Задача№1 по СиСМС

Формулировка задачи №1

Рассчитать и построить диаграммы уровней (ДУ) на пролете РРЛ и определить графоаналитическим способом с помощью ДУ оптимальные энергетические параметры (ЭПопт) радиооборудования радиорелейных станций (РРС) на основе простого технического критерия (ПТК).

Исходные данные (ИД):

- диапазон рабочих частот: 36 ГГц;

- длина пролета: 10 км;

- мощность передатчика РРС: 65 мВт;

- варианты диаметра антенн: 30 см; 50 см; 70 см;

- скорость передачи: 3000 Мбит/с;

- вид модуляции: 1024-КАМ;

- дополнительные потери в ТР: 45 дБ;

- энергетические потери из-за неидеальностей ППТ: 5 дБ;

- энергетический выигрыш от помехоустойчивого кодирования: 7 дБ;

- энергетический выигрыш от адаптивного эквалайзера: 10 дБ;

- коэффициент шума приемника: 5 дБ.

Ход работы:

1)Подготовка поля ду

По определению, а также для наглядности, ДУ пространственно привязывается к структурной схеме типового приемопередающего тракта (ППТ) РКСв по ряду контрольных точек (КТ) на стыках его типовых устройств, которые нумеруются. Обязательными КТ являются вход и выход РКСв. Типовыми устройствами в составе РКСв являются: радиопередающее устройство (РПдУ); радиоприемное устройство (РПрУ); антенно-фидерный тракт (АФТ): передающий АФТ(АФТпд) и приемный АФТ (АФТпр); антенна (А): передающая А (Апд) и применая А (Апр); тракт распространения (ТР). Остальные типовые устройства (электропитания, управления и пр.) на схеме типового ППТ не отображаются.

2) Расчет уровней по точкам ппт

u₁=u₈=u=3 В; входное сопротивление RΩ1=выходному сопротивлению

RΩ8: т.е. имеем R_Ω1=R_Ω8=R_Ω=50 Ом. Таким образом можно рассчитать уровень сигнала на входе и выходе ППТ

p₁=р₈= (1)

p₁=р₈=10lg(9/50)=-7,447 дБВт

Уровень сигнала в КТ No2 определяется непосредственно по заданной в ИД выходной мощности передатчика

p₂=10lg(Р_пд(Вт)), (2)

где Р_пд(Вт) – мощность передатчика, Вт (задана в ИД)

p₂=10lg(65*10^-3)=-11,87 дБВт

В точках 3...7 уровни рассчитываются методом преобразования уровней по формулам:

р₃ = p₂ - а_{ф пд}(дБ), (3)

где а_{ф пд}(дБ) – потери в передающем АФТ, дБ;

p₃=p₂=-11,87

Значения параметров g_{a пд}(дБ) и g_{a пр}(дБ) на пролете РРЛ принимаются равными и рассчитываются по формуле:

g_{a пр}(дБ) = g_{a пд}(дБ) = g_a(дБ) = 10lg[k_ип(πD_а/λ)²]

в которой k_ип – коэффициент использования поверхности (КИП) апертуры антенны; Dа – диаметр антенны, см; λ – длина волны, см. Значение КИП принимается в пределах 0,5...0,7; при этом меньшее значение КИП соответствует большему диаметру антенны и наоборот.

Значения параметров а_{ф пд} и а_{ф пр}, если соответствующие АФТ применяются в СРС, задаются в ИД. Если передающий АФТ или приемный АФТ или оба одновременно в СРС отсутствуют, то соответствующее значение потерь принимается равным 0.

Значения показателей g_{a пд} и g_{a пр} задаются либо непосредственно, либо рассчитываются по заданным в ИД значениям диаметра зеркала (для параболических антенн).

1)Расчёт для антенны диаметром 30 см:

g_a(дБ) = 10lg(0,6(30π/0,83)²)=38,9 дБ (4)

УСЭ g_a=25 дБ…45 дБ выполняется;

p₄=p₃+ g_{a пд}(дБ)=-11,87+38,9=27,03 дБВт (5)

где g_{a пд}(дБ) – коэффициент усиления передающей антенны (антенны передатчика), дБ;

p₅=p₄-a_тр(Дб)=27,03-168,6=-141,57 дБВт, (6)

где а_тр(дБ) – потери в ТР, дБ;

p₆=p₅+ g_{a пд}(дБ)=-141,57+38,9=-102,67 дБВт, (7)

где g_{a пр}(дБ) – коэффициент усиления приемной антенны (антенны приемника), дБ;

p₇=p₆- а_{ф пр}(дБ)=p6=-102,67 дБВт, (8)

где а_{ф пр}(дБ) – потери в приемном АФТ, дБ.

УСЭ p4=12 дБВт … 55 дБВт выполняется;

УСЭ p5= -150 дБВт …. -100 дБВт выполняется;

УСЭ p6= -65 дБВт … -115 дБВт выполняется;

2)Расчёт для антенны диаметром 50 см:

g_a(дБ) = 10lg(0,6(50π/0,83)²)=43,3 дБ

p₄=p₃+ g_{a пд}(дБ)=-11,87+43,3=31,43 дБВт

где g_{a пд}(дБ) – коэффициент усиления передающей антенны (антенны передатчика), дБ;

p₅=p₄-a_тр(Дб)=31,43-168,6=-137,17 дБВт,

где а_тр(дБ) – потери в ТР, дБ;

p₆=p₅+ g_{a пд}(дБ)=-147,17+43,3=-93,87 дБВт, (7)

где g_{a пр}(дБ) – коэффициент усиления приемной антенны (антенны приемника), дБ;

p₇=p₆- а_{ф пр}(дБ)=p6=-93,87 дБВт,

где а_{ф пр}(дБ) – потери в приемном АФТ, дБ.

УСЭ p4=12 дБВт … 55 дБВт выполняется;

УСЭ p5= -150 дБВт …. -100 дБВт выполняется;

УСЭ p6= -65 дБВт … -115 дБВт выполняется;

3)Расчёт для антенны диаметром 70 см:

g_a(дБ) = 10lg(0,6(70π/0,83)²)=46,2 дБ (4)

p₄=p₃+ g_{a пд}(дБ)=-11,87+46,2=34,33 дБВт (5)

где g_{a пд}(дБ) – коэффициент усиления передающей антенны (антенны передатчика), дБ;

p₅=p₄-a_тр(Дб)=34,33-168,6=-134,27 дБВт, (6)

где а_тр(дБ) – потери в ТР, дБ;

p₆=p₅+ g_{a пд}(дБ)=-134,27+46,2=-88,07 дБВт, (7)

где g_{a пр}(дБ) – коэффициент усиления приемной антенны (антенны приемника), дБ;

p₇=p₆- а_{ф пр}(дБ)=p6=-88,07 дБВт, (8)

где а_{ф пр}(дБ) – потери в приемном АФТ, дБ.

УСЭ p4=12 дБВт … 55 дБВт выполняется;

УСЭ p5= -150 дБВт …. -100 дБВт выполняется;

УСЭ p6= -65 дБВт … -115 дБВт выполняется;

Параметр а_тр в СРС рассчитывается по общей формуле:

а_тр = а_св + а_доп, (10)

в которой а_св - потери в свободном пространстве, дБ; а_доп – дополнительные потери в реальных условиях распространения, дБ.

Дополнительные потери а_доп задаются в ИД, а показатель а_св рассчитывается по известной формуле

а_св = 20lg[4πd/λ], (11)

в которой d – длина пролета (расстояние связи), км; λ – длина волны, км.

а_св = 20lg(4π10/0.83*10^-5)=123.6 дБ

УСЭ асв=100 дБ …150 дБ выполняется.

а_тр = 123,6 + 45 = 168,6 дБ

УСЭ а_тр= 115 дБ… 200 дБ выполняется