Файл: Методические указания и контрольные задания по дисциплине Сети и системы радиосвязи контрольная работа.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.12.2023

Просмотров: 54

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра сети и системы радиосвязи и телерадиовещания

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

по дисциплине


«Сети и системы радиосвязи»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Вариант-20

Москва, 2022

  1. Рассчитать и построить диаграмму уровней без учета дополнительных потерь для двух участков спутниковой линии связи (СЛС)



Исходные данные:



Решение


  1. Участок «вверх»


рс.вх.кс = 10lg(Рп.зс) – аф.п.зс + gп.зс – асв + gпр.кс – аф.кс.пр , дБВт , (1.1)
где аф.п.зс - потери в передающем фидере ЗС, аф.п.зс = -10lg(ηп.зс), дБ. Значение ηп.зс приведено в исходных данных к 1-му заданию;

Значение Рп.зс приведено в исходных данных к 1-му заданию, значение под логарифм подставляется в ваттах;

аф.кс.пр - потери в приемном фидере КС, дБ. Значение аф.кс.пр приведено в исходных данных к 1-му заданию;

gп.зс – коэффициент усиления передающей антенны ЗС, дБ.

gп.зс = 10lg(2Киспda2/12), дБ, (1.2)

где 1 = с/f1, с = 3∙108 м/сек – скорость света, f1 подставляется в герцах, чтобы

da и 1 были в одних единицах измерения.

Значения da , Киспи f1 приведены в исходных данных к 1-му заданию.

gпр.кс – коэффициент усиления приемной антенны КС, дБ. Значение gпр.кс рассчитывается по (1.9);

асв - потери при распространении сигнала в свободном пространстве на участке «вверх»:

асв = 20lg(4π∙d11) , дБ (1.3)

где d1 - наклонная дальность на участке ЗСпер – КС, подставляется в метрах.

Протяженность (наклонная дальность) линии связи:

-------------------------------------------------------------------

d1 = √r2 + R2 - 2∙R∙r∙cos φзс.п рад ∙ cosδ1рад , км (1.4)
где R – средний географический радиус Земли (R = 6371 км), Н – высота геостационарной орбиты (Н = 35794 км),

r – радиус геостационарной орбиты:

r = R + H , км (1.5)

δ1 - относительная долгота подспутниковой точки:

δ1 = δзс.п - δкс , град (1.6)

Значения δзс.п и φзс.п подставляются для передающей ЗС, приведены в исходных данных к 1-му заданию. В формулу (1.4) значения δ1 и φзс.п подставляются в радианах:

δ1рад = δ1 ∙ π /180; φзс.п рад = φзс.п ∙ π /180 (1.7)

gпр.кс – коэффициент усиления приемной антенны КС, дБ. Чтобы его рассчитать, надо сначала определить значение gп.кс .

gп.кс – коэффициент усиления передающей антенны КС, дБ. Значение gп.кс рассчитывается, как:

gп.кс = 45 – 10 lg(а) – 10 lg(b) , дБ , (1.8)

где а и в подставляются в градусах. Значения а и в приведены в исходных данных к 1-му заданию;

gпр.кс = gп.кс – 20 lg(f1 / f2) , дБ , (1.9)

где f1, f2 – приведены в исходных данных к 1-му заданию.

Значение потерь в приемном фидере КС аф.кс.пр приведено в исходных данных к 1-му заданию.


  1. Участок «вниз»


рс.вх.зс = 10lg(Рп.кс) – аф.п.кс + gп.кс – асв↓ + gпр.зс – аф.зс.пр , дБВт , (1.10)
где аф.зс.пр - потери в приемном фидере ЗС, аф.зс.пр = -10lg(ηпр.зс), дБ. Значение ηпр.зс приведено в исходных данных к 1-му заданию;

Значение Рп.кс в ваттах приведено в исходных данных к 1-му заданию;

аф.п.кс - потери в передающем фидере КС, дБ. Значение аф.п.кс приведено в исходных данных к 1-му заданию;

gпр.зс – коэффициент усиления приемной антенны ЗС, дБ. Значение gпр.зс рассчитывается по формуле (1.11):

gпр.зс = 10lg(2Киспda2/22), дБ, (1.11)

где λ2= с/f2. Значения da, Киспи f2 приведены в исходных данных к 1-му заданию,

с = 3∙108 м/сек – скорость света, f2 подставляется в герцах, чтобы da и 2 были в одних единицах измерения.

gп.кс – коэффициент усиления передающей антенны КС, дБ. Значение gп.кс рассчитано по формуле (1.8);

асв↓ - потери при распространении сигнала в свободном пространстве на участке «вниз», дБ.

асв↓ = 20lg(4π∙d22) , дБ (1.12)

d2 - наклонная дальность на участке КС - ЗСпр, подставляется в метрах. Значение d2 определяется по (1.13) для приемной ЗС:

---------------------------------------------------------------------

d2 = √r2 + R2 - 2∙R∙r∙cos φзс.пр рад ∙ cosδ2рад , км (1.13)
где R – средний географический радиус Земли (R = 6371 км), Н – высота орбиты (Н = 35794 км), r – радиус геостационарной орбиты: r = R + H , км,

δ2 - относительная долгота подспутниковой точки:

δ2 = δзс.пр - δкс , град (1.14)

Значения δзс.пр и φзс.пр подставляются для приемной ЗС, их значения приведены в исходных данных к 1-му заданию. В формулу (1.13) значения δ2 и φзс.пр подставляются в радианах:

δ2рад = δ2 ∙ π /180; φзс.пр рад = φзс.пр ∙ π /180 (1.15)
Построение диаграммы уровней
Рассчитав все необходимые величины, можно строить диаграмму уровней. На диаграмме уровней на линии «вверх» цифрами в жёлтых прямоугольниках обозначены:

Точка 1: 10lg(Рп.зс) , дБВт

Точка 2: 10lg(Рп.зс) – аф.п.зс, дБВт

Точка 3: 10lg(Рп.зс) – аф.п.зс + gп.зс, дБВт

Точка 4: 10lg(Рп.зс) – аф.п.зс + gп.зс – асв , дБВт

Точка 5: 10lg(Рп.зс) – аф.п.зс + gп.зс – асв + gпр.кс, дБВт

Точка 6: 10lg(Рп.зс) – аф.п.зс + gп.зс – асв + gпр.кс – аф.кс.пр, дБВт

На диаграмме уровней на линии «вниз» цифрами в жёлтых прямоугольниках обозначены:

Точка 7: 10lg(Рп.кс) , дБВт

Точка 8: 10lg(Рп.кс) – аф.п.кс , дБВт

Точка 9: 10lg(Рп.кс) – аф.п.кс + gп.кс , дБВт

Точка 10: 10lg(Рп.кс) – аф.п.кс + gп.кс – асв↓ , дБВт

Точка 11: 10lg(Рп.кс) – аф.п.кс + gп.кс – асв↓ + gпр.зс , дБВт

Точка 12: 10lg(Рп.кс) – аф.п.кс + gп.кс – асв↓ + gпр.зс – аф.зс.пр , дБВт

  1. Участок «вверх»


рс.вх.кс = 10lg(Рп.зс) – аф.п.зс + gп.зс – асв + gпр.кс – аф.кс.пр , дБВт , (1.1)

=-111.85 дБВт
Уровень мощности шума на входе приемника КС:
=761.85 К
где = =290К, =0.5 дБ, = - G/ =25.4-4=25 дБ/К=389 К
=-122.04 дБВт

gп.зс = 10lg(2Киспda2/12), дБ, (1.2)
= 10.19 дБ
Участок «вниз»:

Определим уровень мощности сигнала на входе приемника КС:
=-116.28дБВт
Уровень мощности шума на входе приемника ЗС:
=-127.7 дБВт

=5.66 дБ
Линия “вверх”:

Точка 1 - p1 цзсд = 33.59 дБВт

Точка 2 - p1 цзсд - аФ пд.цзс = 25.2 – 0.5 = 33.09 дБВт

Точка 3 - pэ.1цзс = p1 цзсд - аФ пд.цзс + gпд.цзс = 33.09 + 52 = 85.09 дБВт

Точка 4 - p1 цзсд - аФ пд.цзс + gпд.цзс - Lpд↑ = 85.09 – 208.22 = -123.13 дБВт

Точка 5 - p1 цзсд - аФ пд.цзс + gпд.цзс - Lpд↑ + gпм.кс = -123.13 + 29.4 = -93.73 дБВт

Точка 6 - p1 цзсд - аФ пд.цзс + gпд.цзс - Lpд↑ + gпм.кс - аФ пм.кс = -93.73 – 0.5 = -94.23 дБВт = Pс.вх.кс

Линия “вниз”:

Точка 7 - p1 кс – 3 = 20.6 – 3 = 17.6 дБВт – вычитаем 3дБ т.к. ХЗС находится на краю ЗО

Точка 8 - p1 кс - аФ пд.кс = 17.6 – 0.5 = 17.1 дБВт

Точка 9 - pэ.1кс = p1 кс - аФ пд.кс + gпд.кс = 17.1 + 29.4 = 46.5 дБВт

Точка 10 - p1 кс - аФ пд.кс + gпд.кс - Lpд↓ = 46.5 – 212.38 = -165.88 дБВт

Точка 11 - p1 кс - аФ пд.кс + gпд.кс - Lpд↓ + gпм.хзс = -165.88 + 47.1 = -118.78 дБВт

Точка 12 - p1 кс - аФ пд.кс + gпд.кс - Lpд↓ + gпм.хзс – aф.пм.хзс = -118.78 – 0.5 = -119.28 дБВт = Pс.вх.хзс
построенной диаграммы уровней для двух участков спутниковой линии связи показан на рис.1.1.



Передающая ЗС БР Приемная ЗС

Пр

П Пр

дБВт П



80
60


3




9
40

2

1
20


8

7



0
-20
-40
-60
-80

6

5
-100


11




12
-120

4
-140
Р
10
ис.1.1. Пример построения ДУ СЛС


Контрольное задание №2 по СиСРС
Рассчитать значение минимально допустимого множителя ослабления в ТФ, ТВ и ЦФ стволах. Построить диаграмму уровней трёх стволов пролёта РРЛ с учётом рассчитанных значений vmin.

Исходные данные


Решение:

асум = асв + аф.п + аф.пр – gпд –gпр , дБ (2.1)

где аф.п - потери в передающем фидере, аф.п = -10lg(ηп.зс), дБ. Значение ηп.зс приведено в исходных данных к 1-му заданию;

аф.пр - потери в приемном фидере, аф.пр. = -10lg(ηпр.зс), дБ. Значение ηпр.зс приведено в исходных данных к 1-му заданию;

gпд = gпр – коэффициент усиления передающей и приемной антенн, дБ. Значение g рассчитывается по (2.2):

gпд = gпр = 10lg(2Киспda2/2), дБ, (2.2)

где  = с/f, с = 3∙108 м/сек – скорость света, f подставляется в герцах, чтобы

da и  были в одних единицах измерения.

Значения da и f приведены в исходных данных ко 2-му заданию;

Значение Киспприведено в исходных данных к 1-му заданию.

асв = 20lg(4∙π∙R/λ), дБ, (2.3)

где R, км - приведено в исходных данных ко 2-му заданию, в формулу (2.3) подставляется в метрах; λ в формулу (2.3) подставляется в метрах.

kтф = 10lg(Kтф) = 175,56 +10lg(Pп) – nш + 20lg(Δfк /Fв), дБ, (2.4)

где все значения приведены в исходных данных ко 2-му заданию,

значение Рп в формулу (2.4) подставляется в ваттах.

kтв = 10lg(Ктв) = 158,4 + 10lg(Pп) – nш, дБ (2.5)

где значение Рп в формулу (2.5) подставляется в ваттах, приведено в исходных данных ко 2-му заданию, значение nш приведено в исходных данных ко 2-му заданию.

vmin.тф = 44 – kтфсум, дБ , (2.6)

vmin.тв = 49 – kтвсум, дБ , (2.7)

где асум рассчитано по (2.1), используя (2.2) и (2.3).
Отношение сигнал-шум на входе реального приемника ЦРРЛ:

qвх.р = [Еб/No] + Δqвх, дБ, (2.8)

где Δqвх = 2 … 6 дБ – энергетический запас, учитывающий неидеальность тракта распространения и возможность межсимвольных искажений;

[Еб/No] приведено в исходных данных ко 2-му заданию.

Пороговый уровень сигнала на входе приемника ЦРРЛ:


рпор = qвх.р + рш.вх, дБВт, (2.9)

где рш.вх – уровень шума на входе приемника ЦРРЛ:

pш.вх = 10 lg(k Пш Т0 Ш), дБВт, (2.10)
где Т0 – температура окружающей среды, выбирается в пределах 290 … 300 К;

Пш – шумовая полоса приемника, значение приведено в исходных данных ко 2-му заданию, в формулу (2.10) подставляется в герцах.

k – постоянная Больцмана, k = 1.38∙10-23 Вт/Гц∙К;

Ш – коэффициент шума приемника в разах:

Ш = 10 0,1 nш. (2.11)

Значение nш в децибелах приведено в исходных данных ко 2-му заданию.

Далее рассчитывается vmin.цф :

vmin.цф = рпор – 10lg(Рп) + асум + Δvобр , дБ (2.12)

асум рассчитано по (2.1), используя (2.2) и (2.3);

Для ТФ-ствола АРРЛ минимально допустимый множитель ослабления определяется по формуле:

,(13)

где ;

Pк = 1 мВт – полезная мощность на выходе каждого ТФ-канала;

Pшт 0,1% = 40000 пВт – максимальная допустимая мощность тепловых шумов;

KТФ = 143 дБ – коэффициент системы для ТФ-ствола (табл. 1);

L0 – основные потери передачи в открытом пространстве;

GΣ = 2G – суммарный коэффициент усиления антенн (табл. 8);

bΣ л+п = bΣ л + bΣ п – потери в АВТ на пролете.

Основные потери передачи в открытом пространстве рассчитываются по формуле:

.(14)

Вычислим среднее значение R0 для общего числа интервалов m = 24:

R0 = L/m = 850/24 = 35,417 км.

Тогда основные потери передачи в открытом пространстве согласно (14) примут значение:

дБ.

Таблица – Коэффициенты усиления типовых антенн

Тип антенны

Диапазон частот, ГГц

1,7...2,1

3,4...3,9

5,67...6,17

7,9...8,4

АДЭ-3,5

35

40,7

44,8

-


Суммарный коэффициент усиления антенны АДЭ-3,5 в диапазоне 5,67…6,17 равен:

GΣ = 2G = 2·44,8 = 89,6 дБ.

Вычислим потери в АВТ на пролете по формуле:

bΣ л+п = bΣ л + bΣ п = 2·8,525 = 17,05 дБ.

Подставим найденные значения в формулу (13) и определим минимально допустимый множитель ослабления для ТФ-ствола:



7.2. Расчет для телевизионного ствола

Для ТВ-ствола АРРЛ минимально допустимый множитель ослабления определяется следующим образом:

,

где ;

Uрс – размах яркостного сигнала;

Uш – шумовое напряжение;

KТВ = 158 дБ – коэффициент системы для ТВ-ствола (таблица 1).

Подставим ранее полученные значения в (15) и найдем минимально допустимый множитель ослабления для ТВ-ствола:



R0 = L/m = 48/3 = 16 км.

Тогда основные потери передачи в открытом пространстве согласно (14) примут значение:

дБ.

Коэффициент усиления антенны ЦРРЛ определяется по формуле:

(16)

где D – диаметр антенны;

kисп – коэффициент использования поверхности антенны (считать kисп = 0,6).

Тогда коэффициент усиления антенны ЦРРЛ равен:

.

Для ствола ЦРРЛ запас на замирания (в дБ) при kош = 10-3 определяется по формуле:

М = Рпрм – Рс пор, (17)

Где Рс пор, дБВт – пороговая мощность сигнала, при которой соблюдается вероятность ошибки Pош≤10-3,Рпрм – мощность сигнала на входе приемника при отсутствии замираний.

Мощность сигнала на входе приемника при отсутствии замираний рассчитывается по формуле:

Рпрм = Рпд + GΣ – L0 – Lдоп – Lг, (18)

где Рпд, дБВт – мощность передатчика,

Lдоп - дополнительные потери, складывающиеся из потерь в антенных обтекателях и потреь от перепада высот приемной и предающей антенн (считать Lдоп = 1…2 дБ);Lг - потери в газах атмосферы, рассчитывается по формуле:

Рпрм = Рпд + GΣ – L0 –