Министерство Российской Федерации по связи и информатизации.
Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций иИнформатики.
Кафедра систем радиосвязи.
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По предмету «Космические и наземные системы радиосвязи»
Тема: “Расчёт цифровой радиорелейной линии связи"
Выполнил: Студент 6-го курса
заочного отделения (РРТ)
Фадеев Игорь Анатольевич
Студ. Билет: 991Р-491
Проверил:
Оценка:
Новосибирск 2004 г.
Задание на курсовой проект
Определить число пролётов ЦРРЛ,рассчитать их длины, составить структурную схему радиорелейной линии. Привестикраткую характеристику используемой аппаратуры. Разработать структурную схемуоконечной станции. Определить оптимальные высоты подвеса антенн на пролётахЦРРЛ. Провести оценку основных результатов, сформулировав выводы в заключении.
Исходные данные:
Тип аппаратуры: Пихта-2М;
Число рабочих стволов: 1 ствол;
Скорость передачи информации:2048 кбит/сек;
Конфигурация системы: 1+1;
Длина ЦРРЛ: 240 км.;
Длина пролёта: 50 км.
Высотные отметки точек профиляпролёта />: Табл.1
Относительная координата /> 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 74 59 85 86 85 78 61 54 67 84 100
Параметры тропосферы: Табл.2
Вертикальный градиент, />
Стандартное отклонение,
/> Номер климатического района -10 9,0 2
Основные технические параметрыЦРРС: Табл.3Тип оборудования Диапазон частот, ГГц. Мощность сигнала на выходе прд, дБВт. Пороговый уровень сигнала, дБВт Разнос частот между стволами, МГц Диаметр антенны, м. Пихта-2М 2 -5 -124 29 2,08
Содержание
2. Краткая характеристика системы «Пихта 2М»
3. Разработка структурной схемы оконечной станции
4. Определение оптимальных высот подвеса антенн на пролётахЦРРЛ
5. Расчёт устойчивости связи на ЦРРЛ с учётомрезервирования
Список литературы
1. Определение числа пролётов ЦРРЛ, расчёт длин, составление структурнойсхемы РРЛ
Исходя из заданной протяжённостиЦРРЛ /> и длины пролёта />, определим количествопролётов:
/>;
Т.о. получается четыре пролётапо 50 км. И один пролёт длиной 40 км.
Известно, что одновременнаяработа многих радиосредств на станциях и на линиях в целом возможна приустранении взаимовлияния между ними. С этой целью созданы частотные планы — планы распределения на РРЛ частот передачи, приёма и гетеродинов. Длядуплексного режима можно обойтись двумя рабочими частотами. Особенностью здесьявляется то, что оба передатчика на промежуточных станциях работают наодинаковых частотах. Тоже самое относится и к приёмникам этих станций. И в том,и в другом направлениях связи сообщения передаются так, что на одном пролётеиспользуется одна рабочая частота, а на соседнем пролёте — другая.
При излучении и приёмеэлектромагнитных колебаний применяются антенны, которые не обладают идеальнойнаправленностью. Поэтому существует возможность попадания сигнала в приёмнуюантенну от двух передатчиков. Во избежание подобных ситуаций на РРЛ применяютдля разных направлений связи волны с различным типом поляризации; приразмещении станций по трассе используют принцип зигзагообразности. При этомприёмо-передающие станции располагаются под некотором углом друг к другу.Составим структурную схему РРЛ, заданной в задании (рис.1).
/>/>/>/> ПРС-2 ПРС-4
/>
ОРС-6
/>/>
/> 50км 50км 50км 50км
/>/>/>/>
40км
ОРС-1 ПРС-3 ПРС-5
Рис.1. Структурная схема РРЛ.
Станции РРЛ при реальномпроектировании располагают вдоль дорог с целью создания удобных подъездныхпутей для ремонтных бригад. Место установки станций РРЛ выбирают с учётомгеодезических замеров высот местности, т.е. устанавливают на высоких точках.При выборе места установки промежуточных станций учитывают близость населённыхпунктов, дабы была возможность ввода-вывода информации в РРЛ.2. Краткая характеристика системы «Пихта 2М»
Диапазон частот 1,7...2,1 ГГц Видманипуляции ОФМ Скорость передачи 2,048 Мбит/с Число телефонных каналов 30 Мощностьпередатчика 400 мВт Коэффициент шума приемника 5,5 дБ Полоса пропусканияприемника 4 МГц Уровень мощности сигнала на выходе приемника при Рош=0,01: — 124дБВт3. Разработка структурной схемы оконечной станции
Структурная схема оконечнойрадиорелейной станции, с конфигурацией системы 1+1 и с учётом вида модуляции2-ОФМ, представлена на рис.2.
/>Ист-к
Получатель
Рис.2 Структурная схемаоконечной станции.4. Определение оптимальных высот подвеса антенн напролётах ЦРРЛ
Оптимальные высоты подвесаопределяют, добиваясь наибольшей возможной в данных условиях устойчивой связи.Наличие оптимума связано с различным влиянием высот подвеса антенн насоставляющие устойчивости связи.
Выполним построение профиляпролёта, предварительно рассчитав линию условного нулевого уровня:
/>;
где /> -длина пролёта;
/> -геометрический радиус Земли;
/> -текущая относительная координата заданной точки;
/> -расстояние до текущей точки.
Профиль пролёта можно получить,прибавляя к высоте условного нулевого уровня высотные отметки /> из табл.1: />;
Произведём расчёт профиляинтервала и результаты занесём в табл.4:
Табл.4.
/> 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
/>, м 18 31 41 47 49 47 41 31 18
/>, м 74 59 85 86 85 78 61 54 67 84 100
/>, м 74 77 116 127 132 127 108 95 98 102 100
Профиль пролёта представлен на рис.1:
r />
Рис.1. Профиль пролёта.
Определим величину просвета />:
/>;
где /> -величина просвета без учёта рефракции радиоволн, /> -критический просвет,
/>;
где /> -длина пролёта;
/> - рабочая длина волны,
/> -относительная координата наивысшей точки профиля пролёта, /> - приращение просвета,обусловленное явлением рефракции и определяемое как:
/>;
где /> -среднее значение вертикального градиента диэлектрической проницаемоститропосферы.
Подставим значения и произведёмрасчёты:
/>;
/>;
/>;
Высоты подвеса антенн h1 и h2 получают графическим методом,откладывая величину /> вверх отнаивысшей точки профиля и соединяя антенны прямой линией. В данном случаевысоты подвеса антенн будут различны, т.е.
h1= />, а
h2=/>.
Зная высоты подвеса антенн,рассчитаем КПД антенно-фидерного тракта для каждой антенны по формуле:
/>;
где /> -общее затухание тракта, складывающееся из затухания сосредоточенных элементов (принять= 3дБ), и затухания волновода. Затухание волновода находят, зная длинуволновода (принять =0,05 дБ/м).
Вычислим общее затухание для h1:
/>;
Вычислим общее затухание для h2:
/>;
Определим КПД антенно-фидерноготракта для высоты h1=67,5м.:
/>
Определим КПД антенно-фидерноготракта для высоты h2=41,5м.:
/>
Расчёт минимально-допустимогомножителя ослабления />. Для этоговоспользуемся формулой:
/>;
где /> -пороговая мощность сигнала на входе приёмника;
/> -мощность сигнала на выходе передатчика;
/> - затухание сигнала всвободном пространстве;
/>;
/> -коэффициенты усиления передающей и приёмной антенн, дБ.
Величину Gрассчитаем по формуле:
/>;
где S=3,4 м²- площадь раскрыва антенны;
/> - длина волны;
/> -коэффициент использования поверхности раскрыва антенны.
/>
Определим коэффициенты усиленияпередающей и приёмной антенн.
/>; />
Рассчитаем множитель ослабления:
/>
Рассчитаем величину />, характеризующую суммарнуюустойчивость связи на пролёте ЦРРЛ. В общем случае:
/>;
где /> -процент времени, в течение которого множитель ослабления меньшеминимально-допустимого за счёт экранирующего действия препятствий на пролётеРРЛ,
/> -процент времени, в течение которого множитель ослабления меньшеминимально-допустимого за счёт интерференции прямой волны и волн, отражённых отземной поверхности,
/> -процент времени, в течение которого множитель ослабления меньшеминимально-допустимого за счёт интерференции прямой волны и волны, отражённойот неоднородностей тропосферы,
/> -процент времени, в течение которого множитель ослабления меньшеминимально-допустимого за счёт деполяризационных явлений в тропосфере.
Расчёт составляющей />:
Данная величина зависит отпротяжённости интервала, длины волны, величины просвета, рельефа местности. /> определяется в зависимостиот параметра
/>;
Параметр А рассчитаем как:
/>;
где /> -стандартное отклонение градиента диэлектрической проницаемости тропосферы;
/> - длина волны;
/> -относительная координата наивысшей точки профиля пролёта;
/> -длина пролёта;
/>;
/> -относительный просвет на пролёте при />.Вычисляется по формуле:
/>;
/> -относительный просвет, при котором V=Vmin=- 59,58 дБ. Эта величина находится из графика, приведённого на рис.2 в зависимостиот параметра />, характеризующегопрепятствие на пролёте:
/>
Рис.2. Зависимость множителяослабления от относительного просвета.
/>;
/>;
Значение параметра /> определим графически из рис.1,отложив вниз от наивысшей точки профиля значение /> ипроведя прямую линию до пересечения с профилем.
/>;
Тогда
/>;
/>;
Определим относительный просвет:
/>;
По рис.2 графическим методомопределим значение множителя ослабления:
/>;
/>;
По графику, представленному на рис.3,определим />:
/>;
/>
Рис.3 График для определения Т0.
Расчёт величины /> будем производить поформуле:
/>;
где /> -двумерная функция, определяемая по графику, приведённому на рис.4.
Величину Ф — коэффициентотражения от земной поверхности, в расчётах принимаем равным единице.
/>;
Подставим значения:
/>;
/>
Рис.4. график для определениядвумерной функции.
Расчёт величины />.
При />:
/>;
где /> -параметр, учитывающий вероятность возникновения многолучевых замираний,обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы сперепадом диэлектрической проницаемости воздуха />.
Значения /> представляются в%:
/>;
где Q=1 — климатический коэффициент;
R0=50км. — длина пролёта;
F=2ГГц. — рабочая частота.
Подставим значения и произведёмрасчёт:
/>;
/>;
Расчёт величины />.
Данную величину рассчитывают втом случае, если ЦРРЛ работает в диапазоне >8 ГГц. Потому, что длина волныстановится сопоставима с размерами гидрометеоров и влияние последних накачество связи становится весьма ощутимым. Но т.к рассчитываемая ЦРРЛ работаетв диапазоне 2 ГГц, то величину /> рассчитыватьне будем.
Рассчитаем величину />:
/>;
Ожидаемая величина процентавремени, в течение которого не выполняется норма на устойчивость связи на всейЦРРЛ, рассчитаем по формуле:
/>;
где n=5 — число пролётов на линии.
/>;
Сравним полученное значение /> с нормируемым значением:
/>
Таким образом, норма наустойчивость связи для всей ЦРРЛ выполняется.5. Расчёт устойчивости связи на ЦРРЛ с учётомрезервирования
В данной системе примененопоучастковое резервирование, т.е. частотно-разнесённый приём. При ЧРПпредусматривается наличие резервного ствола, на который производитсяпереключение в случае пропадания сигнала в одном из рабочих стволов.Неустойчивость связи на ЦРРЛ в пределах одного участка резервирования можетбыть рассчитана следующим образом:
/>;
где l =1- число рабочих стволов на ЦРРЛ;
K=5 — число пролётов на участке резервирования;
Сf=1 — поправочный коэффициент, учитывающий корреляцию разнесённых сигналов.
/>
Согласно табл.6 методическихуказаний />, тогда
/>
и требование на устойчивостьсвязи на ЦРРЛ выполняется. Поэтому оптимизация высот подвеса антенн на пролётахЦРРЛ не требуется.
Заключение.
В ходе выполнения курсовойработы были рассчитаны параметры ЦРРЛ на базе системы «Пихта-2М». Расчётыпоказали, что на заданной трассе с заданной длинной пролётов можно применитьЦРРЛ без проведения оптимизации высот антенн. Рассчитанные параметры качествасвязи удовлетворяют исходным техническим условиям трассы.
Список литературы
1. Системы радиосвязи: Учебник для ВУЗов. Под редакцией Н.И. Калашникова. М.:Радио и связь, 1988. -352 стр.
2. Радиорелейные и спутниковые системы передачи: Учебник для ВУЗов. Подредакцией А.С. Немировского. М.: Радио и связь, 1986. -391 стр.
3. Носов В.И. Радиорелейные линии синхронной цифровой иерархии.Новосибирск, 2003. -159 стр.
4. Конспект лекций.