ВВЕДЕНИЕ
В сетях связи происходит интеграция безпроводных и проводных линий и переход кцифровым системам передачи, которые обеспечивают передачу всех видов первичныхсигналов в цифровом виде. При этом широко используются волоконно-оптические,радиорелейные и спутниковые системы передачи, новые технологии производства иэксплуатации средств связи при повсеместном использовании элементов цифровойтехники и ЭВМ. Примером этому являются системы “Глонасс” и зарубежные МMDS, МSDN.
Данноеобстоятельство приводит к необходимости совместного использованияантенно-фидерных устройств и наземного оборудования радиорелейных и спутниковыхприемо-передающих систем, а также к необходимости решения задач ихэлектромагнитной совместимости.
В вопросах цифровизациисети связи Украина существенно отстаёт от развитых стран. Для эффективногоразвития связи в Украине предпринимаются определённые меры. В частности,введены в эксплуатацию в областных центрах и Киеве электронные АТС типа 5ESSи EWSD. Строятся мощные соединительные линии на основеволоконно-оптического кабеля, производится реконструкция эксплуатируемых сетейпутём замены аналоговой аппаратуры на цифровую, налаживается и расширяетсяпроизводство аппаратуры современных цифровых систем передачи (ЦСП) и т.д. Вэтих условиях решение задач по цифровизации сетей связи Украины существеннозависит от того, насколько специалисты электросвязи владеют вопросамипостроения и функционирования современных ЦСП.
Курсовая работа имеетцелью дать студентам знания и привить практические навыки по проектированию основныхэлементов радиорелейных систем передач — наземных цифровых систем передачи. Онатакже нацелена на привитие навыков расчета основных характеристикэлектромагнитных волн в свободном пространстве и в средах, что являетсянеобходимым для проектирования антенно-фидерных устройств.
1. Расчет характеристик электромагнитных волн всвободном пространстве и в проводящих средах
Исходныеданные для расчёта основных характеристик ЭМВ, распространяющихся в свободномпространстве и в проводящих средах представлены в таблице 1.1
Таблица 1.1-Исходныеданныеn[МГц] s [мСм/м] e [кВт]
Е [В/м]
k [м-1]
х [м]
t0 нс
l [cм]
t1 (с)
t2 (с) 13 13 14 300 13 14 32 140 Т/10
Привыполнении приведенных ниже заданий воспользуемся следующимисоотношениями:
длябегущей електромагнитной волны выполняется равенство
/> (1.1)
фазоваяскорость электромагнитной волны
/> (1.2)
объемнаяплотность энергии электромагнитного поля
/> (1.3)
плотностьпотока энергии – вектор Пойтинга
/> (1.4).
Припроведении расчетов также использовали уравнения Максвелла.
Задание 1
Плоскаяэлектромагнитная волна с частотой /> распространяется в слабо проводящей среде с удельной проводимостью /> и диэлектрической проницаемостью/>. Найти отношение амплитуд плотностейтоков проводимости и смещения в зависимости от номера варианта.
Решение
Амплитуда плотноститока проводимости определяется выражением
/> (1.5)
Амплитуда плотноститока смещения определяется выражением
/> (1.6)
где />
Используя выражения(1.5), (1.6) и данные табл.1.1 производим расчёт искомой величины
/>
Задание 2
В вакуумераспространяется плоская электромагнитная волна E = Emcos (wt-kr), где Em= Emey, k = keх, eх,ey – орты осей х, y. Найти векторH в точке с радиус – вектором r = хeх в момент: а) t = 0; б) t = t0.
Решение
Используя выражение (1.1)выражаем вектор Н(r.t)
/> (1.7)
Используя выражение(1.7) расчитываем вектор Hв момент t = 0
/>
Используя выражение(1.7) расчитываем вектор Hв момент t = t0
/>
Задание 3
Плоская электромагнитнаяволна E = Emcos(wt-kх), распространяющаяся в вакууме, наводит э.д.с. индукции />инд в квадратномконтуре со стороной l. Расположениеконтура показано на рисунке 1.1. Найти />инд(t).
/>
Рисунок 1.1 – Контур, вкотором наводится />инд
Решение
Искомую э.д.с.индукции />индбудем искать как сумму составляющих э.д.с. индукции в каждой стороне контура (рис.1.1).
/>
Задание 4
Найтисредний вектор Пойнтинга S> у плоской электромагнитной волны E = Emcos (wt-kr), если волна распространяется в вакууме.
Решение
Среднее значение вектора Пойнтинга S>будемискать как
S>=ckW(1.8)
Используя выражения(1.8), (1.3) определяем среднее значение вектора Пойнтинга S>
/>
Задание 5
Плоская гармоническаялинейно поляризованная электромагнитная волна распространяется в вакууме.Амплитуда напряженности электрической составляющей волны Em, частота />. Найти:
а)действующее значение плотности тока смещения;
б)среднюю за период колебания плотность потока энергии.
Решение
Действующеезначение плотности тока смещения будем определять по выражению
/> (1.9)
где /> — значениеплотности тока смещения (1.6)
Используя выражения(1.6), (1.9) определяем действующее значение плотности токасмещения
/>
Среднюю запериод колебания плотность потока энергии определим по выражению
/> (1.10)
Используя выражение(1.10) определяем среднюю за период колебания плотность потока энергии
/>
Задание 6
В вакуумев направлении оси х установилась стоячая электромагнитная волна, электрическаясоставляющая которой E(x,t)= Emcos kх/>cos wt. Найти магнитную составляющую волны B (х,t). Изобразить примерную картину распределения электрическойи магнитной составляющих волны (E и B) в моменты t1 и t2, где T – период колебаний.
Решение
Магнитнуюсоставляющую волны B (х,t)определяетсявыражением
/> (1.11)
где
/> (1.12)
Используя выражения(1.11), (1.12) определяем магнитную составляющую волны B (х,t)
/>
Примернаякартину распределения электрической и магнитной составляющих волны(E и B) в моменты t1 и t2 изображена на рис.1.2 – рис.1.3
/>/>
Рис.1.2 — Картины распределения магнитной составляющейволны (B) в моменты t1 = 0 и t2 = T/10
/>/>
Рис.1.3 — Картины распределения электрической составляющейволны (E) в моменты t1 = 0 и t2 = T/10
Задание 7
В вакуумевдоль оси х установилась стоячая электромагнитная волна E = Emcos kх/>cos wt. Найти х – проекцию вектора Пойнтинга Sх (х, t).
Решение
Электрическаяи магнитная компоненты стоячей электромагнитной волны (E и B), установившейсявдоль оси х определяются выражениями (1.13)
/> (1.13)
Найдём проекциювектора Пойнтинга Sх (х, t)используя соотношения (1.13)
/>
2. Определениекачественных показателей телефонных и телевизионных каналов на участке радиорелейногоканала связи
2.1 Определение среднего уровня принимаемогосигнала
Характеристикиоборудования радиорелейной станции Р-600 приведены в табл.2.1
Таблица 2.1-Характеристики оборудования радиорелейной станции Р-600Средняя длина рабочего диапазона волн 8,2 см
Коэффициент системы при передачи 600-канальной телефонии;
телевидения
Ко
135,8дБ
129,7дБ Вид модуляции ОБП – ЧМ Девиация частоты на один канал 200 кГц Мощность передатчика 33дБм Коэффициент шума приемника 14 дБ Коэффициент усиления антенн 39,5 дБ
В табл.2.2 представленыисходные данные для расчёта среднего уровня принимаемого сигнала
Таблица 2.2 – Исходныеданные
g 1/м 10-6 a Дб/м
/> дБ h1, м h2, м 4 0.06 2.5 59 95
Среднеезначение мощности принимаемого сигнала определяется формулой
/> (2.1)
или вдецибелах
/> (2.2)
Определениесреднего уровня принимаемого сигнала будем производить в следующем порядке:
1. Попрофилю рис.2.1 при заданных длине интервала r0= 38 км, высотах антенн h1 и h2 находятся относительная координатакритического препятствия (точки отражения)
/>
ивеличина просвета в отсутствии рефракции Н(0) = 15 м.
/>
Рис.2.1 – Профильучастка РРЛ
2. Поф-ле (3.4.4) или графику рис. 3.4.2 [1] определяется величина H0, соответствующая случаю нулевых дополнительных потерь на данном интервале
/>
3. Поф-ле (3.4.22) или графику рис. 3.4.6 [1] определяетсясреднее приращение просвета
/>
4. Определяетсявеличина относительного просвета
/>
5. Определяются потериполя свободного пространства
/>
6. По кривым рис.3.4.11[1] находится величина средних дополнительных потерь
/>
7. Определяютсяпотери в антенно-волноводном тракте передатчика и преемника /> и />
/>
Здесь /> — погонныепотери энергии в фидере, дБ/м; bэлавт —потери в элементах антенно-волноводного тракта передатчика или приемника.
8. Поизвестным коэффициентам усиления передающей и приемной антенн G1=G2=39,5 определяется средняявеличина потерь системы на интервале
/>
гдепрочие потери Апрочпринятыравными 1 дБ.
9. При известной мощности передатчика Рпд=33 дБм определяется средняя мощность принимаемого сигнала
/>
2.2 Определение мощности шума в верхнем телефонном канале и отношения сигнал/шумв телевизионном канале
Мощностьшума Рш в телефонном канале на интервале РРЛ в общем видеможет быть представлена суммой
/> (2.3)
Где Ршапп = 385пВт — мощность тепловых шумов (Ршт)и шумов нелинейных переходов (Ршн), вносимых аппаратурой(приемопередатчиком, модуляторами и демодуляторами и стойками управлениягорячим резервированием УГР); Ршнавт =40пВт— мощность переходных шумов, возникающих из-заотражений энергии электромагнитной волны в антенно-волноводном тракте (АВТ); Ршнпза=20пВт— мощность переходных шумов, вызванных недостаточнойвеличиной защитного действии антенн; Ршмн=0пВт — мощность шума, вызванного многолучевым распространением волн; Рштдоп = 16пВт — мощность тепловых шумов, обусловленныхизменением дополнительных потерь системы на интервалах РРЛ.
Мощностишума Рш апп и Ршнавт, вносимыеаппаратурой, определяются ее составом и конструктивными особенностями и обычноне рассчитываются, а определяются экспериментально. В табл. 4.4.2 [1] приведены значения псофомет-рической мощности основных составляющихшума в верхнем телефонном канале для некоторых отечественных радиорелейныхсистем при использовании предыскажений, рекомендованных МККР (табл. 4.3.1[1]).
Величинапереходных шумов, вызванных недостаточной помехозащищенностью антенн при работесистемы по двухчастотному плану распределения рабочих частот Ршнпза, может быть определена с помощью рис. 3.2.5 [1].
Из-заотсутствия ясного представления о характере местности вблизи площадокрадиорелейных станций при определении вероятности помехозащищенности антеннпринимают наиболее жесткие условия защищенности (например, для 1% вероятностипревышения значений помехозащищенности). При этом, учитывая, что в системеР-600 используется различный вид поляризации волн при передаче в прямом иобратном направлениях, помехозащищенность антенн можно принять равной 60—65 дБ.Мощность первых трех слагаемых шума можно считать постоянной для данногоинтервала РРЛ, так как она не зависит от условий распространения радиоволн.
Чтокасается мощности шума, обусловленного многолучевым распространением, товероятность ее появления пренебрежимо мала даже на морских трассах РРЛ среднейпротяженности, оборудованных аппаратурой Р-600.
Мощностьшума Ршт доп является случайной величиной, зависящей отуровня сигнала на входе приемника.
Используя выражение (2.3)расчитываем значение мощности шума Ршв телефонном канале на интервале РРЛ
/>
2.3 Определение устойчивости каналов радорелейной линии связи
Устойчивостьсвязи на РРЛ оценивается временем превышения псофометрической мощности шума навыходе линии, равной Рш макс =47 500 пВт— для верхнего телефонного канала или отношения уровня взвешенного шума куровню видеосигнала (Uш/Uс)=-49 дБ — для телевизионногоканала. Иными словами, устойчивость связи определяется временем превышениядопустимых дополнительных потерь Адоп макс, зависящих от требований, предъявляемых к качественным показателям каналовРРЛ.
Допустимыедополнительные потери для телевизионных и телефонных каналов определялипо ф-лам (4.3.7) и (4.3.11) [1].
Расчетвремени превышения Адоп макс производили по следующей методике:
а.Определили Т0(Viмин) процент времени, в течение которого Адоп>Адоп макс за счет экранирующегодействия препятствий на трассе при увеличении вертикального градиентадиэлектрической проницаемости g.
Дляэтого:
1) определивАдоп макс и зная коэффициент μ(табл. 4.4.1 [1]), с помощью кривых рис. 3.4.11[1] нашли величину нормированного просвета р(g);
2) поф-лам (3.4.23) и (3.4.24) [1] определили приращение просвета ∆Н(g);
3) поф-ле (3.4.22) [1] нашли величинувертикального градиента диэлектрической проницаемости g, соответствующую полученномуприращению просвета;
4) спомощью кривой рис. 4.4.2 [1] определили процент времени превышения допустимых дополнительных потерь Т0(Viмин).
Результатырасчета Т0(Viмин) приведены в табл. 2.3.
б.Определили процент времени, в течение которого Адоп>Адоп макс за счет интерференциипрямой волны и волн, отраженных от земной поверхности
-∑Tn(Viмин)
Дляэтого:
1) проверили выполнение критерия Рэлея;
2) поф-лам (3.4.8) и (3.4.9) [1] определили для каждогоинтервала размеры х и у области формирования отраженного луча ;
3) воспользовавшисьданными табл. 4.4.1, по ф-ле (3.5.7) [1] или кривым рис.3.5.8 [1] нашли параметр А;
Таблица 2.3Параметр Значение на интервале телефония телевидение
Адоп макс, дБ 33.9 34,6 μ ∞ ∞
р(g) -4 -4
Н(0), м 15 15
Н0, м 7,5 7,5
∆Н(g), м -45 -45
g, 1/м
35*10-8
35*10-8
Т(Viмин)
4) покривым рис. 3.5.9 [1], используя данные табл. 4.4.1[1], определили функциюf[A, p(g)];
5) поф-ле (3.5.20) [1] нашли время превышения допустимых дополнительных потерь ∑Tn(Viмин). Результаты расчета приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4Параметр Значение на интервале телефония телевидение Размеры элипса ось x, м 18 - ось y, м 30 -
∆h, м Пересечённый рельеф -
p(g) 2 -
А 2.1 -
f[A, p(g)] 0.07 -
∑Tn(Viмин)
в.Определили процент вреемни, в течение которого Адоп>Адоп макс из-за отражений отслоистых неоднородностей Tсл(Viмин). Для этого,согласно методике § 3.5 [1] по графику рис. 3.5.11[1] определили вероятность t(∆εr0). Затем по ф-лам (3.5.30) [1] рассчитываетсявеличина Tсл(Viмин). Результатырасчетов сведены в табл. 2.5.
Таблица 2.5Параметр Значение на интервале телефония телевидение
Адоп макс, дБ 33.9 34,6
λ(r0)*106 2.15 -
t(∆εr0), % 100 -
Tсл(Viмин), % 0.041 0.035
Итоги расчётаустойчивости связи иллюстрирует табл.2.6
Таблица 2.6Параметр Значение на интервале телефония телевидение
Т(Viмин)
∑Tn(Viмин)
Tсл(Viмин), % 0.041 0.035
T (Viмин)=T+∑Tn+ Tсл
На линии без учёта работы резервного ствола
С учётом работы резервного ствола
0.349+0.015
0.0168
0.308+0.004
0,0054
2.4 Расчет конструктивно – энергетических параметров трасс с пассивными ретрансляторами
Закрытая горнаятраса имеет профиль гребня хребта в плоскости хребта горизонтали рис. 2.2 – 2.3.
Требуетсярассчитать пассивныйретранслятор в виде плоского непрозрачного экрана и дифракционной линзы дляволны l=0,2 м., устанавливаемый на вершинегребня хребта (вдоль трассы); определить выигрыш по напряженности поля, который получается при установкедифракционной линзы. Множитель ослабления составляет — 67 Дб. Дать оценку устойчивостиработы интервала сприменением пассивной ретрансляции. Для расчетов взять оборудование Р-6002М.Среднюю длину волны рабочего диапазона l=8,2 см.
/>
Рис. 2.2 – Профиль горнойтрассы
/>
Рис. 2.3 – Профиль гребняхребта
Приустановке на вершине гребня пассивного ретранслятора в виде плоскогонепрозрачного экрана (прямой сетки) множитель ослабления будет определяться
/>
Таким образом,установка пассивного ретранслятора в виде плоского непрозрачного экрана даётвыигрыш
/>
Определим размерыпавссивного ретранслятора
/>
Выбираем высоту сетви6.5м. Ширину сетки определим согласно выражению
/>
Производим расчётразмеров пассивного ретранслятора в виде дифракционной линзы. Ширина первойзоны Фринеля составит
/>
Выбираемширину дифракционной линзы равной 148 м. При высоте Н=950 м высота сегмента линзы составит hс=2,94 м,а длина дуги сегмента l'=149м.
Дифракционнуюлинзу выбираем с круговым профилем с высотой сегмента hс =2,94 ми шириной 148 м. Ретранслятор при указанных размерах по сравнению сретранслятором, выполненным в виде прямой сетки, дает выигрыш в напряженностиполя в два раза или в 6 дБ. Суммарный выигрыш по напряженности поля приустановке пассивного ретранслятора в виде ди-фракционной линзы составит 28,8+6= 34,8 дБ.
Геометриярассматриваемого интервала трассы (рис. 2.4) характеризуется следующими данными: r0= 65,5 км, r01=44,0км, r02=21,5 км, r '01 = 14,2 км, r '02= = 1,9 км. Относительные координаты препятствий
/>
/>
Рис.2.4-Геометрия рассматриваемого интервала трассы
Дляобеспечения прямой видимости между активными станциями РРЛ, расположенными впунктах Аи Б (рис. 2.4), необходимо использовать антенные опорывысотой более 100 м. С целью снижения высот антенных опорна данном интервале устанавливается пассивный ретранслятор типа препятствия. Поусловиям рельефа пассивный ретранслятор целесообразно установить на высоте,расположенной на расстоянии 44 км от пункта А.
Длярасчета высот антенных опор активных станций определяем Н01и Н02
/>
Определяем />и />, считая, что />
/>
Рассчитываем Н1и Н2
/>
Далее согласно рис. 2.4определяем высоты антенных опор активных станций: />
Проведём оценкуустойчивости связи на интервале с пассивной ретрансляцией.
Сначала определяеммножитель ослабления при средней рефракции /> Предварительнорассчитываем эффективную площадь ретрансляции, считая, что />
/>
Поизвестным параметрам аппаратуры определяется />. Для данного-интервала считаем /> =-34,4 дБ. По известным значениям Vи /> вычисляем энергетический запас в децибелах на замирания сигнала />
/>= /> — /> = -34,4- (-14,1) = -20,3 дБ.
Пографику рис. 4.6.12 [9] оцениваем устойчивость работыинтервала: 100% — -0,2%=99,8%. Дляповышения уровня сигнала увеличиваем горизонтальный раз мер ретранслятора до 85 м, т. е. 2a=l,45*Ls = 1,45*58,5=85м. При этом эффективная площадь ретранслятора Sэфф= 342 м2 и />=-10,8 дБ. Устойчивость работы при таком ретрансляторе повышается до ~ 99,9%.
3. РАСЧЁТ ЭнергетичЕСКИХ параметрОВсистемЫ тропосферноЙ радИорелейноЙ СвязИ
Открытие эфекта дальнего тропосферного распространенияСВЧ позволило создатьтропосферные линии (ТРЛ) с расстояниями между соседними станциями 200…350 км, а при отдельных благоприятныхусловиях распространения – 600…800 км. В этих системах применяются передающие устройства мощностью 1…10 кВт и более в непрерывном режиме, приёмные устройства с малошумящими параметрическими усилителями с температурой/>шума 100…200 К, антен площадью до 1000 м2, а также ряд систем борьбы с завмираниями сигнала, вызванными многолучевой структурой сигнала.
Основныеособенности дальнего тропосферного распространения радиоволн СВЧ диапазонов состоят в значительно большем (на 60…100 дБ) медианном затухании сигнала инаявности быстрых и медленных замираний по сравнению с затуханниемв свободном пространстве.
Мощностьсигнала на входе приёмника ТРЛ определяется формулой
/>,(3.1)
где F1 – медианное значение множителя ослабления поля понапряженности; /> - множитель,который характеризует медленные колебания напряженности поля, />/>-множитель, который характеризует быстрые колебания напряженности поля.
Значения множителей /> определяются по графикам,которые приведены на рисунках.
/>
Рис.3.1- Кривыераспределения вероятностей превышения некоторого минимального уровня (вдецибелах относительно медианного уровня при приёме на одну антенну) при приёмена n разнесенных антенн (F3)
/>
Рис.3.2 — Зависимость медианных значений множителяослабления от расстояния F1 в дБ
/>
Рис.3.2- Кривыераспределения вероятностей превышения минимального уровня, которыехарактеризуют медленные колебания уровня принимаемого сигнала (F2)
Исходные данные длярасчёта энергетических параметров системы тропосферной радиорелейной связиприведены в табл.3.1
Таблица 3.1 – Исходныеданные
R [км]
f0[ МГц]
Pпер, [кВт]
Dпер [дБ]
Dпр [дБ]
G % 500 600 100 40 40 99.8
Задание
Тропосферная системарадиосвязи предназначена для работы на трассе длиной R на частоте f0при мощности передатчика Рпери коэффициентах направленного действия передаточных и приемных антенн Dпер и Dпр и должна обеспечиватьзаданную надежность связи G. Определить мощность сигнала на входеприемника.
Решение. Мощностьсигнала на входе приемника определяется по формуле
/>,
где F1– медианное значение множителя ослабления поля по напряженности; F2 – множитель, который характеризует медленные колебания напряженностиполя; F3 — множитель, который характеризует быстрыеколебания напряженности поля.
Значения множителей F1, F2,F3 определяются по графикам (рис.3.1-3.3).
F1 = — 88 дБ, F2 = — 12 дБ,F3 = — 27 дБ,
F1 + F2 + F3= — 127 дБ, F1.F2.F3= 10 -6,35,
(F1.F2.F3)2= 10– 12,7 = 1,995.10-13.
Pпр. = />
4. РАСЧЁТЭнергетичЕСКИХ параметрОВ системЫ РАДИОСВЯЗИ Увч И Свч дИапазонОв, РАЗМЕЩЁННЫХна ОТКРЫТОЙ МЕСТНОСТИ в ПРИДЕЛАХ прямоЙ видимостИ
Расстояниерадиогоризонта в условиях нормальной атмосферной рефракции вычисляется поформуле
/>,/> (4.1)
где /> - высота подъёма передающей радиоантенны, /> — высота подъёма приёмной радиоантенны.
Еслирасстояние между передающей и приемной станциями меньше,чем радиус радиогоризонта, для вычисления напряженности поля необходимоиспользовать формулу Введенского
/> (4.2)
где /> — действующее значениенапряженности поля в точке приёма, Р – мощностьрадиопередатчика, D – коэффициент усиления передающей антенны, /> - высота подъёма передающей радиоантенны, /> — высота подъёма приёмной радиоантенны, R – расстояние связи, l — длина волны.
Исходные данные длярасчёта энергетических параметров системы радиосвязи приведены в табл.4.1-4.2
Таблица 4.1 – Исходныеданные для выполнения Задания 1
/>, мкВ/м
D, дБ
/>, МГц
/>, м
/>, м
R, км 10 5 150 5 2 99.8
Таблица 4.2 – Исходныеданные для выполнения Задания 2
/>, мкВ/м
R, км
P, кВт
Dпер, дБ
Dпр, дБ
hпр, м
f0, МГц 10 25 0,1 14 2 1.5 100
Задание 1
Определитьнеобходимую мощность радиопередатчика системы связи Р, если заданы такиепараметры: реальная напряженность поля в точке приёма />, коэффициент усиленияантенны передатчика D, несущая частота />,высоты подъёма передающей и приемной антенны />,расстояние между пунктами связи R.
Решение
Расстояниерадиогоризонта в условиях нормальной атмосферной рефракции вычисляется поформуле
/>/>/>пр[M]) = 15 км.
Поскольку заданноерасстояние R Rгор., для вычисления напряженности поляможно воспользоваться формулой Введенского
/>
Задание 2
Вычислитьнеобходимую высоту подъёма антенны радиопередатчика hперцифровой системы связи, если заданы расстояние связи R, мощностьпередатчика P, коэффициент усиления приемной антенны Dпер,коэффициент усиления приемной антенны Dпр, высота подъёма приемной антенны hпр, несущаячастота системы f0.
Решение
Необходимую высотуподъёма антенны радиопередатчика будемопределять из формулы Введенского дополненной коэффициентом затухания F,которое учитывает потери в застройке
/>.
Расчитываем длинуволны, распространяющейся в радиоканале
/>
Расчитываем высоту подъёма антеннырадиопередатчика
/>
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ СУММИРОВАНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯСИГНАЛОВ НА ВХОДЕ АНТЕННО-ФИДЕРНОГО ТРАКТА РАДИОРЕЛЕЙНЫХ И СПУТНИКОВЫХУСТРОЙСТВ
Припередаче сигнал с частотой f’4 от передатчика ПД4 (рис. 5.1) через полосовой фильтр поступает на вход циркулятора Ц’4,где обеспечивается его передача из плеча 1 в плечо 2 и затем в плечо 3циркулятора Ц’3. Поскольку в плечо 1 циркулятора Ц’3включен фильтр, настроенный на частоту f’3, пришедшие колебания с частотой f’4 отразятся от него и поступятв плечо 2 данного циркулятора. Сигнал с частотой f’3 от передатчика ПД3 через полосный фильтрпоступает на вход 1 циркулятора Ц’3 и проходит в направлении плеча2. Таким образом на вход 3 циркулятора Ц’2 поступят сигналы двухпередатчиков с частотами f’4и f’3. Повышеописанной схеме они попадают на выход 2 этого циркулятора, где к ним добавитсясигнал с частотой f’2передатчика Пд2.
Аналогичнаякартина будет иметь место и в церкуляторе Ц’1, на выходе которогообразуется суммарный сигнал, состоящий из сигналов четырех передатчиков счастотами f’1…f’4. Через поляризационный селекторПС этот суммарный сигнал поступает в антенну и излучается. Нагрузка ПН1служит для поглощения волны, возникшей из-за недостаточной согласованностимежду соседними циркуляторами, например Ц’4 и Ц’3.Отраженный сигнал проходит в направлении от плеча 2 к плечу 3 Ц’4 ипопадает в ПН1.
Принятыеантенной сигналы с частотами f1…f4 через ПС поступают в плечо 1 циркулятора Ц1.Поскольку полосный фильтр в его плече 2 настроен на частоту первого ствола, тосигнал с частотой f1 поступит в приемник ПМ1, а остальные отразятся и черезплечо 3 пройдут на вход 1 Ц2. Здесь выделится сигнал с частотой f2, и такдалее, пока не будут выделены сигналы всех стволов.
Изантенны наряду с полезными сигналами в РОС поступают также сигналы другихстанций, которые отражаются от фильтра четвертого ствола и через плечи
/>
Рисунок 5.1.
2 и 3 Ц4попадают в нагрузку ПН1, где и поглощаются. Для улучшения согласованияустройства РОС с АФТ включаются дополнительные циркуляторы ЦД.
Разделительноеустройство стволов на полосовых фильтрах состоит из полосовых фильтров идвойных тройников (рис.5.2).
/>
Рисунок 5.2 – Конструкция разделительного устройства стволов на полосовых фильтрах
Двойнойтройник, показанный на рис. 5.2, a, обладает следующими свойствами. Если источник энергии подключить кплечу Г, то в симметричных плечах А и B волны равной амплитуды будут распространяться с одинаковыми фазами.При подаче энергии в плечо Б тройника энергия также будет делиться поровнумежду плечами А и B, но волны вних будут распространяться в противофазе. Если колебания поступают в тройник изплечей А и B в фазе, то онипопадают в плечо Г, если же приходят в противофазе – то в плечо Б. Эти свойствадвойного тройника используются в звене раздельного устройства изображенного нарис.5.2, б.
Звеновключает в себя два двойных тройника Т, полосовые фильтры Ф1 и Ф2,широкополосный и узкополосный фазовращатели ФВш и ФВу.Полосовые фильтры звена настроены на частоту, например на f1.Колебания с частотами других стволов фильтры отражают. Каждый из ФВ создаетсдвиг на 900.
Рассмотримработу одного звена (рис.5.2, б).Пусть на вход Б левого тройника поступают сигналы с частотами f1…,f4. Поописанному выше правилу они пройдут в плечи А и B со сдвигом фаз на 1800.
Сигнал счастотой f1 c выхода B левого тройника пройдет через ФВш,Ф1, ФBy ипоступит в плечо B’ правоготройника. Сигнал с выхода А левого тройника через Ф2 попадает навход А’ правого. Поскольку между Bи B’ включены ФВш, Ф1и ФВу, а между А и А’ только Ф, то волны в плечах A’ и B’ будут иметь одну фазу и поэтому колебания поступают в плечо Г’ идалее в приемник, настроенный на f1. Отразившиеся от Ф1 и Ф2волны с частотами f2f4 приходятв плечи А и B также в фазе ипоступают в плечо Г левого тройника и далее в следующее звено,
гдепроизойдет выделение сигналов второго ствола, и т.д. Если часть энергии,приходящей через плечи А’ и B’правого тройника, вследствие неполной симметрии звена попадает в плечо Б’, тоэта энергия будет поглощена нагрузкой Н. Такое разделительное устройствоприменено в ранее выпускавшейся системе передачи «Р-600».
Используянеобходимое количество Yциркуляторов и двойных волноводных тройников спроектировали устройство способное производить взаимодействие сшестью сигналами f1,f2,f3,f4,f5,f6, которые поступают и излучаются в различной комбинациипирамидально-рупорной антенной через устройство управление поляризацией. Всоответствии с номером варианта спроектировали устройство,которое выполняет функцию: в режиме передачипоследовательности f1,f2,f3,f4,f5,f6 выделяется cуммасигналов f2, f4,f6 и без изменения сдвига фаз с последующим разделением на два противофазных сигнала поступаетна передатчик.
Изобразили графически разработанное устройство в программе АВТОКАД используя обозначения указанные на рис.5.1-5.2.
Разработанноеустройство приведено в Приложении А.
ВЫВОДЫ
Радиорелейныелиши (РРЛ) являются одним из основных видов современных средствсвязи. Каналы связи, образованные РРЛ, используются для передачи на дальниерасстояния сигналов многоканальной.телефонии, телевизионного и звуковоговещания, телеграфных и фототелеграфных сигналов, сигналов аппаратуры передачиданных. Радиорелейные линии широко используются на магистральных направлениях иответвлениях от магистралей, в сетях внутриобластной связи, для организациисвязи вдоль железных дорог, в энергосистемах. Широкое применение РРЛ нашли длякоммерческой связи и для обмена программами вещания и телевидения междуразличными странами.
Качественныепоказатели каналов связи, организованных по РРЛ, должны соответствоватьрекомендациям Международного консультативного комитета по телефонии ителеграфии (МККТТ) Международного консультативного комитета по радио (МККР).
Качественныепоказатели каналов связи РРЛ зависят от многих факторов, в том числе отэлектрических характеристик используемой аппаратуры, протяженности линий,условий распространения радиоволн натрассе. Естественно, что все эти факторы должны быть учтены при определениикачественных показателей каналов РРЛ вновь строящихся и реконструируемых илинаходящихся в эксплуатации (в последнем случаепроизводится поверочный расчет качественных показателей). Строительство иреконструкция существующих РРЛ ведется по соответствующим техническим проектам.
В ходевыполнения данного курсового проекта ознакомились с основными вопросами проектирования антенно-фидерных устройствмикроволнового диапазона радиорелейных и спутниковых линий связи; всоответствии с ТЗ произвели расчёт основных параметровэлектромагнитных волн в свободном пространстве и в проводящих средах, определили качественныепоказатели телефонных и телевизионных каналов на участкерадиорелейного канала связи, рассчитали енергетические параметрысистемы тропосферной радиорелейной связи. В соответствии сномером варианта спроектировали устройство, котороевыполняет функцию: в режиме передачи последовательности f1,f2,f3,f4,f5,f6выделяется cумма сигналов f2, f4,f6 и без изменения сдвига фаз, с последующим разделениемна два противофазных сигнала поступает на передатчик.Спроектированное устройство соответсвует всем требованиям ТЗ.
ПЕРЕЧЕНЬССЫЛОК
1. Проектирование и расчетрадиорелейных линий связи.Учебное пособие для вузов связи под ред. Е.В.Рыжкова. М. «Связь» 1975. – 262с.
2. Радиорелейные и спутниковые системы передачи.Учебник для вузов под. ред. Немеровского М. Связь. 1989г. -365с.
3. Державний стандарт України. Документація. Звіти у сферінауки і техніки. Структура і правила оформлення.