Системы радиорелейной связи

2.2 Нормы на отношение сигнала изображения к напряжению помех в телевизионном канале АРРЛ

Нормы на отношение сигнала изображения к напряжению помех в телевизионном канале гипотетической эталонной цепи протяженностью 2500 км приведены в таблице 4.

2.3 Нормы на показатель не готовности ЦРРЛ

Неготовность аппаратуры - такое состояние участка ЦРРЛ, при котором в течении десяти секунд интервалов, следующих порядок, имеет место хотя бы одного из событий:

· пропадание сигнала (потеря синхронизации)

· коэффициент ошибок , где N - число переданных символов, N_ош - число ошибочно принятых символов.

Нормы на показатель неготовности (ПНГ) - допустимые проценты времени, в течении которого ЦРРЛ может находится в состоянии неготовности - приведены в таблице 5.

Таблица 4

Нормы на отношение сигнала изображения к напряжению помех в телевизионном канале магистральной аналоговой РРЛ

По заданию общее количество стволов 4 - 2 телефонный ТФ, 1 телевизионных ТВ и 1 резервный. Согласно техническому описанию системы «Электроника-Связь-6», для четырёхствольной РРЛ при двухчастотном плане возможно использовать комбинацию 8 номиналов частот с шифрами несущих 1Н, 3Н, 5Н, 7Н (нижняя полоса частот) и 1В, 3В, 5В, 7В (верхняя полоса частот). Оконечные и промежуточные станции разделяются на станции типа «НВ» и типа «ВН». Станции типа «НВ» работают на прием в нижней полосе частот, на передачу - в верхней полосе частот. Полосы частот приема и передачи станций типа «ВН» зеркальные. Типы станций чередуются вдоль линии. Используемые стволы обозначены на рисунке 2 (закрашенный прямоугольник)

Номинальные значения частот стволов, выражаются следующим соотношением:

- для нижней полосы частот

,

- для верхней полосы частот

,

где f₀ = 5920 МГц, n = 1,2,3,4,5,6,7,8.

Определяем частоты несущих:

f₁= 5689 МГц;

f₃ = 5745 МГц;

f₅ = 5801 МГц;

f₇ = 5857 МГц;

f'₁ = 5955 МГц;

f'₃ = 6011 МГц;

f'₅ = 6067 МГц;

f'₇ = 6123 МГц.

4 Построение профиля пролета и определение высот подвеса антенн

4.1 Профиль пролета для АРРЛ

Построим профиль пролета для АРРЛ, для чего рассчитаем и построим линию условного нулевого уровня, высоту текущей точки которой находят по формуле:

y = (R₀² / (2а)) k_i (1 - k_i),

где k_i= R_i/R₀- относительная координата текущей точки на оси абсцисс;

R₀ - длина интервала;

R_i -расстояние до текущей точки;

а = 6370 км - геометрический радиус Земли.

Результаты расчета профиля интервала с учетом условного нулевого уровня занесём в таблицу 6 и построим профиль пролета АРРЛ на рисунке 3.

Таблица 6

Расчет профиля пролета АРРЛ

дБ

дБ

6.2 Расчет для телевизионного ствола

Для ТВ-ствола АРРЛ минимально допустимый множитель ослабления определяют по формуле:

где ;

U_рс - размах яркостного сигнала;

U_ш - шумовое напряжение;

K_ТВ - коэффициент системы для ТВ-ствола (158,7 дБ).

Для получения устойчивой связи необходимо, чтоб множитель ослабления в течение заданного достаточно малого процента времени не падал ниже некоторого минимального значения, которое должно быть таким, чтобы мощность шумов в телефонном канале Р_ш и отношение в телевизионном канале соответствовали нормам. Исходя из выше сказанного будем использовать множитель ослабления -33,53 дБ.

6.3 Расчет запаса на замирания для ЦРРЛ

Для ствола ЦРРЛ запас на замирание при k_ош=10^-3 определяют по формуле

М=Р_прм - Р_{с пор},

где Р_{с пор} - пороговая мощность сигнала, при которой соблюдается вероятность ошибки Р_ош?10^-3 (-120 дБВт);

Р_прм - мощность сигнала на входе приемника при отсутствии замирания, рассчитывают по формуле

Р_прм = Р_пд - G_У - L_о - b_Ул+п - L_доп - L_г,

где Р_пд - мощность передатчика (-4,5 дБВт);

L_доп - дополнительные потери, складываются из потерь в антенных обтекателях и потерь от перепада высот приемной и передающей антенн (1 дБ);

L_г - потери в газах, рассчитывают по формуле

L_г= (г_О2 + г_Н2О)R₀,

где г_О2, г_Н2О - погонные затухания в водяных парах и кислороде атмосферы, определяется из графика [1, рисунок 13];

R₀ примнем среднее значение R₀ = L/m=24/3=8 км;

L_г= (0,008 + 0,1)•8= 0,864 дБ

G_У = 2G - суммарный коэффициент усиления антенн,

где G - коэффициент усиления задан по диаметру антенны, рассчитывают по формуле

дБ,

дБ,

Р_прм = -4,5 +2•39,2 - 135,91 - 0,5•2 - 1 - 0,864= - 64,97 дБВт,

М=-64,97 - (-120)= 55,03 дБ.

7. Проверочный расчет устойчивости связи на РРЛ

7.1 Расчет устойчивости связи на АРРЛ

Допустимый процент времени перерывов связи 0,1% задан для гипотетической эталонной цепи длиной 2500 км, поэтому для заданной длины РРЛ L (в км) допустимый процент времени перерывов связи:

.

Неустойчивость связи на i-м пролете:

T_i = T_0i (V_min) + T_иi (V_min) + T_дi (V_min),

где T_0i - неустойчивость связи из-за экранирующего действия препятствий (в данном случае можно принять T_0i = 0);

T_иi - неустойчивость связи из-за интерференции прямой волны и волн, отраженных от поверхности Земли и от слоистых неоднородностей тропосферы;

T_дi - неустойчивость связи из-за ослабления энергии радиоволн в гидрометеорах (считается только для частоты f ? 8 ГГц), T_дi=0.

Неустойчивость связи из-за интерференции прямой и отраженной волн определяют по формуле:

,

где V_min - минимально допустимый множитель ослабления в разах, т.е.

V_min = 10^{0,05 Vmin} =10^{0,05• -33,53}=21,1•10^-3 ;

- вероятность (в %) возникновения интерференционных замираний, обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с перепадом диэлектрической проницаемости воздуха Де, рассчитывается (где R₀ - в км, f - в ГГц)

.

.

T_i = 0+4,2•10^-3•(21,1•10^-3)+0 = 8,8•10^-5.

Поскольку в заданной аппаратуре применяется посекционное резервирование 3+1, т.е. частотно-разнесенный прием (ЧРП), необходимо найти суммарный процент времени перерывов связи на секции из-за интерференции прямой и отраженной волн с учетом резервного ствола:

,

где х - число рабочих стволов (3 ствола);

С_f = 10…40 - эмпирический коэффициент, учитывающий статистическую зависимость замираний на пролете при ЧРП (примем С_f =18);

m_с - число интервалов в секции РРЛ (6 интервалов).

Для всей РРЛ, состоящей из n секций (и m интервалов), суммарный процент времени перерывов связи:

.

.

Найденное значение S_PPJI сравнивают с допустимым значением =0,05. ? S_PPJI. Так как 0,05>0,00114, то условие выполнено.

6.4 Расчет показателей неготовности ЦРРЛ

Причины, приводящие к неготовности аппаратуры:

экранирующее влияние препятствия при субрефракции;

влияние гидрометеоров (учитывается при частотах 8 ГГц и выше);

влияние промышленных атмосферных метеоров (экологические факторы) - данные для расчетов отсутствуют;

ненадежность аппаратуры;

ошибки обслуживающего персонала.

При расчете показателей неготовности в данной работе учитываем только влияние гидрометеоров. К гидрометеорам относятся дожди, снег, град, туман и пр. Влияние гидрометеоров заметно уже при частоте 8 ГГц, а в неблагоприятных экологических условиях (при наличии в атмосферных осадках металлизированной пыли, смога, кислот или щелочей) и на значительно более низких частотах.

Методика учета влияния гидрометеоров на показатели неготовности линии связи основывается на расчете ослабления сигнала в атмосферных осадках, вероятность появления которых в данной местности равна 0,01%. Погонное затухание в дождевых образованиях (в дБ/км) определяют по формуле

,

где J - интенсивность осадков (мм/час),

б и в - коэффициенты [1, таблица 13].

Погонное затухание для вертикальной (б_в=1,088, в_в=0,053) поляризации радиоволн

дБкм

Погонное затухание для горизонтальной (б_г=1,121, в_г=0,058) поляризации радиоволн

дБ/км.

Известно, что протяженность дождевых образований различна для дождей разной интенсивности. Чем сильнее дождь, тем меньшую поверхность он покрывает.

Эффективная протяженность дождевого образования определяют по формуле

,

где J - интенсивность дождя, который идет в данной местности в течение 0,01% времени,

R_o=L/m=24/3=8 км.

км

Ослабление сигнала в дБ, к которому приводит дождь данной интенсивности:

А _0,01=г_д R_эфф.

Для расчета г_д выбираем наименьшее.

А _0,01=7,9 • 6,5 =51,7 дБ.

Процент времени Т_Дi, в течение которого уровень сигнала на входе приемника на пролете линии связи станет меньше порогового значения для коэффициента ошибок 10^-3 (что соответствует составляющей показателя неготовности линии связи) определяется выражением:

,

где М - запас на замирание.

.

Учитывая, что в данной работе длины интервалов принимаются равными одной трети длины РРЛ, процент времени Т_я, должен удовлетворять условию:

Т_Дi,?ПНГ/9,

где ПНГ - величина показателя неготовности, определяется из норм
(таблица 5). Для заданной линии связи ПНГ=0,01…1%.

%.

Так как 0,008 % < 0,11%, то условие выполнено, из этого следует, что спроектированная ЦРРЛ требуемое качество.

8. Расчет диаграмм уровней сигнала на пролете

Диаграмма изменения уровня сигнала на пролете аналоговой и цифровой РРЛ представлена на рисунке 6. По оси абсцисс откладываются точки диаграммы, по оси ординат - значения мощности сигнала в этих точках. Точки диаграммы обозначены следующим образом:

1. сигнал на выходе левого передатчика;

2. сигнал, подводимый к левой (передающей) антенне;

3. сигнал, излучаемый левой (передающей) антенной;

4. сигнал, принимаемый правой (приемной) антенной;

5. сигнал на выходе правой (приемной) антенны;

6. сигнал на входе приемника;

7. сигнал на выходе правого передатчика.

8.1 АРРЛ, V_{min 0,1%}

Значения мощности сигнала в точках диаграммы:

P₁ = P_пд= 4,8 дБВт;

P₂ = P₁ - b_л= 4,8 - 6,23= -1,43 дБВт;

P₃ = P₂ + G= -1,43+44,8= 43,37 дБВт;

P₄ = P₃ - L₀ + V_{min 0,1%}= 43,37-139,95+0,0211= -96,53 дБВт;

P₅ = P₄ + G= -96,53+44,8= -51,73 дБВт;

P₆ = P₅ - b_п= -51,73-6,23= -57,96 дБВт;

P₇ = P₁= 4,8 дБВт.

8.2 АРРЛ, V(80%)

Значения мощности сигнала в точках диаграммы:

1. P₁ = P_пд= 4,8 дБВт;

2. P₂ = P₁ - b_л= 4,8 - 6,23= -1,43 дБВт;

3. P₃ = P₂ + G= -1,43+44,8= 43,37 дБВт;

4. P₄ = P₃ - L₀ + V(80%)= 43,37-139,95-6= -102,55 дБВт;

5. P₅ = P₄ + G= -102,55+44,8= -57,75 дБВт;

6. P₆ = P₅ - b_п= -57,75-6,23= -63,98 дБВт;

7. P₇ = P₁= 4,8 дБВт.

Примечание: V(80%) = -6 дБ.

8.3 цРРЛ,

Значения мощности сигнала в точках диаграммы:

1. P₁ = P_пд= -4,5 дБВт;

2. P₂ = P₁ - b_л= -4,5 - 0,5= -5 дБВт;

3. P₃ = P₂ + G= -5+39,15= 34,15 дБВт;

4. P₄ = P₃ - L₀ - L_д -L_г +V_ц= 34,15-135,91-1-0,86-55,03=-158,65 дБВт;

5. P₅ = P₄ + G= -158,65+39,15= -119,5 дБВт;

6. P₆ = P₅ - b_п= -59,89-6,23= -120 дБВт;

7. P₇ = P₁= -4,5 дБВт.

Рисунок 6 Диаграмма уровней сигнала на пролете