего места для данного цеха равна 0,03, скорость удаления воздуха 0.7м/с, необходимый для обмена воздух 600/час. Для этих требований выбираем вентиляцию Ц4-50-4. Производительность вентилятора 1500м3/час, давление потока 140кПа, КПД-0.8. При необходимости обогрев осуществляется калориферами, обогревателями, горячей водой или паром. Для очистки воздуха от пыли применяются фильтры.

Электромонтажник работает в сидячем положении, поэтому стул должен иметь регулировку по высоте. С целью улучшения освещенности рабочего места необходимо снабдить его дополнительным светильником. Освещенность на рабочем месте электромонтажника должна соответствовать IV разряду зрительных работ. Величина оптимальной освещенности передней панели установки должна быть не менее 200 люкс, что соответствует СниП 23-05-95. Шум и вибрация в сборочном цехе малы, поэтому они не оказывают вредного влияния на организм человека.

Жидкости, применяемые для промывки пропаянных соединений, следует хранить в герметичной посуде, чтобы исключить отравления от испарений, а также возможность возгорания.

Посуду открывать только в момент пользования жидкостью.

При зачистке изоляции проводов выделяется большое количество дыма, поэтому при обжиге необходимо пользоваться вытяжным шкафом с хорошей вентиляцией.

6.4 Расчет освещенности рабочего места

Работа, связанная с электрическим монтажом радиоэлементов относится к IV разряду зрительной работы. Поэтому производственное освещение является одним из основных факторов, определяющих условия труда. Хорошее освещение сопутствует высокой производительности труда в течение всего рабочего дня.

Необходимая освещенность рабочего места определяется следующим образом:

Индекс помещений определяется по формуле:

            ,                                                                                 (6.1)

где

S=500  - площадь потолка ;

А=10 м, В=50 м-размеры помещения;

Н=5 м - высота лампы;

= 1.67

Коэффициент отражения стен и потолка

Рс-50% Рn=70%

Коэффициент использования светильника типа «Универсал» без затемнения:

М=60%=0.6

Определим световой поток F, необходимый для заданной освещенности:

          ,                                                                                         (6.2)

где

Е - нормированная освещенность Е=150лк;

К=1,3-коэффициент запаса;

Z = 1,1…1,3 - отношение средней освещенности к минимальной

S = 500  -площадь потолка;

М = 0.6 - коэффициент использования светильника;

лм.

Необходимое  число  светильников:

             ,                                                                                          (6.3)

где F - световой поток;

- 1845 лм - световой поток одной лампы ЛД-30

.

Таким образом,   для  номинальной  освещенности помещения  требуется   97   светильников.

6.5 Противопожарные мероприятия проведения сварочных и монтажных работ на высоте

Требования противопожарной безопасности обеспечиваются следующими организационно-техническими мероприятиями:

  1.  Выбором марки кабелей и проводов и способом их прокладки, соответствующим категории и классу объекта по пожарной опасности.
  2.  Установка на территории площадки и в помещениях огнетушителей, бочек с водой, щитов с противопожарным инвентарем.

Пенными огнетушителями нельзя тушить загоревшиеся электроустановки, электросети, находящиеся под напряжением, так как пена является проводником электрического тока. Для размещения первичных средств пожаротушения устанавливаются щиты с набором:

  •  пенные огнетушители ОХП-10-2 шт.
  •  углекислые огнетушители ОУ-2-1 шт.
  •  ящик с песком, вместимостью 3 куб.м.
  •  кусок плотного картона (асбест, войлок 2x1.5 м.) -1 шт.
  •  лом - 2 шт.
  •  багор - 3 шт.
  •  топор - 2 шт.

Пожарные щиты должны устанавливаться в помещениях на видных и легкодоступных местах, по возможности, вблизи к выходам из помещений. На стене должна висеть табличка с номерами телефонов пожарной службы.

Должностные лица, виновные в возникновении пожар, привлекаются к административной или уголовной ответственности

  1.  Установкой защиты автоматических выключателей отходящих фидеров распределительного пункта, обеспечивающей отключение при перегрузке кабелей и проводов и при коротких замыканиях у потребителей или в сетях низкого напряжения
  2.  Размещением оборудования и прокладкой технологических коммуникаций с учетом противопожарных требований.
  3.  Обучением обслуживающего персонала правилам противопожарной безопасности.

6.6 Санитарно-гигиенические требования при работе с персональными электронно-вычислительными машинами

В соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96 конструкция ПЭВМ, его дизайн и совокупность эргономических параметров должны обеспечивать надежное и комфортное считывание отображаемой информации. Для защиты от электромагнитных и электростатических полей допускается применение приэкранных фильтров, специальных экранов и других средств индивидуально защиты. Отдельные требования приведены к конструкции клавиатуры.

Рабочие места с ПЭВМ не должны располагаться в подвальных цокольных помещениях. Площадь на одно место должно составлять не менее 6.0 кв.м., а объем не менее 20.0 куб.м. Помещение с ПЭВМ должны иметь естественное и искусственно освещение.

Уровень шума на рабочих местах не должен превышать 50 дБА Оптимальные параметры микроклимата: температура воздуха не более 22-24 град.С, относительная влажность воздуха 40-60% скорость движения воздуха не более 0.1 м/с ( для холодного периода года и категории работ легкая 1-а ).

Помещения с ПЭВМ оборудуются системами отопления, кондиционирования воздуха или эффективной приточно-вытяжной вентиляцией.

В случаях возникновения у работающих с ПЭВМ зрительного дискомфорта и других неблагоприятных субъективных ощущений несмотря на соблюдение санитарно-гигиенических, эргономических требований, режимов труда и отдыха следует применять индивидуальный подход в ограничении времени работ с ПЭВМ коррекцию длительности перерывов для отдыха или проводить смену деятельности на другую, не связанную с использование ПЭВМ.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте проанализировано направление развития широкополосных сетей передачи информации. Независимо от среды распространения сигналов, одним из основных элементов построения таких сетей является система приема и первичной обработки информации, в частности с использованием спутниковых каналов передачи.

В диплом проекте проанализированы исходные данные указанные в техническом задании, по местоположению ССП и частотный план транслируемых программ.

В соответствии с топологией местоположения ССП, рассчитаны угломестные координаты прицеливания антенн. В соответствии с требованиями параметров входных сигналов ГС, обеспечивающие трансляцию информационных сигналов на 40 000 абонентов были проведены расчеты энергетических параметров антенных систем, входных конверторовна соответствии требуемых стандартов.

На основании произведенных расчетов, произведен выбор элементов ССП, антенн, конверторов, марки кабеля фидеров снижения, входных сплиттеров, систем молниезащиты и электропитание всей системы.

Разработана структурная и принципиальная схемы ССП. Произведен общий конструктивный расчет размещения системы. Разработаны общие схемы прокладки фидеров снижения, силовых и управляющих кабелей системы.

В работе произведены экономические расчеты: расчет себестоимости, рентабельности и определена точка безубыточности проектируемой системы.

В разделе охраны труда и техники безопасности проведен анализ работы электромонтажникаи эксплуатирующего персонала станции.

Разработанная ССП полностью соответствует требованию технического задания.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1.  ГОСТ 28324-89. Сети распределительные приемных систем телевидения и     радиовещания. Классификация приемных систем, основные параметры и технические требования.- М.: Издательство стандартов, 1990.-36с.
  2.  Иванча Н.Н. Европейский стандарт CENELEC EN50083. Кабельные распределительные системы для телевизионных, звуковых и интерактивных сигналов. Краткий обзор//Телеспутник.–2009.- №6.- с.24-26.
  3.  Кабельное телевидение/Под ред. В.Б. Витиевского – М.: Радио и связь, 2006.-195с.
  4.  Левченко В. Спутниковое телевидение в вашем доме/Под ред.С.А. Золотова – С-Петербург: Полигон, 2008.-272с:150ил.
  5.  Радиорелейные и спутниковые системы передачи/Под ред.А.С. Немировского – М.: Радио и связь, 2006.
  6.  Рабочий проект. ФГУП СОНИИР, Том ГТИВ- 0238707-АФ, 2008.
  7.  СниП 2.01.07-885. Нагрузка и воздействие.
  8.  СниП II-23-81
  9.  СниП 2.03.11-85
  10.  ГОСТ 9467-75
  11.  ГОСТ 25129-82
  12.  ГОСТ 21824-76
  13.  Песков С., Таценко В., Шишов А. Критерии выбора головного оборудования//Телеспутник.-2009.-№3.-с.36-44.
  14.  Песков С., Таценко В., Шишов А. Выбор усилительного  оборудования при построении кабельных сетей коллективного телевизионного приема//Телеспутник.-2009.-№7.-с.60-71.
  15.  Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. - М.: Мир, 2010.-256с.
  16.  Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: Справочник/Под ред. Э.Т. Романычевой. - М.: Радио и связь, 1989.-386с.
  17.  Постников Г. Методические рекомендации по расчету уровней напряжений в сетях кабельного телевидения//Телеспутник.-2009.-№8.-с.30-33.
  18.  Драбкин А.Л., Зузенко В.Л. Антенно-фидерные устройства. - М.: Советское радио, 1961.-815с.
  19.  ГОСТ 12.1.006 – 84. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля. – М.: Издательство стандартов, 1990.-46с.
  20.  Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник /Под ред. Н.Н. Горюнова. – М.: Энергоатомиздат, 1985.-903с.
  21.   Технико-экономические расчеты при дипломном проектировании. Учебное пособие для радиотехнических специальностей вузов/ Под ред. В.П. Гольянова. - Самара, 2006.- 208с.
  22.  Исследование надежности радиоэлектронного узла по внезапным отказам. Методические указания к лабораторной работе/ Куйбышевский  авиационный институт Куйбышев, 1978.-36с.
  23.  Швецов Ю.Ф. Технико-экономическое обоснование разработки новой  радиоэлектронной аппаратуры. Методическое пособие. - Самара, 2006. -66с.
  24.  Атрашкевич А. Применение MMDS для распространения телевизионных  программ//Телеспутник.-2009.-№3.-с.120-121.
  25.  Лапшин А. Системы кабельного телевидения. Частотное планирование//Телеспутник.-2009.-№3.-с.15-16.
  26.  Семенычев В.К. Концепция интерактивной интегральной широкополосной сети доступа города Самара//Информатика. Радиотехника. Связь. Сборник трудов Поволжья.-2009.-№4.-с.64-66.


Приложение А

Частотный план

Частотный план распределительных систем кабельного телевидения с учетом частотного разделения пакетов программ в г. Самара.

Канал в распределительной сети

Планируемый источник программ

Номер канала

Частота, МГц

1

2

3

-----

5 - 30

Обратный канал для передачи информации

2

58,0 – 66,0

ВГТРК + Самара (ВОЛС Ростелеком)

-----*

87,5 – 108,0

Радиовещание (ИСЗ)

SR1

110,0 – 118,0

Кодированные программы (ИСЗ)

SR3

126,0 – 134,0

Кодированные программы (ИСЗ)

SR5

142,0 – 150,0

Кодированные программы (ИСЗ)

6

174,0 – 182,0

Студия собственного вещания

8

190,0 – 198,0

ОРТ (ВОЛС Ростелеком)

10

206,0 – 214,0

Культура (ВОЛС Ростелеком)

12

222,0 – 230,0

СКАТ (ВОЛС Ростелеком)

SR12

238,0 – 246,0

Передача данных

SR14

254,0 – 262,0

Передача данных

SR16

270,0 – 278,0

Дистанционное обучение (ВОЛС)

SR18

286,0 – 294,0

Дистанционное обучение (ВОЛС)

SR20

302,0 – 310,0

Кодированные ТВ программы (ИСЗ)

SR22

318,0 – 326,0

Кодированные ТВ программы (ИСЗ)

SR24

334,0 – 342,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ, MMDS)

SR26

350,0 – 358,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ, MMDS)

SR28

366,0 – 374,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ, MMDS)

SR30

382,0 – 390,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ, MMDS)

SR32*

398,0 – 406,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ, MMDS)

SR34*

414,0 – 422,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ, MMDS)

SR36*

430,0 – 438,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ, MMDS)

SR38*

446,0 – 454,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ, MMDS)

SR40*

462,0 – 470,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ, MMDS)

22*

478,0 – 486,0

Волга ТВ + СТС (ВОЛС Ростелеком)

24*

494,0 – 502,0

Терра + НТВ (ВОЛС Ростелеком)

26*

510,0 – 518,0

РИО + ТВ-6 (ВОЛС Ростелеком)

28*

526,0 – 534,0

ТВЦ (ВОЛС Ростелеком)

30*

542,0 – 550,0

Орион + ТНТ (ВОЛС)

32

558,0 – 566,0

ИСЗ (резерв)

33,34*,35,36*,37

566,0 – 606,0

Телефония

38*

606,0 – 614,0

ИСЗ (резерв)

40*

622,0 – 630,0

АСТ (ИСЗ)

42*

638,0 – 646,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ)

44*

654,0 – 662,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ)

46*

670,0 – 678,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ)

48*

686,0 – 694,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ)

52*

718,0 – 726,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ)

54*

734,0 – 742,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ)

56*

750,0 – 758,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ)

58

766,0 – 774,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ)

60*

782,0 – 790,0

Коммерческое ТВ вещание (ИСЗ)

62

798,0 – 806,0

Цифровое телевидение (ИСЗ)

64

814,0 – 822,0

Цифровое телевидение (ИСЗ)

66

830,0 – 838,0

Цифровое телевидение (ИСЗ)

68

846,0 – 854,0

Цифровое телевидение (ИСЗ)

Примечание: Символом (*) обозначены каналы, выделенные на вторичной основе, что необходимо учесть при проектировании сети и обеспечить при ее эксплуатации соблюдение «Требований к параллельным широкополосным сетям кабельного телевидения, работающим в полосе частот 5…862 МГц».

Частотный план разработан на основании протокола обследования электромагнитной обстановки в г. Самара.


Поз.

обозначение

Наименование

Кол.

Примечание

А1, А2,А3

Антенна АСТ 2.6Ф

3

А3

Антенна АСТ 2.1Ф

1

А4,А5

Антенна Patriot 3.1

2

Аt1-A15

Аттенюаторы RMT

10

F1-F

Фидеры, согласно кабельному журнала

G1- G16

Грозоразрядник HSP/DC

16

КR1- КR2

Конвертор « California Amplifier 140105-1»

2

КR3

Конвертор « Norsat 4206C»

1

КR4- КR7

Конвертор « SMW TWIN»

4

R1-R44

Нагрузка « Cabelcon» ( 75 ОМ)

44

S1-S17

Cплиттер RMT

17

W1

Облучатель круглый Universal

1

W2

Облучатель круглый АDL

1

W3-W7

Облучатель прямоугольный Рatriot

5

QRH

Актуатор Jager, Gentact

1

Z1- Z

Разъем RMT

161

Z1- Z

Разъем RMT

161

СамГТУ 210806.049.008.04

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Студент

Ефремова

Лит.

Лист

Листов

Руководитель

Шлеенков

о

1

1

5- ИТ-6

Н.Контр.

Маланичева

Утв.

Нестеров

Приложение В

Приложение Г

Кабельный журнал

№ кабеля

Марка и сечение

Длина, м

Маршрут кабеля

Место подключения

Откуда

Куда

Устройство

Элемент

Устройство

1

DG-163

33

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор«Сalifornia Amplifier 140105-1»,

Антенна 1

Оборудование головной станции КТВ

2

DG-163

36,5

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор«Сalifornia Amplifier 140105-1»,

Антенна 2

Оборудование головной станции КТВ

3

DG-163

36,5

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « Nosat 4206C»,

Антенна 2

Оборудование головной станции КТВ

4

DG-163

39,5

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Twin»,

Антенна 3

Н,V

Оборудование головной станции КТВ

5

DG-163

39,5

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Twin»,

Антенна 3

H,H

Оборудование головной станции КТВ

6

DG-163

49

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 4

L,V

Оборудование головной станции КТВ

7

DG-163

49

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 4

L,H

Оборудование головной станции КТВ

8

DG-163

49

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 4

Н,V

Оборудование головной станции КТВ

9

DG-163

49

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 4

H,H

Оборудование головной станции КТВ

10

DG-163

52

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 5

L,V

Оборудование головной станции КТВ

11

DG-163

52

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 5

L,H

Оборудование головной станции КТВ

12

DG-163

52

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 5

Н,V

Оборудование головной станции КТВ

13

DG-163

52

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 5

H,H

Оборудование головной станции КТВ

14

DG-163

41

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 5

L,V

Оборудование головной станции КТВ

15

DG-163

41

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 6

L,H

Оборудование головной станции КТВ

16

DG-163

41

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 6

Н,V

Оборудование головной станции КТВ

17

DG-163

41

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Конвертор              « SMW Quattro»,

Антенна 6

H,H

Оборудование головной станции КТВ

18

ПВС 3х1,5

31,5

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

S191Сб

РП-1

Коробка ответвительная клемма

19

ПВС 3х1,5

6,5

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Коробка ответвительная клемма

Светильник РКУ-28-400-001

20

ВВГ 1х35

27

По чертежу CамГТУ 210806.049.008.008

Болт заземления опорной рамы

Шина зануления РП-1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61970. Обозначение мягкости согласных с помощью буквы Ю 19.63 KB
  Задание выполним в парах. Задание восстановите последовательность. Каков первый пункт Предлагаю выполнить задание в парах. Я приготовила для вас задание повышенной сложности Чем отличается это задание от предыдущих...
61971. Деление на 8 равных частей 41.68 KB
  Учащиеся проверяют свою готовность к уроку. Учащиеся приветствуют учителя. Учащиеся отвечают на вопросы учителя. Учащиеся выполняют указания учителя.
61973. Нарезание крепежной резьбы 25.05 KB
  Цели урока: Обучающая: научить учащихся нарезать наружную резьбу круглой плашкой. Пользоваться справочными таблицами правильно и безопасно с точки зрения т б применять режущий и мерительный инструмент для нарезании наружной резьбы.
61975. Чтение схемы по тяговой подстанции. Перечень элементов 31.3 KB
  Технологическая карта учебного занятия это способ графического проектирования учебного занятия таблица позволяющая структурировать учебное занятие по выбранным преподавателем параметрам.
61976. Урок с использованием профессионально-направленной лексики и элементов деловой игры в ситуациях коммуникативного общения 47.02 KB
  Технологическая карта урока Тема урока: Introduсtion to the cr Знакомство с автомобилем Цели урока: Развитие знаний о конструкциях автомобилей через овладение новыми лексическими единицами по теме “ Introduсtion to the cr †развитие навыков монологической речи Задачи урока: Обучающие: Правильное произношение новых терминов связанных с функционльностью автомобиля и практика речевой деятельности: Усвоение и активизация лексики по теме урока Повторение старого и дальнейшее закрепление нового лексического материала по...
61978. Я – гражданин Республики Беларусь 21.94 KB
  Ход учебного занятия Сообщение темы и цели учебного занятия. Тема нашего сегодняшнего урока Я гражданин Республики Беларусь. Мы носим имя гражданин Республики Беларусь. Беседа Наша Родина Беларусь.