•Угол места и азимут.
•Длина пролета.
•Метеоусловия.
3.Порядок выполнения работы.
1.Изучить основные характеристики цифровой радиорелейной станции «БИСТ».
2.Изучить основные блоки, входящие в состав цифровой радиорелейной станции «БИСТ».
3.Получить у преподавателя значения мощности передатчика, рабочей частоты, углов места и азимута корреспондента и длины пролета.
4.Провести по полученным данным моделирование работы цифровой радиорелейной станции «БИСТ» на лабораторной установке для этого:
5.Ознакомиться с установкой.
6.Подключить макет радиомодуля к компьютеру с помощью нульмодемного кабеля.
7.Включить установку.
8.Включить компьютер.
9.Загрузить программное обеспечение.
10.Установить на радиомодуле частоту синтезатора, указанную в исходных данных.
11.Ослабить винты крепления опорно-поворотного устройства.
12.Произвести окончательную юстировку радиомодуля, добиваясь максимального уровня мощности на входе приемника.
13.Закрепить винты опорно-поворотного устройства.
14.Заполнить протокол состояния установленного радиорелейного оборудования.
15.Определить с помощью АСКУ следующие параметры: Выходная мощность передатчика РМ 2 Р2 (дБм) Мощность на входе приемника Рм (дБм)
16. Вычислить по формуле А0 = Р 2 – Р1 ослабление сигнала на трассе в |
|||||||
ясную погоду. |
|
C |
A |
+G |
+G |
|
|
17.Определить длину трассы по формуле |
|
|
, где С – |
||||
|
0 |
201 |
|
2 |
|||
|
L = |
|
•10 |
|
|
|
|
|
4πf |
|
|
|
|
||
скорость распространения волн, f-частота, А0 |
- ослабление сигнала, G – |
||||||
коэффициент усиления антенны по мощности. |
|
|
|
|
|
||
18.Найти по интегральным кривым J(T) распределение интенсивности |
|||||||
осадков, критическую интенсивность дождя |
Jкр |
в |
|
заданном |
|||
географическом районе, исходя из условий Тд<0,016%.
19.Рассчитать по формуле Акр = βf2JкрL величину необходимого запаса на замирание на заданной трассе, β ≈ 1,48×10-25.
20.По графику зависимости Кош(Рвх) от мощности на входе приемника РЬ
найти значение пороговой чувствительности Рпор(дБм) из условия Кош=10-3.
21.По формуле Рном = А 0 + Акр + Рпор(дБм) определить значение номинальной мощности передатчиков.
22.Установить подходящие значения мощности передатчиков РМ1 и РМ2
Рвых1 и Рвых2 при помощи АСКУ
23.По формулам Рвх1,2 = Р вых2,1 – А0 – А(J), где А(J) = βf2JL рассчитать предполагаемые значения мощности на входах приемников РМ1 и РМ2
при заданной интенсивности дождя.
24.По графику Кош(Рвх) определить коэффициенты ошибок в обоих направлениях при таком дожде. Проверить результаты расчета на лабораторной установке.
Отчет по лабораторной работе включает
1 Цель работы.
2. Основные характеристики цифровой радиорелейной станции «БИСТ».
3. Блок-схемы основных блоков цифровой радиорелейной станции «БИСТ».
4. Численные значения результатов моделирования на лабораторной установке.
Контрольные вопросы
1.Укажите области применения цифровой радиорелейной станции «БИСТ».
2.Каково назначение внешнего радиомодуля цифровой радиорелейной станции «БИСТ»?
3.Изложите состав радиочастотного блока цифровой радиорелейной станции «БИСТ».
4.Состав блоков преобразователей ПЧ.
5.Состав блока вторичного электропитания.
6.Блок модема.
7.Каковы функции блока мультиплексора?
Лабораторная работа № 3
Цель работы: Расчет ослабления поля в свободном пространстве при проектировании трассы РРЛ
1. Основные расчетные соотношения
Свободное пространство, представляющее однородную безграничную
среду с |
|
диэлектрической проницаемостью ε0 |
= |
10−9 ф |
и |
|
магнитной |
||||
|
|
|
|
|
36π м |
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
µ0 = 4π 10 |
−7 |
проницаемостями имеет волновое сопротивление W0 |
= |
µ0 |
|
=120π |
|||||
|
м |
|
ε0 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ненаправленная антенна, излучающая сферическую волну, создает в свободном пространстве на расстоянии г от антенны плотность потока мощности, равную
П0 = |
Pизл |
Вт |
|
(3.1) |
4πr 2 |
м2 |
|
||
|
|
|
||
Модуль вектора Пойнтинга По, характеризующий плотность потока |
||||
мощности в свободном пространстве, определяется как |
(3.2) |
|||
|
|
П0 |
= E0 H 0 |
|
Где Е0, Н0 - эффективные |
значения напряженностей электрического и |
|||
магнитного полей соответственно. |
|
|||
При большом удалении от антенны малый участок волновой поверхности можно считать плоским, где напряженности электрического и магнитного
полей связаны соотношением
H 0 = |
|
E0 |
|
= |
|
E0 |
|
|
A |
(3.3) |
||
W0 |
|
120π |
м |
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
тогда из (3.2) и (3.3) следует |
|
|
|
|||||||||
П0 |
|
|
|
|
E 2 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
(3.4) |
|||
120π |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
Приравнивая (3.1) и (3.4) получим, что на расстоянии г от ненаправленной антенны напряженность электрического поля составит
P |
|
|
E 2 |
|
|
изл |
= |
0 |
, |
||
r |
2 |
30 |
|||
|
|
||||
откуда
r= 
30Pизл
Е0
При применении антенн, нормированная диаграмма направленности
которых по мощности в направлении углов θв по вертикали и θг по горизонтали F2(θв, θг), а коэффициент усиления под этими углами соответственно G F2(θв, θг), получим из (3.1) выражение для плотности потока мощности
|
P |
GF |
2 (θ |
В |
,θ |
г |
) |
. |
(3.1 а) |
П0 = |
изл |
|
|
|
|
||||
|
4πr 2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тогда выражение (3.5) может быть записано как
Е0 = |
|
30Pизл G |
|
GF 2 |
(θВ ,θг ) , |
(3.5 а) |
|
|
|
||||
|
|
r |
|
|
||
а в направлении максимума излучения θв=θг=0°, F(θв, θг)=1 и
Е0 |
= |
|
30Pизл G |
|
|
|
r |
(3.6) |
|||
|
|
|
|||
Применение направленных антенн с коэффициентом усиления G позволяет в направлении максимального излучения увеличить напряженность поля в
G раз при той же мощности передатчика.
Коэффициенты усиления передающей и приемной антенн. в направлении
максимального излучения записываются как Gт и GR .
Определим мощность сигнала на входе приемника, если мощность передатчика Рт (Вт), коэффициенты полезного действия фидерных трактов
соответственно ηT для передающего и ηR для приемного. Тогда
Pизл = Рт ηТ. |
|
(3.7) |
|
Мощность сигнала на выходе |
приемной |
антенны POR, |
определяется |
величиной потока падающей мощности По, |
создаваемого |
передающей |
|
антенной около приемной и перехватываемой эффективной (действующей) площадью приемной антенны, равной
SR = |
GR λ2 |
|
(3.8) |
|
4π |
||||
составит |
|
|||
|
|
|
||
POR=П0SR . |
(3.9) |
|||
Если расстояние между антеннами г, то в направлении максимума |
|
излучения F(θв, θг)=1 и с учетом потерь в фидере передающей антенны ηТ, т.е. |
|
с учетом (3.7) из формулы (3.1а) получим |
|
П0 = PTηT GT . |
(3.10) |
4πr 2 |
|
Из (3.8) и (3.9) следует, что мощность сигнала на выходе приемной антенны Pос=РОRηR | и может быть записана как
P |
|
P G |
T |
G |
η |
η |
R |
λ2 |
(Вт) |
(3.11) |
||||
= |
T |
|
R |
|
T |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Ос |
|
16π |
2 r |
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Величина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V0 |
= |
|
|
|
λ2 |
|
, |
(3.12) |
|||
|
|
|
16π 2 r 2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
носит название ослабление радиоволн в свободном пространстве при
ненаправленных антеннах.
Величина, обратная Vo, равная
L0 = |
1 |
= |
16π 2 r 2 |
, |
(3.13) |
|
V0 |
λ2 |
|||||
|
|
|
|
называется основными потерями при передаче в свободном
пространстве.
С учетом (3.12) мощность сигнала на входе приемника (Вт) равна
PОс = PT GT GRηTηRV0 . |
(3.15) |
Отношение
PОс |
= PT GT GRηTηRV0 |
(3.16) |
|
P |
|||
|
|
||
T |
|
|
носит название потерь передачи в свободном пространстве.
Если передающая и приемная антенны не ориентированы друг на друга, то необходимо учитывать их диаграммы направленности, т.е. GT F2(θв, θг) и GR F2(θв, θг) которые в произвольных направлениях будут меньше по величине.
В связи с тем, что величины, входящие в (3.14), (3.15) и (3.16) бывают весьма большими, то расчеты удобнее вести в децибелах относительно 1Вт (дБ Вт), тогда логарифмируя выражение (3.14) его можно записать как
РОС(ДБ) = РТ(ДБ) +Gт(дБ) + GR(ДБ) + ηT(дБ) + ηR(дБ) + Vо(дБ) = РТ(ДБ) +Gт(дБ) + GR(ДБ) + ηT(дБ) + ηR(дБ) – L0(дБ) . (3.17)
При распространении волн по реальной трассе дополнительно возникает еще ряд потерь относительно потерь поля в свободном пространстве. Эти
потери обусловлены дифракционным ослаблением поля при огибании земной поверхности, потерями в реальной земной поверхности, тропосфере,
гидрометеорах (дожде, тумане) и т.д.
Распределение отдельных видов потерь в проектируемой линии связи
удобно представлять при помощи диаграммы уровней (рис. 11). На отдельных участках оси абсцисс этой диаграммы представлены различные виды потерь. По оси ординат откладываются мощности в отдельных звеньях линии связи в децибелах по отношению к 1 Вт. В некоторых случаях за единицу мощности выбирают 1мВт, но это только изменяет масштаб по оси ординат и
принципиального значения не имеет. Потери на отдельных |
участках |
представляются в виде разности соответствую |
щих уровней. Исходной |
величиной при построении диаграммы уровней является мощность на входе приемного
устройства, причем задаваемое отношение сигнал/шум обычно представляется отдельно.
P дБ Вт
Пере- |
Фидер |
передаю- |
Основные потери на |
Потери |
Приемная |
Фидер |
Отно- |
При- |
|
датчик |
пере- |
щая |
распространении |
в реаль |
антенна |
приемной |
шение |
емник |
|
РТ(дБ) |
дающей |
антенна |
La(дБ) |
ной сре |
GТ(дБ) |
антенны |
сигнал |
РR |
|
|
антенны |
GТ(дБ) |
|
де |
|
ηТ(дБ) |
шум В |
|
|
|
ηТ(дБ) |
|
|
(дБ) |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 – Мощность передатчика в дБ;
2 – Потери в передающем фидере в дБ;
3 – Коэффициент усиления передающей антенны в дБ;
4 – Основные потери при распространении в дБ;
5 – Потери в реальной среде в дБ;
6 – Коэффициент усиления приемной антенны в дБ;
7 - Потери в приемном фидере в дБ; 8 – Отношение сигнал/шум на входе приемного устройства в дБ;
9 – Мощность сигнала на входе приемника в дБ.
Рис 11
1.1 Задание к лабораторной работе № 3
Определить основные потери при распространении в дБ и дальность пролета в м, при следующих исходных данных ( все в дБ, частота в ГГц):
|
|
Исходные данные |
|
||
Параметр |
|
|
Вариант |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
РТ |
3 |
5 |
10 |
15 |
20 |
ηТ |
3 |
7 |
5 |
9 |
10 |
GT |
20 |
25 |
27 |
30 |
32 |
GR |
18 |
20 |
25 |
30 |
15 |
ηR |
5 |
3 |
9 |
7 |
6 |
B |
10 |
13 |
15 |
20 |
17 |
PR |
99 |
102 |
104 |
106 |
110 |
f |
37 |
15 |
11 |
8 |
15 |
1.2Порядок выполнения работы
3.Используя формулы раздела 3, проведите расчет основных потерь при распространении (в дБ).
4.Используя формулы раздела 3, выполните расчет дальности пролета в м.
1.3Отчет по лабораторной работе включает
1.Цель работы.
2.Исходные данные.
3.Результаты расчета основных потерь при распространении ( в дБ).
4.Результаты расчета дальности пролета в м.
5.Постройте диаграмму уровней по результатам расчетов.
1.4Контрольные вопросы
1.Как возрастает напряженность поля при использовании направленных антенн с коэффициентом усиления G?
2.Как определяется коэффициент ослабления радиоволн в свободном пространстве при ненаправленных антеннах?
3.Как определяются основные потери при передаче в свободном пространстве?
4.Как определяется коэффициент потерь передачи в свободном пространстве ?
5.Как строятся диаграммы уровней?