Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Житомирський державний технологічний університет

Кафедра РТ і T

група РТ-13

Курсовий проект

з дисципліни «Радіозв’язок»

на тему:

«Розрахунок РРЛ прямої видимості»

Виконав: Полічковський

Перевірив: Андреєв О. В.

Житомир 2012

Анотація

У даній курсовій роботі проводився розрахунок радіорелейної лінії прямої видимості. Спочатку проводився розрахунок смуги пропускання приймача, потужності шуму на вході приймача, мінімальної потужності сигналу на вході приймача. Наступним кроком була побудова профілю прольоту радіорелейної лінії, яка складалася з визначення типу прольоту, а також множника послаблення. Потім проводився вибір енергетичних показників радіорелейної лінії, тобто вибір типу приймальної та передавальної антени та їх розрахунок. Для побудови діаграми рівнів ми обрахували середню потужність приймача, медіанне значення відношення корисного сигналу до потужності теплових шумів на вході приймача, множник послаблення, послаблення у фідері та в завершенні побудували діаграму рівнів для інтервалу радіорелейної лінії. Зробили висновки та вказали список використаної літератури. В кінці роботи приведені всі необхідні додатки.

Зміст

Технічне завдання……………………………………………………………4

Вступ…………………………………………………………………….........5

1.Побудова структурної схеми……………………………………………...6

2.Розрахунок радіорелейної лінії прямої видимості …..………………….10

3. Розрахунок мінімально-допустимого рівня потужності сигналу на

вході приймача……….…………………………………………………..16

4.Побудова діаграми рівнів сигналу на прольоті РРЛ.……….…………..23

Висновок…………………………………………………………………….24

Список використаної літератури ………………………………………….25

Додаток 1..…………………………………………………………………...26

Технічне завдання

Побудувати структурну схему та розрахувати радіорелейну лінію прямої видимості ( V_{i min}, V(50%), P_c(50%) V(20%), P_c (20%), G_A, G_B, H_A,H_B, P_перед,P_{с пор.}, побудувати діаграму рівнів потужності на інтервалі РРЛ), яка забезпечить передачу цифрового потоку даних із швидкістю 20 Мбіт/с з припустимою похибкою передачі символів 10^-5 при наступних умовах:

Номер варіанту: 5

Найменування пунктів, між якими необхідно побудувати трассу:

Пугалев-Волинськ

Діапазон частот: 5ГГц

Вид модуляції сигналу: некогерентна ЧМ

Похибка передачі символів

Вступ

Принцип побудови РРЛ прямої видимості.

Радіорелейна лінія являє собою ланцюг приймально-передавальних станцій, антени яких розміщені одна від одної на відстань R прямої видимості. Для передачі сигналів на значні відстані використовується принцип ре­трансляції - кожна станція, що входить в РРЛ, приймає, підсилює і випромінює сигнал у напрямі сусідньої станції. Сучасні РРЛ дозволяють здійснити високоякісну передачу різних повідомлень на відстані в декілька тисяч кілометрів. Для передачі сигналів від однієї радіорелейної станції (РРС) до іншої застосовуються гостроспрямовані антени з коефіцієнтом посилення 30-40 дБ (103-104 раз по потужності) і більше. Великі коефіцієнти посилення антен дозволяють застосовувати на РРЛ передавачі порівняно невеликої потужності (не більше 10-20 Вт). Для роботи РРЛ виділяються смуги частот, розташовані в області 0,4; 2; 4; 6; 8 і 11 ГГц. Йде освоєння більш високо­частотного діапазону до 15 ГГц і вище. Вибір вказаних діа­пазонів обумовлений, головним чином, тим, що в цьому випадку, по-перше, виявляється можливою передача великого об'єму ін­формації (забезпечується велика пропускна спроможність), по-друге, достатньо високі перешкодостійкість і надійність зв'язку. Мала ширина діаграми спрямованості антен дає можливість уникнути взаємних перешкод між РРС, працюючими на однакових частотах.

Типи станцій РРЛ

Всі станції РРЛ залежно від їх місць розташування, призначення і комплектації підрозділяються на:

• проміжні (ПРС),

• крайові (КРС),

• вузлові (ВРС).

Проміжні радіорелейні станції призначаються для прийому від попередньої станції модульованих СВЧ сигналів, підсилення їх і передачі на подальшу станцію. Ці станції оснащені автоматизованою апаратурою і є в ос­новному не обслуговуваними. Управління і спостереження за робо­тою апаратури не о бслуговуваних ПРС проводяться з КРС або ВРС автоматично або дистанційно за допомогою спеціальної системи телеобслуговування.

Крайові радіорелейні станції розташовані на кінцях магістральної лінії або на кінцях ліній, відгалужених від ма­гістральної. На КРС проводяться введення і виділення повідомлень, переданих по РРЛ. За допомогою сполучних ліній КРС зв'язуються з міжміськими телефонними станціями (МТС), міжміськими телевізійними апаратними (МТА) і міжміськими мовними апаратними (ММА), які явля­ються основними джерелами повідомлень, що передаються по РРЛ. На КРС завжди є обслуговуючий технічний персонал, що забезпечує справність апаратури не тільки даної КРС, але і підлеглих нею декількох ПРС на ділянці резервування.

Вузлові радіорелейні станції, так само як і КРС, мають обслуговуючий технічний персонал. Встановлюються ВРС в тих пунктах траси РРЛ, де потрібно проводити виділення і введення телефонних повідомлень, виділення або заміну програм те­лебачення. Виділені телефонні, телевізійні або інші повідомлення далі подаються до відповідних споживачів.

Класифікація РРЛ.

Радіорелейні лінії прямої видимос­ті можна класифікувати таким чином.

По пропускній спроможності:

• багатоканальні РРЛ (з чис­лом каналів понад 300);

• РРЛ середньої місткості (від 60 до 300 ка­налів);

• мало канальні РРЛ (менше 60 каналів).

По області застосування:

• стаціонарні магістральні багато стволові РРЛ великої місткості і великої протяжності (до 10-12 тис. км);

• зонові стаціонарні РРЛ середньої ємкос­ті обласного і республіканського значення і РРЛ, що використовуються на відгалуженнях від магістральних ліній; РРЛ місцевого рай­онного значення.

За способом ущільнення каналів і типом модуляції СВЧ коливань передавачів:

• РРЛ з частотним ущільненням і час­тотною модуляцією СВЧ коливань передавачів;

• РРЛ з тимчасовим ущільненням і передачею повідомлень в анало­говій формі;

• РРЛ, призначені для передачі повідомлень в цифровій формі.

По діапазону частот, що використовуються:

• РРЛ дециметрового,

• сантиметрового

• міліметрового діапазонів.

1.Побудова структурної схеми

При частотной модуляции (ЧМ) мгновенные значения сообщения изменяют частоту несущей, оставляя неизменной его амплитуду.

Если - угловая частота модулирования сигнала, ₀ среднее значение угловой частоты несущей, -угловая частота сообщения, то

, (4-14)

где коэффициент частотного отклонения или индекс частотной модуляции, -девиация частоты или максимальное отклонение частоты переносчика от среднего значения: .

Полагая, что начальная фаза равна нулю (при t=0), можно записать уравнение сигнала при частотной модуляции:

Спектр частот при ЧМ бесконечно велик, и для точного воспроизведения передаваемого сообщения нужна бесконечно большая ширина полосы. Однако боковые частоты высших порядков имеют ничтожную интенсивность, и или можно пренебречь. Полоса частот при частотной модуляции может быть приближенно определена:

В телеизмерении оптимальная величина m₄ зависит от требуемой точности передачи. Так, для систем ТЧ с погрешностью =1% индекс частотной модуляции m_и.опт =5. Для точных систем ТИ ( =0.1) m_и.опт = 15.

Демодуляция

Метод сравнения заключаются в совмещение при помощи блоков, памяти i=й и (i-1) =й не детектированных посылок на несущей и сравнение их фаз в фазовом детекторе. Недостатком этого метода является сравнительная сложность изготовления элементов задержки, использующихся в блоке памяти.

Метод сравнения полярностей осуществляется (при фазорастной модуляции) сравнением полярности (n=1)-й принятых посылок. Если полярности совпадают, то принята посылка 0; несовпадение полярностей соответствует приему 1. Этот метод более совершенен, чем предыдущей,

и обеспечивает более высокую помехоустойчивость. В схеме используется выделение опорного напряжения. Рассмотрим демодуляцию принятой модулированной по методу ОФМ комбинации 110110. На выходе фазового детектора формируются прямоугольные сигналы, из которых дифференциальная цепь создает двух полярные короткие импульсы, соответствующие передним и задним фронтам. Отрицательные импульсы инвертируются и вся группа становится однополярной. наличие импульса соответствует перемене знака фазы, т. е. «1», а отсутствие - «2».

Двукратные методы непрерывной модуляции

Для повышения помехоустойчивости передачи иногда АМ - сообщение дополнительно модулирует по частоте. Возникает двойная модуляция АМ - ЧМ. При этом сначала сообщением модулируется по амплитуде первый переносчик, который называется поднесущей . Далее АМ - сигнал модулирует второй переносчик, или несущую, в результате чего возникает сигнал, модулированной по частоте. Иногда применяется

модуляция ЧМ - АМ, при которой помехоустойчивость обеспечивается ЧМ, а экономия полосы частот АМ. При этом поднесущая модулируется по частоте . а затем ЧМ - сигнал модулирует несущую по амплитуде. По такому же принципу образуется и двойная модуляция ЧМ - ЧМ.

2.Розрахунок радіорелейної лінії прямої видимості

Побудова профілю на інтервалі РРЛ.

Карта місцевості, де буде прокладено РРЛ подана на рис. 3.

Рисунок 2.1- Топографічна мапа(фрагмент).

Згідно карти під лінією присутні населені пункти і у декількох місцях траса пролягає над лісом та будинками. Врахуємо, що висота лісових насаджень, як правило, не перевищує 10м,а висота будинків не перевищує 30м . Загалом поверхня землі під трасою рівнинна в середньому 160 до 207 м над рівнем моря. Відстань між точками, де будуть встановлене обладнання становить 13.8 км.За допомогою позначених на мапі ізоліній можна побудувати профіль місцевості під майбутньою радіолінією

Для того, щоб побудувати профіль у прямокутній системі координат слід перерахувати нульовий рівень. Для цього зручно скористуватися апроксимацією параболою виду[1]:

,

де - абсциса точок лінії, = 13.8 км - довжина прольоту, - радіус Землі ( = 6370 км).

Отримані дані з карти місцевості та з урахуванням розрахованого рівня Балтійського моря занесу до табл.1

Табл.1

№ п/п	Відстань до і-тої Ізолінії ,км	Висоти без урахування рівня моря ,м	Висота з урахуванням рівня моря, ,м
0.	0	180	180 (Пугалев)
	1,8	160	161
	2	180	181
	3,7	200	207
	4	195	198
	4,2	200	203
	5,5	170	173
	6,4	160	164
	10,2	167	170
	12,4	187	188
	13,8	160	160(Волинськ)

(км)

(км)

(км)

(км)

(км)

(км)

(км)

(км)

(км)

По даним табл.1, а також лісових насаджень профіль радіолінії представлений на малюнку (Рис. 1.2)

Рис. 1.2. Профіль прольоту

.

У цілях економії в даній РРЛ будуть застосовані дві однакові антені опори.

Визначення типу прольоту та значення відносного просвіту

Для того щоб забезпечити екранування елементами рельєфу слід забезпечити умову щоб значення просвіту Н у усіх точках було більш ніж радіус мінімальної зони розповсюдження радіохвиль , що може бути обраховане за наступним виразом:

тут – відносна координата перешкоди на трасі.

Знайдемо Н– відстань між лінією що з’єднує та є найвищою точкою місцевості. Вданому випадку такою точкою є пагорб, що розташований на відстані 3.7 км на висоті 207 м. над рівнем моря. Від міста Пугалев.

Таким чином:

Оскільки: (м)

Тобто просвіт має бути більшим ніж 9.18 м. Покладемо Н=10 м.

Висота підвісу антен має вибиратися з умови що пряма прямої видимості має проходити на висоті не менше ніж Р=9 м над перешкодою (перешкода має висоту до 10 метрів), або Н=217 над рівнем моря. В Пугачев антена буде встановлена на пятиетажному будинку на висоті 29м, а в Волинськ на заводі висотою 40м.

Для підвісів однакової висоти лінія прямої видимості визначається рівням

де -висота підвісу антени в м,

-висота будівель,де встановлюється антена,

-відстань між місцями встановлення,

-поточна координата.

Виразивши з цього виразу , та враховуючи що висота місцевості у місті встановлення антени Пугачево становить м, і для Волинськ атакож м, а також відкритості просвіту км, км, отримаємо:

м

Тобто щоб траса була відкритою достатньо підняти антену на висоту більше ніж 10.6м.Виберемо висоту підвісу м

Перевіримо правильність вибору висоти підвісу антени обрахувавши значення відносного просвіту.

Значення відносного просвіту може бути обраховане як:

Де Н - висота просвіту,тут Н=10 м

- зміна просвіту за рахунок рефракції - середнє значення відхилення вертикального градієнта діелектричної проникності тропосфери на прольоті , що існує протягом 50%часу;

Отримаємо:

м

- середнє значення й стандартне відхилення вертикального градієнта діелектричної проникності тропосфери на прольоті , що існує протягом 20% часу;

м м

Згідно цього значення відносного просвіту становитиме:

Протягом 50%часу:

Протягом 20%часу:

Оскільки то, як і педбачалося траса відкритого типу, тобто екрануючою властивістю поверхні можна знехтувати.

3.Визначення множника послаблення

Для відкритих трас множник послаблення може бути розрахований за наступною формолою:

- модуль коефіцієнта відбиття, величина якого залежить від характеру поверхні.

Візьмемо , оскільки ми маємо справу з пересічною місцевістю.

Для кількісної оцінки зменшення густини потоку потужності відбитих хвиль від випуклої поверхні вводять коефіцієнт D, коефіцієнт на який потрібно домножити модуль коефіцієнта відбиття,щоб отримати значення коефіцієнті відбиття від сферичної поверхні.

Де, м- висота сегменту апроксимованої сфери,

- хорда сегменту апроксимованої сфери,

Отримані дані : ,а

Тобто для даної відкритої траси відсутнє відбиття від земної поверхні, тому приймемо а

Послаблення в атмосфері і опадах.

Вплив опадів:

_,

Рисунок 2.4- Криві для визначення _.

беремо з рис. 4, при J=50мм/год, ,

Вплив атмосфери:

при f=5Ггц , (дані з рис.2.5)

Дб

Рисунок 2.5- Залежність коефіцієнта поглинання для води та кисню від частоти.

Коефіцієнт послаблення на трасі розповсюдження[2]: