Проектирование радиорелейной линии связи прямой видимости

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Выбор трассы РРЛ

2. Географическое расположение городов

3. Технико-экономическое обоснование выбора и характеристика РР аппаратуры

4. План распределения частот

5. Схема антенно-волноводного тракта с рупорно-параболической антенной

6. Разработка структурных схем РРЛ станций

7. Структурная схема системы электропитания со статическими преобразователями постоянного напряжения в переменное

8. Расчет устойчивости работы РРЛ и выбор оптимальных высот подвеса антенн

9. Расчет устойчивости с учетом резерва

10. Расчет качественных показателей РРЛ

11. Результаты расчета шумов в канале ТЧ

12. Отношение сигнала изображения к напряжению помех различного вида

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Регион, в котором планируется строительство проектируемой РРЛ имеет высокую плотность населения, развитую промышленность и сельское хозяйство.

В дальнейшем, регионы будут продолжать развиваться. Для укрепления отношений и быстрого, надежного обмена информацией между Н-Новгородом и Владимиром необходима радиорелейная линия связи.

РРЛ обеспечит жителей этих городов телефонной связью, возможностью просмотра телевизионных программ и прослушивания программ вещания, передачу других информационных потоков с высоким качеством и надежностью.

1. Выбор трассы РРЛ

При выборе трассы РРЛ предусматривается «зигзагообразность» исключающая помехи от станций, расположенных через три пролета.

Расположение на местности всех промежуточных (ПРС) и узловых (УРС) станций РРЛ выбирается исходя из технико-экономических соображений и удобства эксплуатации.

Необходимо располагать станции в местах с хорошими подъездными путями и близко расположенных к линиям электропередач. Это достигается при размещении УРС и ПРС недалеко от населенных пунктов. Следующим этапом является выбор мета расположения ПРС. В паспортных данных аппаратуры обычно задается средняя длинна пролета, которая зависит от рабочего диапазона аппаратуры, не более 50 км.

2. Географическое расположение городов

Нижний Новгород.

Климат умеренно-континентальный. Средняя температура января -12 градусов, июля +18 градусов. Осадков около 500 мм в год. Крупный транспортный узел: 6 ЖД лучей, речной порт аэропорт, метро. Население 1440,6 тыс. человек (1992 г.). Благодаря выгодному географическому положению Н. Н. приобрел значение крупного торгового и культурного центра. Современный Н. Н. - крупнейший в России центр машиностроения (70% промышленной продукции), в том числе авто- и судостроение. Действуют автомобильные заводы, судовые заводы, авиационный завод, заводы по производству разного оборудования, телевизионный завод. Развита металлургия, химическая промышленность, деревообрабатывающая промышленность, производство строительных материалов, пищевая промышленность. Близ Нижнего Новгорода Горьковская ГЭС на Волге, Балахинская ГРЭС и теплоэлектроцентрали. Газопроводы от Саратова и Миннабаева, нефтепровод из Альметьевска. В городе много высших и средних учебных заведений.

Владимир.

Является центром Владимирской области. Климат умеренно-континентальный. Средняя температура января -11 градусов, июля +18,5 градусов. Осадков около 500 мм в год. Узел автомобильных и железнодорожных дорог на Москву, Нижний Новгород, Рязань. Есть аэропорт. Население 356 тыс. человек (1992 г.). Владимир - один из крупнейших русских городов. Основан в 1108 г. как крепость князем Владимиром Всеволодовичем Мономахом. Современный Владимир - крупный промышленный и научный центр. В городе свыше пятидесяти промышленных предприятий. Ведущие отрасли промышленности - машиностроение, химическая, легкая, пищевая. Развито образование. В городе работают театры, концертные залы, музеи и другие культурные заведения. Владимир - это популярный туристический центр.

Трасса Н-Новгород - Владимир изображена на рисунке 1.

Общая протяженность 246 км.

3. Технико-экономическое обоснование выбора и характеристика РР аппаратуры

Выбор типа РР аппаратуры, принимаемой на проектируемой линии, обуславливается заданным количеством телефонных и телевизионных каналов, длинной линии и технико-экономическими показателями.

Для 900 телефонных каналов и одного телевизионного выбираем аппаратуру «Курс - 4».

Некоторые технические характеристики «Курс - 4»:

· диапазон частот: (3,4-3,9) МГц;

· число стволов: 4или 8 дуплексных;

· схема резервирования: 3 + 1;

· число телефонных каналов в стволе: 500;

мощность передачи: 0,5 Вт;

4. План распределения частот

частота радиорелейный связь антенна

Прием и передача СВЧ сигнала на РРЛ станции производится на различных частотах во избежание возникновения паразитных связей между входом приемника и выходом передатчика, и между приемопередающими антеннами. Следовательно, для передачи сигналов по одному радиостволу в одном направлении необходимо в одном направлении необходимо использовать две частоты, а для передачи в обратном - либо те же две частоты (двухчастотный ПРЧ), либо две другие (4-х частотный ПРЧ).

Двухчастотная система экономична с точки зрения использования полосы частот, выделяемой для РРЛ в заданном диапазоне, но требует повышенных защитных средств антенны от принимаемых сигналов с обратного направления. При 2ЧПРЧ используется РПА, осесимметричные антенны и д.р., имеющие защитное действие -60 -70 дБ.

Во всех современных РРЛ применяются ПРЧ в которых рабочая полоса частот разбита пополам. В одной половине - все частоты приема, а в другой - передачи.

Аппаратура «Курс - 4» работает по планам частот (рис. 2).

Таблица для плана распределения частот для системы «Курс - 4».

Таблица 1.

Номер ствола	Частота, МГц	Вид информации
2 4 6 8	3450,5 3506,5 3562,5 3618,5	ТФ ТФ ТВ ГР
2' 4` 6` 8`	3716,5 3772,5 3828,5 3884,5	ТФ ТФ ТВ ГР

Все рабочие стволы системы «Курс - 4» пригодны как для передачи сигналов многоканальной телефонии, так и сигналов черно-белого или цветного телевидения, сигналов звукового сопровождения и радиовещания.

Сигналы служебной связи передаются по телефонному стволу ниже спектра многоканальной телефонии в нашем случае выбираем аппаратуру МСП «К - 1020» (полоса частот (312… 4636) - кГц, число каналов - 1020).

Покажем спектры передаваемых сигналов (Рис. 3)

Система резервирования: (3 + 1) - для четырехствольной системы.

Принята поучастковая система резервирования.

Сигналы служебной связи передаются по телефонному стволу ниже сигналов многоканальной телефонии. Система СС организует:

· один РРС канал для связи со всеми ПРС на участке между двумя УРС;

· два канала ПСС1 и ПСС2 для связи между всеми УРС и ОРС;

· один канал ПСС3 для прямой связи между смежными УРС;

· один канал для передачи сигналов резервирования;

· один канал для передачи сигналов телеобслуживания.

В целях упрощения и удешевления аппаратуры на ПРС не вводят устройства, обеспечивающие передачу и прием сигналов ТО по резервным стволам. Высокая надежность принимаемой информации о состоянии обслуживаемых ПРС достигается за счет того, что сигналы аварии и телесигнализации вводятся на ПРС одновременно в оба направления связи и принимаются обеими УРС участка.

Особенностью системы КУРС - 4 является то, что непрерывно передаваемый по стволам пилот-сигнал отсутствует. На входах всех приемников имеется заменяющий генератор, который включается каждый раз, когда на вход приходит сигнал ниже некоторого уровня.

Принятая беспилотная система резервирования имеет следующие преимущества: в рабочем режиме ствол не загружается пилот сигналом; на линиях большой протяженности в ТВ-стволах не возникает проблемы поддержания уровня пилот-сигнала в заданных приделах.

РСС - телефонный канал районной служебной связи, для связи всех промежуточных станций на участке между двумя узловыми станциями.

ПСС - телефонные каналы постанционной служебной связи, для связи узловых и оконечных станций

МСС - канал магистральной служебной связи

ТО - каналы для передачи сигналов телеобслуживания

ТУ - сигналы телеуправления

ТС - телесигнализация

ОС - оповестительная сигнализация

АС - канал для передачи обратных аварийных сигналов

Рисунок 8. Схема организации каналов служебной связи.

5. Схема антенно-волноводного тракта с рупорно-параболической антенной

6. Разработка структурных схем РРЛ станций

В системе КУРС - 4 имеются отдельные ВЧ стойки передатчиков (ПРД) и приемников (ПРМ), каждая из которых имеет по 4 ПРД (ПРЛ). Унифицированная оконечная стойка (СО) содержит 4 комплекта модемов имеющих свою схему резервирования 3 + 1. Стойка резервирования стволов (РС) предназначена для автокоммутации любого из рабочих стволов на резервный и обратно. Стойка обслуживания узловой РРС (ОУРС) содержит каналообразующую аппаратуру служебных каналов РРС. И канала телеобслуживания УРС (ОРС). Стойка обслуживания промежуточной станции (ОПРС) содержит каналообразующую аппаратуру каналов РСС и телеобслуживания ПРС и аппаратуру выделения сигналов ТВ программы и программ вещания.

Пульт служебной связи и контроля (ССК) содержит каналообразующую аппаратуру служебных каналов ПСС1, ПСС2, ПСС3, ПВУ и коммутирующие устройства, а так же коммутационные устройства всех служебных каналов и контрольно-измерительную и коммутационную аппаратуру для контроля качества канала ТВ и вещания.

Стойка распределения постоянного тока (РПТ) содержит автоматы, через которые осуществляется подача электропитания на отдельные стойки станции, а так же дистанционные переключатели.

7. Структурная схема ОРС системы «Курс - 4»



Комплектация радиотехнического оборудования станций на аппаратуре КУРС - 4 при организации на РРЛ Н. Новгород - Владимир четырех ствольного варианта.



7. Структурная схема системы электропитания со статическими преобразователями постоянного напряжения в переменное

Рис. 7 Структурная схема системы электропитания.

Схемы с аккумуляторными батареями применяют в радиорелейных системах, в которых блоки питания аппаратуры рассчитана на подключение к источникам постоянного тока, например, КУРС. В схеме предусмотрены вводы от двух ЛЭП, а также две дизель-генераторных установки и несколько выпрямительных устройств. Дублирование основных элементов повышает надежность схемы. Устройство автоматической коммутации и защиты аккумуляторных батарей КЗБ при работе в нормальных условиях подает напряжение питание +24 В к стойке распределения постоянного тока РПТ, также напряжение для подзарядки аккумуляторных батарей основной АБ1 и дополнительной АБ2. Стойка РПТ содержит автоматы, через которые напряжение электропитания поступает на отдельные стойки, а так же устройства для дистанционного включения этих автоматов.

13. Расчет устойчивости работы РРЛ и выбор оптимальных высот подвеса антенн

Рассчитаем устойчивость связи в первом пролете.

Рассчитаем нулевой относительный уровень по формуле:

, где r_З = 6370км.

В таблице N2 приведен расчет НОУ.

Таблица N2

К	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
	0	3,8	7,6	11,4	15,2	19	22,8	26,6	30,4	34,2	38
	0	0,01	0,018	0,024	0,027	0,028	0,027	0,024	0,018	0,01	0

Профиль проема приведен на рисунке N 10.

Наивысшая точка первого пролета R_max=24км. Найдем величину просвета:

- длинна волны (0,082м),

K - относительный коэффициент препятствия:

Рассчитаем приращение за счет рефракции:

Тогда получим H(0):

Определим значение относительного просвета при средней рефракции:

.

- значит пролет открытый.

Теперь можно найти высоты подвеса антенн. От наивысшей точки проема откладываем в верх H(0). Получаем:

высоты подвеса: h1 = 46м, h2 = 46м;

Определим значение затухания в антенно-волноводном тракте при использовании антенны РПА:

Получаем:

Рассчитаем КПД:

Рассчитаем минимальный множитель ослабления для телефонии:

- потери в тракте распространения радиоволн.

- коэффициент усиления антенны.

Тогда минимальный множитель для телефонии:

, дБ

Для телевидения расчет аналогичный:



Тогда:

Для дальнейших расчетов берем большее значение

Расчет устойчивости проводится по формуле:

Определим вспомогательный параметр А:

Получим:

Для нахождения необходимо рассчитать параметр :

,

;

Получаем:

Зная и по графику определяем :

;

;

;

;

Тогда получаем, что:

Находим :

Определяем по графику :

Определим по формуле:



Зная и , определяется по графику

тогда .

Определим :

Определим по формуле:



По графику определяем t = 10%.

Тогда:

Выполненный расчет показывает, что при Н(0)=8,86 уровень шума не превышает нормы. Теперь мы будем уменьшать Н(0) и повторять расчет.

Проведем аналогичные расчеты для значений Н(0) -0, 5, -10 м и т.д. Сведем их в таблицу N3.

Таблица N3.

	Н(0)	5	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30
	-810-8	-810-8	-810-8	-810-8	-810-8	-810-8	-810-8	-810-8	-810-8
	510-8	510-8	510-8	510-8	510-8	510-8	510-8	510-8	510-8
	0,63	0,63	0,63	0,63	0,63	0,63	0,63	0,63	0,63
	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
	-34,21	0,25	-34,21	-34,21	-34,21	-34,21	-34,21	-34,21	-34,21
	1,91	1,91	1,91	1,91	1,91	1,91	1,91	1,91	1,91
	-2,6	-2,6	-2,6	-2,6	-2,6	-2,6	-2,6	-2,6	-2,6
	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6
	6,7	6,7	6,7	6,7	6,7	6,7	6,7	6,7	6,7
	1	0,75	0,43	0,11	-0,21	-0,53	-0,85	-1,18	-1,5
	13,3	12,38	11,19	10,01	8,83	7,6	6,46	5,2	4,06
	0	0	0	0	0	0	0	0,00001	0,002
	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Д
Ф
	0	0	0	0	0	0	0	0	0
	0,00121	0,00121	0,00121	0,00121	0,00121	0,00121	0,00121	0,00121	0,00121
	0,00121	0,00121	0,00121	0,00121	0,00121	0,00121	0,00121	0,00122	0,00321
Норма	0,00152	0,00152	0,00152	0,00152	0,00152	0,00152	0,00152	0,00152	0,00152

Для выбранного значения Н(0) (- 25) необходимо определить величину множителя ослабления для 20% времени по известным значениям параметра и относительной величиной просвета для 20% времени .

Для выполнения условий работы РРЛ на 20% времени необходимо, чтобы .

Находим по формуле:

;

;

;

.

По графику определяем

;

Норма не выполняется.

В таком случае увеличиваем значение Н(0).

Норма выполняется для Н(0) = 5 м:

тогда:

;

Норма выполняется.

Для второго пролета расчет аналогичен.

Результаты расчета нулевого относительного уровня приведен в таблице:

Таблица N4

К	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
	0	3,4	6,8	10,2	13,6	17	20,4	23,8	27,2	30,6	34
	0	8	14,5	20	22	22,7	22	20	14,5	8	0

Профиль проема приведен на рисунке N 11.

Наивысшая точка пролета R_max=23,8км.

Величину просвета:

Приращение за счет рефракции:

Тогда получим H(0):

Основываясь на рисунке, выберем высоты подвеса антенн: h1=34 м, h2=34 м.

Значение затухания в антенно-волноводном тракте:

КПД: ;

Минимальный множитель ослабления для телефонии:

Для телевидения расчет аналогичный:

Для дальнейших расчетов берем большее значение:

Расчет устойчивости:

;

;

По графику определяем :

;

;

;

Находим :

Определяем по графику :

Определим :

Зная и , определяется по графику

тогда .

Определим :

Определим :

По графику определяем t = 7%

Тогда:

Данный расчет показывает, что при Н(0) =9,14 значение множителя ослабления не выходит за норму, поэтому будем уменьшать Н(0) и найдем, таким образом, оптимальное значение.

Проведем аналогичные расчеты для значений Н(0) 0, - 5 м и т.д. Сведем их в таблицу N3.

Таблица N3.

	Н(0)	5	0	-5	-10	-15
	-810-8	-810-8	-810-8	-810-8	-810-8	-810-8
	510-8	510-8	510-8	510-8	510-8	510-8
	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7
	0,54	0,54	0,54	0,54	0,54	0,54
	-35,66	-35,66	-35,66	-35,66	-35,66	-35,66
	1,07	1,07	1,07	1,07	1,07	1,07
	-1,6	-1,6	-1,6	-1,6	-1,6	-1,6
	1,99	1,99	1,99	1,99	1,99	1,99
	4,86	4,86	4,86	4,86	4,86	4,86
	1	0,7	0,35	-0,01	-0,37	-0,72
	11,95	10,57	8,96	7,31	5,65	4,04
	0	0	0	0	0	0,003
	2,01
	1
	0
Д
Ф
	0	0	0	0	0	0
	0,0006	0,0006	0,0006	0,0006	0,0006	0,0006
	0,0006	0,0006	0,0006	0,0006	0,0006	0,0036
Норма	0,00136	0,00136	0,00136	0,00136	0,00136	0,00136

Для выбранного значения Н(0) = -10 необходимо определить величину множителя ослабления для 20% времени по известным значениям параметра и относительной величиной просвета для 20% времени .

Для выполнения условий работы РРЛ на 20%времени необходимо, чтобы .

Находим :

;

;

;

.

Получаем, что:

По графику определяем

;

Норма не выполняется.

В таком случае увеличиваем значение Н(0).

Норма выполняется для Н(0) = 5 м;

тогда:

;

Норма выполняется.

14. Расчет устойчивости с учетом резерва

В большинстве случаев в радиорелейной аппаратуре используется по участковое резервирование. При возникновении на одном из пролетов глубоких замираний сигнала, когда , а на выходе канала ТЧ переходит переключение с рабочего ствола на резервный УРС, ОРС. При этом для одного участка резервирования:

, где

К - число пролетов на участке резервирования;

К + 1 - система резервирования, у нас: 3 + 1.

- разнос частот рабочего и резервного стволов ().

- эмпирический коэффициент, учитывающий статическую зависимость замираний на разнесенных участках. Где m - число пролетов на участке резервирования; m = 4.

;

Для первого типа пролетов , так как m=5;

Для второго типа пролетов получаем: , так как m=4;

Получаем:

Рассчитаю норму:. Видно, что норма выполняется.

15. Расчет качественных показателей РРЛ

К₂ = 4,18*10^-5; К₃ = 3,97*10^-6 - коэффициенты нелинейных искажений по второй и третьей гармоникам.

; - коэффициенты, учитывающие перераспределение шумов по групповому спектру при введении предискажений. и определяем по графику.

- мощность тепловых шумов модема.

;

- девиация частоты на один канал;

; - коэффициенты разложения характеристики ТВ3 тракта при первой и второй степенями расстройки.

пВт;



n = - коэффициент шума приемника;

Т = 293 К - абсолютная температура;

К = 1,38*10^-23 Вт/Гц - постоянная Больцмана;

Вт

Вт - мощность передатчика

G_N = G_ПР = 8912 раз - коэффициент усиления антенн.

- КПД АВТ в разах

;

;

м;

1: Вт;

2: Вт;

Тогда получаем:

1: пВт;

2: пВт;

- мощность шумов, вносимых АВТ, пВт.

пВт;

, пВт

Тогда получаем:

,

пВт

, пВт.

Значит 938 пВт

Т. е. Норма выполняется.

11. Результаты расчета шумов в канале ТЧ

Тип антенны - РПА - 2П -2;

Число каналов ТФ - 1000;

Длинна проектируемой РРЛ - 246 км;

Число пролетов - 9;

Мощность многоканального сообщения -50,12пВт;

Мощность передатчика - 0,5 Вт;

Коэффициент шума приемника - 9дБ;

Длинна волны - 0,082 м

Коэффициент усиления антенны - 39,5дБ;

Верхняя частота группового спектра - 2480 МГц;

Нижняя частота группового спектра - 312 МГц;

Девиация частоты - 200 Гц;

Суммарная мощность шумов АВТ - 5,5 пВт;

Мощность тепловых шумов гетеродина - 1,18пВт

Мощность тепловых шумов модема - 70 пВт

К_2К = 4,18*10^-5

К_3К = 3,97*10^-6

1,3*10^-17

2,46*10^-23

Результаты расчета мощности шумов без предъискажений (таблица 5).

Таблица 5.

, кГц	, пВт	, пВт	, пВт	, пВт
312	2,0683102	4,906010	2,394110	5,1433102
849	2,0432102	7,663910	1,7937102	6,9483102
1386	4,7254102	1,2626102	4,7930102	1,3126103
1923	1,9190102	1,8734102	9,2373102	1,5375103
2460	1,8008102	1,5127103	1,5121103	2,1564103

Результаты расчета мощности шумов с предъискажениями (таблица 6).

Таблица 6.

, кГц	, пВт	, пВт	, пВт	, пВт
312	2,8861102	6,270310	5,985310	6,4566102
849	2,4199102	1,4539102	3,7668102	9,9856102
1386	2,0218102	1,6330102	6,2309102	1,2231103
1923	1,7903102	1,2854102	6,4661102	1,1887103
2460	1,6538102	9,730310	6,0506102	1,1022103

, пВт.

12. Отношение сигнала изображения к напряжению помех различного вида

Согласно рекомендациям МККР для линии длинной 2500 км отношение сигнала изображения к визометрическому шуму, измеренному прибором с временем интеграции 1 секунда, для более чем 20 % времени любого месяца не должно падать ниже 57 дБ.

Для линии протяженностью Lкм норма на отношение сигнала изображения к помехам различного вида выражается так:

дБ

, дБ

Шумы в канале передачи изображения телевидения:

где m' = 4 - число комплектов модуляторов и демодуляторов.

N = 6 - число пролетов на линии.

- отношение визометрического напряжения шума, вносимого одним комплектом модулятора и демодулятора, к напряжению сигнала изображения.

Для КУРС - 4: , дБ;

;

;

- отношение визометрического напряжения шума, вносимого гетеродинным трактом одного пролета линии, к напряжению сигнала изображения.

Для КУРС - 4: , дБ;

;

;

- отношение визометрического напряжения шума, вносимого i-м пролетом линии, к напряжению сигнала изображения.

;

,

,

,

,

,

Итак,

Заключение.

В данном курсовом проекте, мы проектировали РРЛ прямой видимости между городами Н. Новгород - Владимир, для условий максимально приближенных к реальности.

В ходе работы над проектом ознакомились со многими принципами и тонкостями проектирования РРЛ. Изучили методику выбора трассы РРЛ, наиболее оптимальные варианты ее прохождения по местности.

Список используемой литературы

1. Маковеева М.М. Радиорелейные линии связи. - М.: Связь, 1988 г. - 309 с.

2. Мордухович Л.Г. Системы радиосвязи. - М.: Связь, 1987 г. - 190 с.

3. Бородич С.В. Справочник по радиорелейной связи. -М.: Связь, 1981 г. - 310 с.

4. Тимищенко М.Г. Проектирование радиорелейных линий. -М.: Связь, 1976 г. 236 с.

Размещено на Allbest.ru