Сети и системы радиосвязи и методы их защиты / SiSR_LR10

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра систем и сетей радиосвязи и телевещания

Лабораторная работа № 10

по дисциплине

«Сети и системы радиосвязи и методы их защиты»

на тему

«Изучение принципов спутникового ТВ вещания»

Выполнил: студент гр. БЗС2002

Козлов Е.Р.

Лисовский Л.Д.

Ломакин А.А.

Масалова С.Э.

Умаров К.И.

Проверил: Сорокин Г.И.

Москва 2023

1. Цель работы

1. Изучение принципов построения спутниковых систем телевизионного вещания (СТВ).

2. Изучение приемной установки земной станции спутниковой распределительной системы ТВ вещания «Москва».

3. Изучение методики расчета и измерение основных параметров аналоговых спутниковых систем ТВ вещания.

2. Основные параметры системы «Москва»

Приемная параболическая однозеркальная антенна ЗС «Москва» включает антенну, малошумящий усилитель (МШУ) и приемную стойку. Имеет антенну диаметром da = 2,5 метр и массу не более 400 кг; ширина направленности ±2,5° по уровню половинной мощности. Эта антенна обеспечивает прием сигнала с круговой правой поляризацией на рабочей частоте 6-го ствола спутника серии «Экспресс» 3675 МГЦ. Предусмотрена грубая и плавная ручная установка луча антенны по азимуту и углу места, а также возможность дооборудования следящим приводом. Шумовая температура антенны Ta = 80K при углах места не менее 5°. В качестве входного приемного устройства (МШУ) может быть параметрический или транзисторный усилитель. В данной аппаратуре приемной ЗС «Москва» применяется МШУ на полевых транзисторах с барьером Шоттки, расположенный непосредственно у облучателя антенны с температурой Tмшу = 100K и коэффициентом усиления 40 дБ. Все остальное радиотехническое оборудование размещается в небольшой стойке, куда сигнал поступает по кабелю.

Основные блоки стойки: блок преобразования частоты (ПР), телевизионный блок (ТЛВ), блок обработки сигналов звукового сопровождения (ЗВ) и блок обработки сигналов радиовещания (РВ).

Рисунок 1. Функциональная схема приёмной станции «Москва»

Принятый антенной и усиленный в МШУ ЧМ сигнал ретранслятора с центральной частотой 3675 МГц поступает на вход блока ПР, где осуществляется его преобразование в сигнал промежуточной частоты f_пч = 70 МГц. На входе блока ПР включен полосовой фильтр (ПФ), обеспечивающий избирательность по зеркальному каналу и выполненный на базе полосковых линий с воздушным заполнением. В качестве гетеродинного преобразователя частоты используется полосовой балансный смеситель (СМ1) на диодах с барьером Шоттки. Сигнал получен в субблоке управляемого гетеродина (УГ) частота 1.5МГц. После усиления поступает на блок усиления и умножения (УУм) умножается в 24 раза и после фильтрации также через ферритовые вентили поступает на вход смесителя. На входе которого образуется 70 МГц. Смеситель балансный выполняется на полосковой плате объединенной с предварительным УПЧ (ПУВЧ). Он выполняется на 4-х малошумящих транзисторах.

С выхода блока Пр с разъема “Вых ПЧ” коаксиального кабеля подается на блок ТЛВ. В этом блоке срезается паразитная АМ, сигнал усиливается и детектируется. ЧД на расстроенных контурах. С выхода ЧД видеосигнал (со своим спектром и 2-мя поднесущими звукового сопротивленияя ТВ и ЗВ) в полосе от 0 до 6 МГц подается на видеоусилитель, восстанавливающий контур ВСК (поднимает НЧ) и на вход стойки видео.

Звуковое сопр-е ТВ на f=7 МГц и одна радиовещательная программа f=7,5 МГц подается на блок делителя мощности пополам, где разветвляется на 2 однотипных блока ОСЧ-обратной связи по частоте.

П_чм=2F_в(1+√М+М) М=∆f/f_в М₁=150/10=15 М₂=30/10

В блок ОСЧ входит смеситель и управляемый гетеродин. С их помощью (как видно из вычислений) происходит сжатие девиации на выходе смесителя со 1500 кГц до 30 кГц, что позволяет ≈ в 4 раза уменьшить ПП последующих каскадов. За счет этого послед. каскады получают лучшее соотношение с/ш на 5 дБ, по сравнению с отсутствием блока ОСЧ.

Сжатие девиации со 150 до 30 кГц происходит для сильных сигналов.

Сигнал детектируется, усиливается с помощью УНЧ. С УНЧ на управляемый генератор подается сильный сигнал и с помощью варикапов перестраивает его частоту в сторону понижения девиации.

Слабые сигналы не в состоянии перестроить управляемый генератор, их девиация не изменяется, но она свободно укладывается в 30 кГц.

3. Расчет геометрических параметров спутниковой линии связи

• Приемная земная станция расположена в г. Москва, ее координаты:

λзс = 37,41 град.в.д. – долгота

ξзс = 55,45 град.с.ш. – широта

• Относительная долгота подспутниковой точки

Δλ = λзс – φзс = -17,24 град.

• Радиус Земли:

Rз = 6371 км

• Расстояние между земной станцией и спутником, расположенным на геостационарной орбите:

40 040 км, где γ₀ = 0,15

• Угол места β

β = 0,0539

• Где α – центральный угол

1,36543

• Азимут антенны для ЗС, расположенных в северном полушарии

- для ЗС, расположенных западнее подспутниковой точки

68,78

где 111,22

4. Выполнение

Снять зависимость отношения сигнал-шум на выходе канала изображения(видеотракта) от девиации частоты ЧМ сигнала.

Установка требуемого значения Δfp

Девиация частоты ЧМ сигнала на выходе модулятора с крутизной Км связана с напряжением модулирующего сигнала на его выходе следующим соотношением:

(10.1)

Для установки требуемого значения размаха девиации частоты Δfp на выходе имитатора необходимо на его вход подать напряжение с размахом:

(10.2)

В лабораторной работе для измерения напряжения на входе имитатора используется вольтметр, измеряющий эффективное напряжение:

(10.3)

Следовательно, для получения требуемого значения Δfp надо установить напряжение:

(10.4)

Где Км = 35 Мгц/В

Установка требуемого значения [н/ш] проводится изменением уровня сигнала на выходе имитатора с помощью калибровочного атеннюатор, установленного в нижней части стойтки. При этом уровень шума на входе демодулятора приемника остается постоянным. Уровень сигнала непосредственно на выходе обеспечивает несущая-шум, равное 40 дБ. Таким образом, для установки требуемого значения [н/ш] следует ввести затухание аттенбатора:

(10.5)

Измерение отношения [c/ш]

При передаче ТВ сигналов для оценки качества используют отношение сигнал-шум на выходе канала:

(10.6)

где Uр.вых – размах напряжения сигнала изображения без учета синхоимпульсов (от уровня «белого» до уровня гасящих шумов);

Uш.э – эффективное (действующее) напряжение шума на выходе.

В лабораторной работе для измерения напряжения сигнала и шума используется осциллограф с калиброванным усилением вертикального отклонения луча. Вначле на выходе канала измеряется размах напряжения Uр.вых соответствующий установленному значению Δfp.

Затем в тракте имитатора отключается модулирующий сигнал. При этом на выходе канала будет лишь напряжение шумов, которые на экране осциллографа наблюдаются в виде светящейся «размытой» полосы с хаотически возникающим сверху и снизу выбросами.

Измерение напряжения шумов сводится к приближенному измерению размаха этой «размытой» полосы, который с учетом калибровки усиления осциллографа соотвествует квазипиковому напряжению шума Uш.кп. В свою очередь квазипиковое напряжение связано с эффективным с помощью пик-фактора ӕ = Uш.кп / Uш.э, который для тепловых шумов с достаточной точностью можно считать равным ӕ = 7.

С учетом вышесказанного получаем:

(10.7)

Таблица 1.Результат измерений

Δfp, МГц	U, мВ	Up.вых., мВ	a, дБ	[н/ш], дБ	Uш.кп, мВ	[с/ш], дБ
6	60	150	30	10	50	23
			25	15	25	29
			20	20	10	37
			15	25	5	43
12	121	300	30	10	50	29
			25	15	25	35
			20	20	10	43
			15	25	5	49
18	182	320	30	10	50	30
			25	15	25	36
			20	20	10	44
			15	25	5	50
24	242	500	30	10	50	34
			25	15	25	40
			20	20	10	48
			15	25	5	54

1 для Δfp = 6 2 для Δfp = 12 3 для Δfp = 18 4 для Δfp = 24

Рисунок 2. Зависимость [с/ш] от [н/ш] при различных Δfp

6. Вывод

В ходе работы исследовалась зависимость отношения сигнал-шум от размаха девиации частоты Δfp на разном отношении несущая-шум. Была обнаружена прямая зависимость, а именно, при увеличении Δfp, помехоустойчивость возрастает.