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
-
Рассчитать и построить диаграмму уровней без учета дополнительных потерь для двух участков спутниковой линии связи (СЛС) -
Исходные данные:
Решение
-
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 = 10lg(2Киспda2/12), 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 , Киспи 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∙d1/λ1) , 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 ∙ cosδ1рад , 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.
-
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 = 10lg(2Киспda2/22), дБ, (1.11)
где λ2= с/f2. Значения da, Киспи 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∙d2/λ2) , 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 ∙ cosδ2рад , 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
-
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 = 10lg(2Киспda2/12), 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 = 10lg(2Киспda2/2), 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 Киспприведено 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 – kтф +асум, дБ , (2.6)
vmin.тв = 49 – kтв +асум, 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 –