ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЛЕТА ЛИНИИ СВЯЗИ, ОБОРУДОВАННОГО АППАРАТУРОЙ «ANTERUM 630»

Ослабление сигнала в фидерных линиях передатчика Lфпрд и приемника Lфпрм в оборудовании «Anterum 630» практически равно 0 дБ, поскольку приемопередающий блок соединяется с антенной с помощью короткого отрезка волновода. При больших диаметрах раскрыва параболических антенн их присоединение производится короткими отрезками гибкого волновода, потери в которых Lфпрд = Lфпрм не превышают 0,5 дБ.

Потери в дуплексерах Lдуп определяется параметрами аппаратуры. При моноблочной конструкции, данные на уровень мощности передатчика и пороговые значения уровня сигнала на входе приемника, часто относят к точкам, соответствующим уровням на антенном волноводном соединителе. В этих случаях величина потерь Lдуп = 0. Дополнительные потери Lдоп складываются из потерь в антенных обтекателях Lао и потерь от перепада высот подвеса приемной и передающей антенн Lпв (Lдоп = 1..2 дБ).

Потери сигнала в свободном пространстве L0 обуславливаются сферическим расхождением фронта волны. Помимо этого ослабления наблюдаются потери в газах и осадках. Эти ослабления можно смоделировать с помощью ослаблением сигнала в аттенюаторах 1 и 2лабораторного макета (рис.8).

Потери сигнала в свободном пространстве определяются по приведенной формуле

L0 = 20lg(4,189∙104 ∙R0∙f), дБ, (1)

где R0 - протяженность интервала РРЛ, км, f - рабочая частота, ГГц.

Затухание в газах атмосферы Lгаз рассчитывается по формуле

Lгаз = (γн2o + γо2)∙R0, дБ, (2)

где γн2o, γо2 - погонные затухания в водяных парах и атомах кислорода атмосферы (дБ/км). Для частот лабораторного макета γн2o ≈ γо2 ≈ 0,005 дБ/км.

Интенсивность дождя Jд1 можно рассчитать по формуле

Jд1 = 2,5∙105∙Ш-2ξ(Д + 25)-0,3, мм/ч, (3)

где Д – долгота середины интервала, определяемая как среднее значение долготы оконечных ЦРРЛ интервала, град;

Ш - широта середины интервала, определяемая как среднее значение широты оконечных ЦРРЛ интервала, град;

ξ - значения коэффициента интенсивности дождя.

Значения Ш и Д необходимо выбрать в пределах заданной дождевой зоны.

Произведение погонного затухания γ на длину пролета R0 и на коэффициент интенсивности дождя ξ даст величину ослабление в дожде Lд.

Для интенсивности дождя с учетом коэффициента пространственной неравномерности дождя Кн(Jд1) рассчитывают погонное затухание сигнала γ

γ = k Jд1α∙Кн(Jд1), дБ/км, (4)

где Кн(Jд1) - коэффициент пространственной неравномерности дождя (рис.5); коэффициенты k и α определяются путем расчета или из графиков.



Погонное затухание сигнала γ для частот лабораторного макета ориентировочно равно

γ ≈ 0,004 Jд11,4 ∙Кн(Jд1), дБ/км. (4а)

Рис.5. Экспериментальные зависимости Кн(Jд1) от длины трассы

Как известно, работа цифровых систем связи характеризуется коэффициентом ошибок koш = Nош / N, где N - число переданных символов, Nош - число ошибочно принятых символов.

Важнейшим параметром для расчета цифровой системы радиосвязи является запас на замирания М(koш). Запас на замирания представляет собой разницу между уровнями сигнала на входе приемника в отсутствии замираний и пороговым уровнем сигнала на входе приемника (рис.6), при котором коэффициент ошибок koш = 10-3.

В разработанном действующем макете не используются антенны, но для теоретического расчета Pпрм необходимо рассчитать коэффициенты усиления параболических антенн передатчика и приемника Gпрд , Gпрм, считая, что их диаметр составляет 0,3 м.

Коэффициент усиления однозеркальной параболической антенны определяется приближенной формулой

G = 20lgD + 20lgf +17,5 , дБ, (5)

где D - диаметр раскрыва зеркала, м;

f- рабочая частота, ГГц .

Уровень сигнала на входе приемника

Рпрм = Рпрд + Gпрд + Gпрм - L0 - Lфпрд - Lфпрм - Lг - Lд - Lдуп - Lдоп, дБм, (6)

где Рпрд - уровень мощности передатчика, дБм;

Lф.прд, Lф.прм- ослабление сигнала в фидерных линиях, дБ, которые определяются произведением длины фидера l в метрах на погонное затухание фидераα в дБ/м.

Запас на замирания определяется по формуле

М(koш) = Pпрм - Рпрм.пор, (7)

где Pпрм - уровень сигнала на приеме в отсутствии замираний, Рпрм.пор - пороговый уровень сигнала на входе приемника при коэффициенте ошибокkoш = 10-3 (определяется из параметров аппаратуры).

Из диаграммы уровней видно, что сигнал с выхода передатчика Pпрд, проходит через полосовой фильтр дуплексера (ПФ), в котором уровень сигнала уменьшится за счет потерь и поступает через фидерную линию к передающей антенне с коэффициентом усиления Gпрд. В случае многоствольных систем сигнал пройдет еще и через устройство объединения и разделения стволов (РОС). В фидерной линииуровень сигнала еще уменьшится, а в передающей антенне увеличится на величину Gпрд.



При прохождении пролета длиной R0 уровень сигнала падает за счет сферического расхождения фронта волны в свободном пространстве L0, потерь в газах атмосферы Lгаз, потерь в дожде Lди некоторых дополнительных потерь. Общее ослабление сигнала за счет указанных причин может достигать 130…140 дБ и более.

В приемной антенне уровень сигнала увеличится на величину Gпрм, затем уменьшится в фидерной линии приемника, в РОС и ПФ и поступит на вход приемника с уровнем Pпрм.о. Это значение получается при отсутствии замираний сигнала на пролете радиорелейной линии и при распространении радиоволн в свободном пространстве. В реальной атмосфере добавятся потери Lгаз и Lд. Величина Рпрм.пор приводится в технических параметрах аппаратуры.

Запас на замиранияМ(koш) должен находиться в пределах 37…43дБ. При меньших значениях М(koш), устойчивой связи может не быть, а при значениях, превышающих эти пределы - параметры системы, и следовательно, ее стоимость будут завышены. Поэтому, изменяя значения коэффициентов усиления антенн, величину выходной мощности передатчика, значения рабочих частот и др. необходимо добиться, чтобы величина запаса на замирания находилась в заданных пределах при минимальных размерах антенн.

Пользуясь соотношениями (1) - (7) студентам необходимо рассчитать запас на замирания для данного пролета.

На рис.6 приведена упрощенная структурная схема интервала радиолинии с соответствующей диаграммой уровней сигналов. Диаграмма уровней строится в уровнях, выраженных через децибелы (дБ). Уровни мощности сигналов выражаются в децибелах по отношению к 1 мВт и обозначаются дБм.

Далее следует по заданному значению BER и виду модуляции определить с помощью графика на рис.7 значение отношения сигнал/шум.

Результаты расчета необходимо свести в таблицу – (табл.4).


Рис. 6. Пример диаграммы уровней на пролете линии связи


Рис.7.Зависимость величины отношения сигнал/шум от коэффициента битовых ошибок и вида модуляции



tema-gigienicheskaya-ocenka-rezhima-dnya-i-organizacii-uchebnogo-processa.html
tema-gigienicheskie-osnovi-fiziologii-i-biohimii-pitaniya-pishevaya-i-biologicheskaya-cennost-produktov-pitaniya.html
    PR.RU™