Рефетека.ру / Коммуникации и связь

Курсовая работа: Расчёт цифровой радиорелейной линии связи

Министерство Российской Федерации по связи и информатизации.

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики.

Кафедра систем радиосвязи.


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По предмету "Космические и наземные системы радиосвязи"

Тема: “Расчёт цифровой радиорелейной линии связи"


Выполнил: Студент 6-го курса

заочного отделения (РРТ)

Фадеев Игорь Анатольевич

Студ. Билет: 991Р-491

Проверил:

Оценка:


Новосибирск 2004 г.

Задание на курсовой проект


Определить число пролётов ЦРРЛ, рассчитать их длины, составить структурную схему радиорелейной линии. Привести краткую характеристику используемой аппаратуры. Разработать структурную схему оконечной станции. Определить оптимальные высоты подвеса антенн на пролётах ЦРРЛ. Провести оценку основных результатов, сформулировав выводы в заключении.

Исходные данные:

Тип аппаратуры: Пихта-2М;

Число рабочих стволов: 1 ствол;

Скорость передачи информации: 2048 кбит/сек;

Конфигурация системы: 1+1;

Длина ЦРРЛ: 240 км.;

Длина пролёта: 50 км.


Высотные отметки точек профиля пролёта Расчёт цифровой радиорелейной линии связи: Табл.1

Относительная координата Расчёт цифровой радиорелейной линии связи

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
74 59 85 86 85 78 61 54 67 84 100

Параметры тропосферы: Табл.2

Вертикальный градиент, Расчёт цифровой радиорелейной линии связи

Стандартное отклонение,

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи

Номер климатического района
-10 9,0 2

Основные технические параметры ЦРРС: Табл.3

Тип оборудования Диапазон частот, ГГц. Мощность сигнала на выходе прд, дБВт. Пороговый уровень сигнала, дБВт Разнос частот между стволами, МГц Диаметр антенны, м.
Пихта-2М 2 -5 -124 29 2,08

Содержание


2. Краткая характеристика системы "Пихта 2М"

3. Разработка структурной схемы оконечной станции

4. Определение оптимальных высот подвеса антенн на пролётах ЦРРЛ

5. Расчёт устойчивости связи на ЦРРЛ с учётом резервирования

Список литературы

1. Определение числа пролётов ЦРРЛ, расчёт длин, составление структурной схемы РРЛ


Исходя из заданной протяжённости ЦРРЛ Расчёт цифровой радиорелейной линии связи и длины пролёта Расчёт цифровой радиорелейной линии связи, определим количество пролётов:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Т.о. получается четыре пролёта по 50 км. И один пролёт длиной 40 км.

Известно, что одновременная работа многих радиосредств на станциях и на линиях в целом возможна при устранении взаимовлияния между ними. С этой целью созданы частотные планы - планы распределения на РРЛ частот передачи, приёма и гетеродинов. Для дуплексного режима можно обойтись двумя рабочими частотами. Особенностью здесь является то, что оба передатчика на промежуточных станциях работают на одинаковых частотах. Тоже самое относится и к приёмникам этих станций. И в том, и в другом направлениях связи сообщения передаются так, что на одном пролёте используется одна рабочая частота, а на соседнем пролёте - другая.

При излучении и приёме электромагнитных колебаний применяются антенны, которые не обладают идеальной направленностью. Поэтому существует возможность попадания сигнала в приёмную антенну от двух передатчиков. Во избежание подобных ситуаций на РРЛ применяют для разных направлений связи волны с различным типом поляризации; при размещении станций по трассе используют принцип зигзагообразности. При этом приёмо-передающие станции располагаются под некотором углом друг к другу. Составим структурную схему РРЛ, заданной в задании (рис.1).

ПРС-2 ПРС-4

Расчёт цифровой радиорелейной линии связиРасчёт цифровой радиорелейной линии связиРасчёт цифровой радиорелейной линии связиРасчёт цифровой радиорелейной линии связиРасчёт цифровой радиорелейной линии связиРасчёт цифровой радиорелейной линии связиРасчёт цифровой радиорелейной линии связиРасчёт цифровой радиорелейной линии связи

ОРС-6

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи 50км 50км 50км 50км

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи

40км


ОРС-1 ПРС-3 ПРС-5

Рис.1. Структурная схема РРЛ.


Станции РРЛ при реальном проектировании располагают вдоль дорог с целью создания удобных подъездных путей для ремонтных бригад. Место установки станций РРЛ выбирают с учётом геодезических замеров высот местности, т.е. устанавливают на высоких точках. При выборе места установки промежуточных станций учитывают близость населённых пунктов, дабы была возможность ввода-вывода информации в РРЛ.


2. Краткая характеристика системы "Пихта 2М"


Диапазон частот 1,7...2,1 ГГц Вид манипуляции ОФМ Скорость передачи 2,048 Мбит/с Число телефонных каналов 30 Мощность передатчика 400 мВт Коэффициент шума приемника 5,5 дБ Полоса пропускания приемника 4 МГц Уровень мощности сигнала на выходе приемника при Рош=0,01: - 124дБВт


3. Разработка структурной схемы оконечной станции


Структурная схема оконечной радиорелейной станции, с конфигурацией системы 1+1 и с учётом вида модуляции 2-ОФМ, представлена на рис.2.


Расчёт цифровой радиорелейной линии связиИст-к



Получатель


Рис.2 Структурная схема оконечной станции.


4. Определение оптимальных высот подвеса антенн на пролётах ЦРРЛ


Оптимальные высоты подвеса определяют, добиваясь наибольшей возможной в данных условиях устойчивой связи. Наличие оптимума связано с различным влиянием высот подвеса антенн на составляющие устойчивости связи.

Выполним построение профиля пролёта, предварительно рассчитав линию условного нулевого уровня:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - длина пролёта;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - геометрический радиус Земли;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - текущая относительная координата заданной точки;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - расстояние до текущей точки.

Профиль пролёта можно получить, прибавляя к высоте условного нулевого уровня высотные отметки Расчёт цифровой радиорелейной линии связи из табл.1: Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;

Произведём расчёт профиля интервала и результаты занесём в табл.4:


Табл.4.

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи, м

0 18 31 41 47 49 47 41 31 18 0

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи, м

74 59 85 86 85 78 61 54 67 84 100

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи, м

74 77 116 127 132 127 108 95 98 102 100

Профиль пролёта представлен на рис.1:

Расчёт цифровой радиорелейной линии связиРасчёт цифровой радиорелейной линии связи

Рис.1. Профиль пролёта.


Определим величину просвета Расчёт цифровой радиорелейной линии связи:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - величина просвета без учёта рефракции радиоволн, Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - критический просвет,


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - длина пролёта;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - рабочая длина волны,


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - относительная координата наивысшей точки профиля пролёта, Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - приращение просвета, обусловленное явлением рефракции и определяемое как:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - среднее значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости тропосферы.

Подставим значения и произведём расчёты:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Высоты подвеса антенн h1 и h2 получают графическим методом, откладывая величину Расчёт цифровой радиорелейной линии связи вверх от наивысшей точки профиля и соединяя антенны прямой линией. В данном случае высоты подвеса антенн будут различны, т.е.


h1= Расчёт цифровой радиорелейной линии связи, а

h2=Расчёт цифровой радиорелейной линии связи.


Зная высоты подвеса антенн, рассчитаем КПД антенно-фидерного тракта для каждой антенны по формуле:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - общее затухание тракта, складывающееся из затухания сосредоточенных элементов (принять = 3дБ), и затухания волновода. Затухание волновода находят, зная длину волновода (принять =0,05 дБ/м).

Вычислим общее затухание для h1:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Вычислим общее затухание для h2:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Определим КПД антенно-фидерного тракта для высоты h1=67,5м.:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи


Определим КПД антенно-фидерного тракта для высоты h2=41,5м.:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи


Расчёт минимально-допустимого множителя ослабления Расчёт цифровой радиорелейной линии связи. Для этого воспользуемся формулой:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - пороговая мощность сигнала на входе приёмника;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - мощность сигнала на выходе передатчика;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - затухание сигнала в свободном пространстве;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - коэффициенты усиления передающей и приёмной антенн, дБ.

Величину G рассчитаем по формуле:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где S =3,4 мІ- площадь раскрыва антенны;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - длина волны;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - коэффициент использования поверхности раскрыва антенны.


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи


Определим коэффициенты усиления передающей и приёмной антенн.


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи; Расчёт цифровой радиорелейной линии связи


Рассчитаем множитель ослабления:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи


Рассчитаем величину Расчёт цифровой радиорелейной линии связи, характеризующую суммарную устойчивость связи на пролёте ЦРРЛ. В общем случае:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счёт экранирующего действия препятствий на пролёте РРЛ,

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счёт интерференции прямой волны и волн, отражённых от земной поверхности,

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счёт интерференции прямой волны и волны, отражённой от неоднородностей тропосферы,

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - процент времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счёт деполяризационных явлений в тропосфере.

Расчёт составляющей Расчёт цифровой радиорелейной линии связи:

Данная величина зависит от протяжённости интервала, длины волны, величины просвета, рельефа местности. Расчёт цифровой радиорелейной линии связи определяется в зависимости от параметра


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Параметр А рассчитаем как:

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - стандартное отклонение градиента диэлектрической проницаемости тропосферы;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - длина волны;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - относительная координата наивысшей точки профиля пролёта;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - длина пролёта;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - относительный просвет на пролёте при Расчёт цифровой радиорелейной линии связи. Вычисляется по формуле:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - относительный просвет, при котором V=Vmin= - 59,58 дБ. Эта величина находится из графика, приведённого на рис.2 в зависимости от параметра Расчёт цифровой радиорелейной линии связи, характеризующего препятствие на пролёте:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи

Рис.2. Зависимость множителя ослабления от относительного просвета.


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Значение параметра Расчёт цифровой радиорелейной линии связи определим графически из рис.1, отложив вниз от наивысшей точки профиля значение Расчёт цифровой радиорелейной линии связи и проведя прямую линию до пересечения с профилем.

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;

Тогда


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Определим относительный просвет:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


По рис.2 графическим методом определим значение множителя ослабления:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


По графику, представленному на рис.3, определим Расчёт цифровой радиорелейной линии связи:

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи

Рис.3 График для определения Т0.


Расчёт величины Расчёт цифровой радиорелейной линии связи будем производить по формуле:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - двумерная функция, определяемая по графику, приведённому на рис.4.

Величину Ф - коэффициент отражения от земной поверхности, в расчётах принимаем равным единице.


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Подставим значения:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи

Рис.4. график для определения двумерной функции.


Расчёт величины Расчёт цифровой радиорелейной линии связи.


При Расчёт цифровой радиорелейной линии связи:

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где Расчёт цифровой радиорелейной линии связи - параметр, учитывающий вероятность возникновения многолучевых замираний, обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с перепадом диэлектрической проницаемости воздуха Расчёт цифровой радиорелейной линии связи.

Значения Расчёт цифровой радиорелейной линии связи представляются в%:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где Q=1 - климатический коэффициент;

R0=50 км. - длина пролёта;

F=2ГГц. - рабочая частота.

Подставим значения и произведём расчёт:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;

Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Расчёт величины Расчёт цифровой радиорелейной линии связи.

Данную величину рассчитывают в том случае, если ЦРРЛ работает в диапазоне >8 ГГц. Потому, что длина волны становится сопоставима с размерами гидрометеоров и влияние последних на качество связи становится весьма ощутимым. Но т.к рассчитываемая ЦРРЛ работает в диапазоне 2 ГГц, то величину Расчёт цифровой радиорелейной линии связи рассчитывать не будем.

Рассчитаем величину Расчёт цифровой радиорелейной линии связи:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


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


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где n=5 - число пролётов на линии.


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


Сравним полученное значение Расчёт цифровой радиорелейной линии связи с нормируемым значением:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи


Таким образом, норма на устойчивость связи для всей ЦРРЛ выполняется.


5. Расчёт устойчивости связи на ЦРРЛ с учётом резервирования


В данной системе применено поучастковое резервирование, т.е. частотно-разнесённый приём. При ЧРП предусматривается наличие резервного ствола, на который производится переключение в случае пропадания сигнала в одном из рабочих стволов. Неустойчивость связи на ЦРРЛ в пределах одного участка резервирования может быть рассчитана следующим образом:


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи;


где l =1 - число рабочих стволов на ЦРРЛ;

K=5 - число пролётов на участке резервирования;

Сf=1 - поправочный коэффициент, учитывающий корреляцию разнесённых сигналов.


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи


Согласно табл.6 методических указаний Расчёт цифровой радиорелейной линии связи, тогда


Расчёт цифровой радиорелейной линии связи


и требование на устойчивость связи на ЦРРЛ выполняется. Поэтому оптимизация высот подвеса антенн на пролётах ЦРРЛ не требуется.

Заключение.

В ходе выполнения курсовой работы были рассчитаны параметры ЦРРЛ на базе системы "Пихта-2М". Расчёты показали, что на заданной трассе с заданной длинной пролётов можно применить ЦРРЛ без проведения оптимизации высот антенн. Рассчитанные параметры качества связи удовлетворяют исходным техническим условиям трассы.

Список литературы


Системы радиосвязи: Учебник для ВУЗов. Под редакцией Н.И. Калашникова. М.: Радио и связь, 1988. -352 стр.

Радиорелейные и спутниковые системы передачи: Учебник для ВУЗов. Под редакцией А.С. Немировского. М.: Радио и связь, 1986. -391 стр.

Носов В.И. Радиорелейные линии синхронной цифровой иерархии. Новосибирск, 2003. -159 стр.

Конспект лекций.

Рефетека ру refoteka@gmail.com