РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра телекоммуникационных систем

дисциплина: Технологии беспроводной связи

Расчётно-графическая работа №1

Выполнил: ст. гр. РЭТ-11-10

Калыков Д.Н.

№ зач. кн.: 113073

Проверил:

Зайцев Е.О.

Алматы 2013

Содержание

ЗАДАНИЕ 4

Тип антенны 4

1 ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ 5

1.1 Задание 1 5

1.2 Задание 2 11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 15

5

ВВЕДЕНИЕ

Цель расчетно-графических работ: обучить студентов принципам расчета и построения систем беспроводной связи, показать особенности распространения и затухания сигналов в системах радиосвязи с радиальной структурой.

Задание

В данной расчетно-графической работе необходимо произвести расчет:

1) максимального расстояния уверенного приема (дальности) между центральной станцией (ЦС) и мобильной абонентской станцией (АС) системы беспроводной радиосвязи (радиус зоны 1);

2) максимального расстояния посредственного, неуверенного приема (худшего качества) между ЦС и АС (радиус зоны 2).

Исходные данные:

Номинальная мощность передатчика ЦС Р_н =15Вт

Средняя рабочая частота f =1500 МГц

Высота приёмной антенны h₂ =1,2 м

Требуемая напряжённость поля сигнала в пункте приёма АС Е_с =37дБ

Рельеф местности в зоне обслуживания ∆h системы подвижной радиосвязи :

∆h₁=16 м

∆h₂=50 м

Затухание в фильтрах и антенных разделителях В_ф=9 дБ;

Таблица 1 – Параметры антенн

Тип антенны	Е, 	КУ, Dу , дБ
1 Полуволновой вибратор	360	0
2 Волновой вибратор	180	1,6
3 Полуволновой шунтовой вибратор	360	0
4 Четвертьволновой штырь	360	0
5 Семиэлементная антенна типа «Волновой канал»	55	8,0
6 Четырёхэтажная антенна из волновых вибраторов	60	7,3
7 То же, двухэтажная	70	3,6

1 Выполнение задания

1.1 Задание 1

В качестве антенн ЦС и АС выберем четвертьволновой штырь.

1) Считаем, что высота передающей антенны не дана, поэтому будем задаваться различными высотами антенн, чтобы определить радиус обслуживания с тем, чтобы выбрать подходящий вариант размещения ЦС с учетом местных условий.

Задаемся следующими высотами антенны ЦС:

h₁=30, 50, 70, 100, 150, 200, 300 м.

При расчете принимаем, что оборудование ЦС остается у основания опоры, а длина антенного фидера l_ф увеличивается с ростом h₁, увеличивая общее затухание фидера.

2) Рассчитаем затухание фидера для всех высот антенн ЦС

B_ф =  l_ф , дБ,

где l_ф – длина фидера, м

α – погонное затухание.

Выбираем кабель марки РКД-2-9/33 с волновым сопротивлением ρ_ф=70 Ом и затуханием α=0,039 Дб/м.

B_ф1= 30•0,039=1,17 дБ,

B_ф2= 50• 0,039=1,95 дБ,

B_ф3= 70• 0,039=2,73 дБ,

B_ф4= 100• 0,039=3,9 дБ,

B_ф5= 150 •0,039=5,85 дБ,

B_ф6= 200• 0,039=7,8 дБ,

B_ф7= 300• 0,039=11,7 дБ.

3) Полученные данные внесем в таблицу 2.

Таблица 2 – Выходные данные

Высота передающей антенны, м	Затухание фидера, Дб
30	1,17
50	1,95
70	2,73
100	3,9
150	5,85
200	7,8
300	11,7

4) Рассчитаем В_р.н – поправку, которая учитывает отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1кВт, по формуле

В_рн=10lg(1000/5)=18,23(Дб)

5) Рассчитаем В_h2 – поправку, учитывающую высоту приемной антенны, отличную от 1,5 м, по формуле:

В_h2=10lg(1,5/h₂),

где h₂ –высота приемной антенны АС.

В_h2=10lg(1,5/1,0)=0,969 дБ

6) Определяем В_рел - поправку, учитывающую рельеф местности следующим образом. График для определения поправки, учитывающей рельеф местности, приведен на рисунке 1.

Весь последующий расчет необходимо производить для двух крайних случаев: когда колебание высоты рельефа местности имеет минимальное значение (h₁ - наилучший вариант) и когда колебание рельефа местности имеет максимальное значение (h₂ - наихудший вариант).

Соответственно, для обоих случаев высчитывается В_рел - поправка, учитывающая рельеф местности. Коэффициент В_рел определяется как среднее арифметическое значений, полученных по графикам рисунков 1а (сельская местность) и 1б (городская местность) для данной h и для r100 км

Врел, дб (для города) Врел, дб(для села)

Рисунок 1 – График для определения поправки рельефа местности

∆h₁ = 16 м

B_рел1=-5,4дБ (по 1 графику)

В_рел2=-7,7дБ (по 2 графику)

В_рел=(В_рел1+В_рел2)/2=(-5,4-7,7)/2=-6.55дБ

∆h₂ = 50 м

B_рел1=-3,1дБ (по 1 графику)

В_рел2=-3,8 дБ (по 2 графику)

В_рел=(В_рел1+В_рел2)/2=(-3,1-3,8)/2=-3,45 дБ

7) Определим напряженность поля для случаев h₁ и h₂, реально создаваемое передающей станцией ЦС в пункте приема АС по основной расчетной формуле:

Е=Е_с+В_р.н+В_ф+В_h2+В_рел+ (*l_ф)-D_у

где l_ф =30…300 м - длина фидера;

=0,039 дБ/м - погонное затухание, дБ;

Е_с =37 дБ - требуемая напряжённость поля сигнала в пункте приёма АС, дБ;

В_р.н=18,23 дБ - поправка, учитывающая отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1кВт, дБ;

В_ф=9 дБ - затухание в фильтрах и антенных разделителях, дБ;

В_h2=0.969 дБ - поправка, учитывающая высоту приемной антенны, отличную от 1,5 м, дБ;

В_рел1,2=-6,55; -3,45 дБ - поправка, учитывающая рельеф местности, дБ;

D_у1=0 дБ – сумма коэффициентов усиления передающей и приемной антенн ЦС и АС, дБ.

Произведем расчет для всех высот передающей антенны ЦС и результаты расчета в таблицу 3.

Для высоты h1:

Е₁=37+18,23 +9+0,969 -6,55+1,17= 59,819Дб

Е₁=37+18,23 +9+0,969 -6,55+1.95=60,599Дб

Е₁=37+18,23 +9+0,969 -6,55+2.73=61,379 Дб

Е₁=37+18,23 +9+0,969 -6,55+3.9= 62,549 Дб

Е₁=37+18,23 +9+0,969 -6,55+5.85= 64,499 Дб

Е₁=37+18,23 +9+0,969 -6,55+7,8= 66,449Дб

Е₁=37+18,23 +9+0,969 -6,55+11,7= 70,349 Дб

Для высоты h2:

Е₁=37+18,23 +9+0,969 -3,45+1,17= 62,919 Дб

Е₂=37+18,23 +9+0,969 -3,45+1,95= 63,699 Дб

Е₃=37+18,23 +9+0,969 -3,45+2,73= 64,479 Дб

Е₄=37+18,23 +9+0,969 -3,45+3,9= 65,649 Дб

Е₅=37+18,23 +9+0,969 -3,45+5,85= 67,599 Дб

Е₆=37+18,23 +9+0,969 -3,45+7,8= 69,549 Дб

Е₇=37+18,23 +9+0,969 -3,45+11,7= 73,449 Дб

Таблица 3 – Результаты расчета

Высота передающей антенны , м	Для h1		Для h2
	Напряжен-ность поля Е, дБ	Ожидаемая дальность связи r, км	Напряжен-ность поля Е, дБ	Ожидаемая дальность связи r, км
30	59,819	3,17	62,919	2,67
50	60,599	3,5	67.921	2,933
70	61,379	4,267	68.961	3,667
100	62,549	4,167	70.521	3,433
150	64,499	4	73.121	3,133
200	66,449	3,976	75.721	3,633
300	70,349	3,367	80.921	2,167

8) По графику на рисунке 2 (полученному экспериментально) определим ожидаемую дальность связи для рассчитанных напряженностей поля при различных высотах передающей антенны ЦС (для h₁ и h₂).

Р исунок 2 – Кривые для определения дальности связи

9) Итак, мы определили значения дальности связи, задаваясь различными значениями высоты подвеса антенны для крайних случаев перепада высот местности. Исходя из полученных значений, необходимо выбрать оптимальную высоту подвеса антенны h₁ и обосновать свой выбор.

Наиболее оптимальной высотой подвеса антенны будет 150 метров, так как при этом обеспечивается наибольшее значение средней дальности связи.

Радиус зоны 1 (максимального расстояния между ЦС и АС) выбирается как наименьшее из значений дальности связи, рассчитанных для рельефов с h₁ и h₂

1,0 км