Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

Курсовой проект

по дисциплине "Спутниковые и радиорелейные системы передачи"

Выполнил: студент группы МДТ

Маглицкий Б.Н.

Новосибирск 2011

Содержание

Задание на курсовой проект

1. Определение числа пролетов ЦРРЛ, расчет их длины, структурная схема радиорелейной линии

2. Краткая характеристика используемой аппаратуры

3. Структурная схема оконечной станции ЦРРЛ

4. Оптимальные высоты подвеса антенн на пролетах ЦРРЛ

4.1 Построение профиля пролёта

4.2 Расчёт высот подвеса антенн для относительного просвета, равного единице

4.3 Расчёт коэффициента полезного действия антенно-фидерного тракта

4.4 Расчёт минимально-допустимого множителя ослабления

4.5 Расчёт устойчивости связи на пролёте

4.6 Ожидаемая величина процента времени

4.7 Расчет устойчивости связи на ЦРРЛ с учетом резервирования

4.8 Оптимизация высот подвеса антенн на пролетах ЦРРЛ

Заключение

Литература

Задание на курсовой проект

1. Определить число пролетов ЦРРЛ, рассчитать их длины, составить структурную схему радиорелейной линии.

2. Привести краткую характеристику используемой аппаратуры.

3. Разработать структурную схему оконечной станции ЦРРЛ.

4. Определить оптимальные высоты подвеса антенн на пролетах ЦРРЛ.

5. Определить нормируемое значение устойчивости связи на ЦРРЛ и сравнить его с расчетной величиной.

6. Рассчитать устойчивость связи с учетом конфигурации системы.

Сделать соответствующие выводы.

Исходные данные:

Тип аппаратуры - "Эриком - 43"

Конфигурация системы: (1 + 0);

Число рабочих стволов - 1;

Скорость передачи информации в одном стволе - 8448 кбит/с;

Длина ЦРРЛ - 28 км;

Длина пролета R0 - 5 км;

Значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости тропосферы : - 6,5•10-8 1/м;

Стандартное отклонение градиента : 8•10-8 1/м;

Номер климатического района - 3;

Высотные отметки точек профиля пролета приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Высотные отметки профиля пролета.

Относительная координата	0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Высота, м	74	50	61	74	74	74	74	65	52	61	85

1. Определение числа пролетов ЦРРЛ, расчет их длины, структурная схема радиорелейной линии

Определяем общее число пролетов на магистрали:

; (5.1[3]),

где Lмаг - общая длина ЦРРЛ; Lпрол - длина пролета.

Подставляя числовые значения в (5.1[3]), найдем :

Согласно исходным данным, максимальная длина одного пролета должна быть равной R0=5км, соответственно в нашем случае получится пять пролетов по 5км и один укороченный пролет, равный 3км.

Составляем структурную схему магистрали (рис.1):

Рис 1. Структурная схема ЦРРЛ.

Таким образом, проектируемая линия включает в себя две оконечные станции и пять промежуточных. Количество пролетов на линии - 6. Оконечные станции обычно располагаются в населенных пунктах, промежуточные станции располагаются вдоль автомобильных или железных дорог для обеспечения удобного подъезда к станциям.

2. Краткая характеристика используемой аппаратуры

Цифровые радиорелейные станции "Эриком-43" работающие в диапазоне частот 42,5 ч 43,5 ГГц, предназначены для организации одноствольных однопролетных радиорелейных трактов на городских, сельских, абонентских и ведомственных сетях связи. В сочетании с различными типами каналообразующего и коммутационного оборудования РРС "Эриком" обеспечивает следующие функциональные возможности:

· организация межстанционных соединительных линий для АТС различных типов;

· организация линий удаленных абонентов;

· организация каналов передачи дискретной (цифровой) информации, в том числе общих каналов сигнализации;

· организация передачи данных;

· передача сигналов вторичной аналоговой группы каналов по цифровому тракту с добавлением тридцати каналов первичной ЦСП;

· организация каналов звукового вещания.

Местный и дистанционный контроль исправности оборудования, локализация неисправностей, измерение достоверности передачи информации обеспечивается системами обслуживания и сигнализации каналообразующей аппаратуры. Радиорелейные станции "Эриком" работают на сетях связи совместно с любыми типами каналообразующего и коммутационного оборудования, обеспечивающего стандартный стык в соответствии с Рекомендацией G. 703 МСЭ-Р. Параметры аппаратуры приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Основные технические параметры аппаратуры "Эриком - 43".

Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Значение
Диапазон частот	-	ГГц	42,5-43,5
Максимальная длина пролета	Lпрол	км	5
Скорость передачи информации	-	Мбит/с	8,448
Количество телефонных каналов в одном стволе	-	-	120
Мощность сигнала на выходе передатчика	РПД	дБВт	-14
Разнос частот между стволами	-	МГц	80
Пороговый уровень принимаемого сигнала на входе приемника при скорости передачи 8,448 МБит/с	РПОР	дБВт	-107
Конфигурация системы	-	-	1 + 0
Диаметр антенны	ПА - параболическая антенна	м	0,35
Коэффициент усиления антенны, не менее	К	-	40
Потребляемая мощность	Р	Вт	30
Напряжение источника питания	U	В	-60
Температура окружающей среды	t	°С	-50 ч +50

В данном курсовом проекте применяется двухчастотный план распределения частот с разнесением частот приема и передачи. Широкое развитие информационных радиосетей заставляет строго регламентировать использование рабочих частот в выделенных диапазонах волн. Двухчастотная система экономична с точки зрения использования полосы частот, выделенной для организации радиорелейной связи, но требует применения антенн с хорошими защитными свойствами от приема и передачи сигналов с боковых и обратных направлений. В диапазонах частот выше 10 ГГц широко применяются параболические антенны улучшенного исполнения с дополнительными экранами (воротниками), позволяющими достичь требуемых показателей. Такая система применяется обычно на РРЛ большой и средней емкости.



Рис 2. План распределения частот для РРЛ диапазона 42,7-43,7 ГГц.

На рис.2 показан пример плана распределения рабочих частот для системы РРЛ Эриком-43, работающей в диапазоне 42,7-43,7 ГГц в соответствии с Рекомендациями МСЭ-Р серии F 387.

3. Структурная схема оконечной станции ЦРРЛ

радиорелейный диапазон тракт абонент

На рис. 3 показана структурная схема оконечной станции ЦРРЛ. На оконечной станции линейный цифровой сигнал ЛЦС в коде стыка (например, HDB-3) поступает на вход устройства сопряжения УС, задачей которого является преобразование ЛЦС к виду, удобному для передачи по РРЛ. В модуляторе МД производится модуляция сигнала промежуточной частоты по одному из параметров (частота, фаза, либо амплитуда и фаза). Про модулированный сигнал ПЧ в передатчике ПД переносится в рабочую область частот, усиливается и затем излучается антенной. Передатчики и приемники выполняют по таким же схемам, как и для аналоговых РРЛ. В обратном направлении сигнал, принятый антенной, усиливается и переносится на ПЧ в приемнике ПР. Затем с выхода демодулятора ДМ цифровой сигнал подается на устройство сопряжения, где формируется линейный цифровой сигнал.

Рис 3. Структурная схема оконечной станции ЦРРЛ.

4. Оптимальные высоты подвеса антенн на пролетах ЦРРЛ

4.1 Построение профиля пролёта

Расчеты производим для самого длинного пролета заданной ЦРРЛ.

Рассчитаем условный нулевой уровень (УНУ) по формуле:

; (4.1[2]),

где R0 - длина пролета, равна 5 км;

Rз - геометрический радиус земли (6370 км);

Ki - текущая относительная координата заданной точки (из табл.1, где

Ki = 0,0; 0,1; …. 1,0).

Для Ki = 0,5 имеем:

Рассчитываем профиль интервала по формуле:

; (стр.46[3])

Результаты расчетов занесем в таблицу 3. По результатам расчетов построим профиль пролета, рис.4

Таблица 3 - Результаты расчета профиля пролета.

Ki	0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Ri	0,0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
y1	0,0	0,176	0,313	0,412	0,47	0,49	0,47	0,412	0,313	0,176	0,0
y2	74	50	61	74	74	74	74	65	52	61	85
y	74	50,176	61,313	74,412	74,47	74,49	74,47	65,412	52,313	61,176	85

4.2 Расчёт высот подвеса антенн для относительного просвета, равного единице

Определим величину просвета без учёта рефракции радиоволн:

; (4.2[2]),

где H(0) - величина просвета без учёта рефракции радиоволн;

H0 - критический просвет, определяемый как:

; (9.27[1]),

где R0 - длина пролета, равна 5000 м;

KТР - относительная координата наивысшей точки профиля пролета, КТР = 0,5 исходя из профиля пролета;

- рабочая длина волны, определяемая как:

; (13.58[7]),

где с = 3•108 м/с - скорость света; (стр.242[5]);

f = 43•109 Гц - рабочая частота для аппаратуры "Эриком-43"; (табл.4[2]).

- приращение просвета, обусловленное явлением рефракции:

; (4.4[2]),

где - среднее значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости тропосферы, 1/м (= - 6,5•10-8 1/м).

Итак, просвет равен:

Произведем необходимые построения (рис.4) и графическим методом найдем высоты подвеса антенн h1 и h2.

Однако, проведя прямую линию точки С и D (на рис.4 изображена зеленым цветом) на расстоянии, равном H(0) от наивысшей точки профиля, получим значения высот ниже расположения станции (точки А и В), т.е. к примеру будем считать, что точка А (ОРС-1), а точка В (ПРС-1) и исходя из рисунка видно, что между этими точками прямая видимость (смотрите линию изображенную красным цветом), следовательно, необходимости в подъеме антенн нет. Реальная высота от наивысшей точки профиля при нулевом подъеме антенн получилась равной около 4м.



Рис 4. Профиль пролета.

4.3 Расчёт коэффициента полезного действия антенно-фидерного тракта

Произведем расчет КПД антенно - фидерного тракта по формуле:

[2],

где общ - общее затухание тракта, складывающееся из затухания сосредоточенных элементов (принять равным 3 дБ), и затухания волновода. Затухание волновода находят, зная длину волновода (принять равной высоте подвеса антенн) и погонное затухание волновода (принять равным 0,05дБ/м).

Общее затухание АФТ одной станции составляет:

дБ

Отсюда КПД антенно - фидерного тракта:

4.4 Расчёт минимально-допустимого множителя ослабления

Расчет минимально допустимого множителя ослабления VМИН производят по формуле:

дБ; (4.5[2]),

где Рпор - пороговая мощность сигнала на входе приемника, Рпор = - 107 дБВт;

Рпд - мощность сигнала на выходе передатчика, Рпд = - 14 дБВт;

W0 - затухание сигнала в свободном пространстве, дБВт, определяемое как:

, дБВт; (9.5[5])

Подставляя числовые значения в (9.5[5]) определим W0:

дБ

Gпд, Gпр - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн, величина G рассчитывается по формуле:

дБ; (4.7[2]),

где S - площадь раскрыва антенны

; (стр.48[3])

л - длина волны ( = 6,977•10-3м);

К 1 - коэффициент использования поверхности раскрыва (апертуры) антенны. В расчетах примем К 1 = 0,6 [2].

Теперь, подставив числовые значения в (4.7[2]) вычислим G:

дБ

Отсюда минимально допустимый множитель ослабления равен:

дБ

4.5 Расчёт устойчивости связи на пролёте

Суммарная устойчивость связи на пролете РРЛ характеризуется суммарным процентом времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально допустимого и определяется по формуле:

; (4.8[2]),

где процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально допустимого за счет экранирующего действия препятствий;

процент времени, в течение которого множитель ослабления, обусловленный интерференцией прямой волны и волн, отраженных поверхности Земли, меньше VМИН за счет попадания точки приема в области n-ного интерференционного минимума;

процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше VМИН за счет интерференции прямой и волн, отраженных от слоистых неоднородностей тропосферы;

процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше VМИН за счет потерь энергии радиоволн в различного рода осадках (дождь, снег, туман и т.п.).

Расчёт составляющей Т 0(VМИН):

Величина Т 0 (VМИН) зависит от протяженности интервала, длины волны, величины просвета, рельефа местности. На пролетах длиной менее 50 км, когда препятствия на трассе удовлетворительно аппроксимируются выпуклой сферой, расчет Т 0 (VМИН) проводят по профилям, построенным при g = 0.

При этом Т 0 (VМИН) определяется в зависимости от параметра, который определяется по формуле:

Ш = 2,31А[Р() - Р(g0)]; (4.9[2]),

где

Параметр А рассчитывается как:

; (3.18[3]),

где у = 8•10-81/м - стандартное отклонение вертикального градиента диэлектрической проницаемости для климатического района № 3;

- средняя длина волны;

R0 - длина пролета, R0 = 5 · 103 м;

КТР - относительная координата наивысшей точки профиля, КТР = 0,5.

Р() - относительный просвет на пролете при g = . Вычисляется по формуле(4.10[2]):

.

- относительный просвет на интервале, при котором V = Vмин, определяется в зависимости от параметра , который найдём по формуле (9.44[1]):

, где

; (стр.50[3])

Определим Р(g0) из графика на рис.1[2]:

При Vмин = - 37,875 дБ и µ = 1,794

Р(g0) = -2,8

Теперь, подставляя числовые значения в (4.9[2]) определим Ш:

Ш = 2,31•5,906[1 - (-2,8)] = 51,843

Так как параметр пси больше чем 6, то составляющая, обусловленная экранирующим действием препятствий, равна 0.

Расчёт составляющей :

В общем случае величина определяется как:

; (5.8[3])

По рис.3[2] определяем:

При Р() =1 и А = 5,906, а Ф = 1 (согласно методическим указаниям),в такой ситуации замираний за счет интерференции волн отраженных от земной поверхности и прямой волны, нет.

Расчёт составляющей :

Величину определим по соотношению:

; (5.9[3]),

где - параметр, учитывающий вероятность возникновения многолучевых замираний, обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с перепадом диэлектрической проницаемости воздуха(?е).

Значения представляются в % и определяются как:

; (5.10[3]),

где Q - климатический коэффициент. В расчетах полагаем Q = 1;

R0 - длина пролета, R0 = 5 км;

f0 - рабочая частота, f0 = 43 ГГц.

Далее, подставив полученные значения в (5.9[3]), вычислим :

Расчёт составляющей :

Величина Тд(Vмин) учитывается на ЦРРЛ, работающих на частотах выше 8 ГГц. По графику рис. 4, 5, 6 [2] определим минимально-допустимую интенсивность дождей Iдоп от величины Vмин:

Iдоп (Vмин) = 175 мм/час.

По графику рис. 7 [2] в зависимости от значения Iдоп определим

Tд(Vмин) = 0,003%.

Суммарный процент времени замираний на пролете равен:

; (4.8[2])

4.6 Ожидаемая величина процента времени

Ожидаемая величина процента времени, в течение которого не выполняется норма на устойчивость связи на всей ЦРРЛ, рассчитывается по формуле:

; (5.11[3]),

где n - число пролетов на линии. Согласно методических указаний устойчивость связи на всех пролетах одинакова.

В итоге:

Согласно табл.6[2] методических указаний ТДОП (VМИН) = 0,01%.

ТОЖ (VМИН) > ТДОП(VМИН),

т.е. норма на устойчивость связи для всей ЦРРЛ не выполняется.

4.7 Расчет устойчивости связи на ЦРРЛ с учетом резервирования

В случае поучастковой системы резервирования неустойчивость связи на ЦРРЛ в пределах одного участка резервирования может быть рассчитана:

; (4.16[2])

где К - число пролетов на участке резервирования, К=1;

l - число рабочих стволов на ЦРРЛ, l=1;

Cf - поправочный коэффициент, учитывающий корреляцию разнесенных сигналов, Cf =1.

Анализируя полученный результат, приходим к выводу, что при выбранном значении Н(0) требование на устойчивость связи на ЦРРЛ не выполняется, т.к.ТУЧ(VМИН) > ТДОП(VМИН)

Данный результат обусловлен тем, что на частотах выше 11 ГГц существенный вклад в ТУЧ(VМИН) вносит составляющая ТД (VМИН), величина которой зависит от длины пролета и рабочего диапазона частот.

4.8 Оптимизация высот подвеса антенн на пролетах ЦРРЛ

Таблица 4 - Результаты оптимизации высот подвеса антенн

Величина Н(0), м Параметр	Н(0) = 4 (мин. возможная)	Н(0)=8	Н(0)=12	Н(0)=16
Р(), ед	2,4	4,7	7,1	9,4
H, м	4	8	12	16
общ, дБ	3,2	3,4	3,6	3,8
, дБ	-38,42	-38,4	-38,38	-38,36
Ш	26	57,4	90,3	121,7
,%	0	0	0	0
f [Р(), A]	0	0	0	0
,%	0	0	0	0
	2,89	2,89	2,89	2,89
, %	5,9•10-8	6,1•10-8	6,1•10-8	6,2•10-8
J, мм/час	181	180	179	178
,%	0,003	0,003	0,003	0,003
,%	0,003	0,003	0,003	0,003
, %	0,02	0,02	0,02	0,02

Заключение

Норма на устойчивость связи для заданной трассы РРЛ не выполняется. Для выполнения нормы на устойчивость связи необходимо уменьшить длину пролета (но она и так невелика) или частоту сигнала, или уменьшить и длину пролета и частоту. Очевидно, что в данном варианте основную составляющую ТПР (VМИН) дает ТД (VМИН), на которую в свою очередь влияет интенсивность дождей J, которая достаточно большая для приведенного R0. К тому же дает о себе знать и климатический район № 3.

Литература

1. Конспект лекций по дисциплине ?Спутниковые и радиорелейные системы передачи? СибГУТИ .

2. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине ?Спутниковые и радиорелейные системы передачи? СибГУТИ .

3. Маглицкий Б.Н. Проектирование цифровых радиорелейных линий/СибГУТИ, г. Новосибирск.- 2006 г. - 59 стр.

4. Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование: Учеб, пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1987. - 192 с: ил.

5. Справочник по радиорелейной связи. Каменский Н.Н., Модель А.М., Надененко Б.С. и др., Под ред. С.В. Бородича.-Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1981. - 416 с., ил.

6. Системы связи и радиорелейные линии. Учебник для электротехн.ин-тов связи. Под ред. Н.И. Калашникова. М., "Связь", 1977. 392 с. с.ил.

7. Федоров Н.Н. Основы электродинамики: Учеб. пособие для вузов. - М.: "Высш. школа", 1980.-399с., ил.

Размещено на Allbest.ru