Коммерциялық емес акционерлік қоғам
АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ
Телекоммуникациялық жүйелер кафедрасы
СЫМСЫЗ БАЙЛАНЫС ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ
Есептік – сызба жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар
(050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандықтарының студенттері үшін)
Эльвира Кадылбековна Сакажанова
Сергей Владимирович Коньшин
Нақты өңдеу 050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандықтарының күндізгі оқу түрінің студенттеріне арналған.
Әдістемелік нұсқауларда сымсыз байланыс жүйелерін есептеуге арналған негізгі формулалар мен сызбалар, есептік – сызба жұмыс мазмұнына қойылатын талаптар мен есептеу әдістері келтірілген.
Без. 2, кесте. 5, әдеб.көрсеткіші. - 7 атау.
Пікірберуші: техн. ғыл. канд., проф. Г.Г. Сабдыкеева.
“Алматы энергетика және байланыс институтының” коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2007 ж. баспа жоспары бойынша басылады.
Ó “Алматы энергетика және байланыс институтының” КЕАҚ, 2007ж.
Кіріспе
«Сымсыз байланыс технологияляры» пәні 050719- Радиотехника, электорника және телекоммуникация мамандықтарының студенттерімен үшінші курста оқытылады және 2 есептік – сызба жұмыстарды орындауды қарастырады.
Есептік – сызба жұмысының мақсаты: Студенттерді сымсыз байланыс жүйелерін тұрғызу мен есептеу ұстанымдарына үйрету, радиалды құрылымды радиобайланыс жүйелерінде дабылдардың өшулігі мен таралуының қасиеттерін көрсету.
1 Есептік – сызба жұмыстарды орындауға арналған тапсырмалар
№1 есептік – сызба жұмысында есептеулерді жүргізу талап етіледі:
- сымсыз радиобайланыс жүйесінің (1 аймақтың радиусы) ұялы абоненттік станциясы (АС) мен орталық (ОС) станциясының аралығындағы сенімді қабылдаудың максималды қашықтығы;
- ОС пен АС (2 аймақтың радиусы) сенімсіз (нашар сапалы), тәуелді қабылдауының максималды қашықтығы;
№2 есептік – сызба жұмысында есептеулерді жүргізу талап етіледі:
- базалық станция (БС) (1 аймақтың радиусы) мен орталық станцияның аралығындағы сенімді қабылдаудың (алыстық) максималды қашықтығы;
- тура сондай қашықтық, бірақ тәуелді, сенімсіз (нашар сапалы) (2 аймақтың радиусы) шарты кезінде.
Есептеулердің жалпылама шарттары:
Есептік – сызба жұмыстарында сымсыз жүйенің тұрғызылуы, қандай да бір территорияда ең бірінші жабу ретінде қабылданады.
Ескере кеткен жөн, ОС пен АС – тың байланысы негізінде дөңгелек диаграммалы бағытталған антенналардың көмегімен радиалды желі тұрызылуының бірінші кезеңінде жүзеге асырылады. ОС – ң БС байланысы, БС орнатылатын бағыттаушы антеннаның қолдануымен жүзеге асырылады. ОС – ң АС және ОС – ң БС байланыс есептемесі бір әдістеме бойынша жүргізіледі.
Есептеуге арналған бастапқы мәндер:
а) ОС тасымалдаушысының номинал қуатын сынақ кітапшасының соңғы саны бойынша 1-кестеден аламыз;
б) орташа жұмыс жиілігі де f сынақ кітапшасының соңғы саны бойынша 1-кестеден алынады;
в) қабылдау антеннасының h2 биіктігі де сынақ кітапшасының соңғы саны бойынша 1-кестеден алынады;
г) АС қабылдау пунктінің дабыл өрісіндегі қажетті Ес кернеулігін сынақ кітапшасының соңғы саны бойынша 1- кестеден алынады;
1 Кесте – Нұсқаның сынақ кітапшасының соңғы санына тәуелділігі
|
Сынақ кітапшасының соңғы саны |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
Рн, Вт |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
|
f, МГц |
1800 |
1700 |
1500 |
900 |
850 |
800 |
750 |
400 |
350 |
300 |
|
h2, м |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
|
Ес, дБ |
35 |
36 |
37 |
38 |
39 |
40 |
41 |
42 |
43 |
44 |
д) сымсыз радиобайланыс жүйесінің Δh қызмет көрсету аймағындағы жергілікті жер бедерінің Δh2 жергілікті жер бедерінің өзгеруінің үлкен нұсқасы үшін және Δh1 жергілікті жер бедерінің өзгеруінің аз тербелісі үшін 2 кестеден сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғы саны бойынша анықталады;
2 Кесте – Нұсқаның сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғысына тәуелділігі
|
Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғысы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
|
Жергілікті жер бедері Dh1 – ден Dh2 – ге дейін өзгереді |
Dh1,м |
10 |
13 |
15 |
17 |
10 |
12 |
16 |
18 |
14 |
12 |
|
Dh2,м |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
|
е) сүзгілер мен антенналық бөлгіштердегі өшуліктерді кез – келген нұсқа үшін тең деп алып, Вф=9 дБ деп қабылдаймыз;
ж) ОС пен АС тарату мен қабылдау антенналарының ДУ күшейтуі 3- кестеден таңдалынады. ОС мен АС арасындағы байланыс алыстығын есептеу кезінде ОС мен АС антенналары ретінде барлық жаққа бағытталған антеннеларды таңдау қажет (бағыттау диағраммасының ені 3600). ОС мен БС арасындағы байланыс алыстығын есептеу үшін, ОС антенналары ретінде бұрынғыдай барлық жаққа бағытталған антенналар қолданылады, ал БС антенналары ретінде антенналардың түрлі типтері қолданылады.
3 Кесте – Антенна параметрлері
|
Антенна түрлері |
QЕ, ° |
КУ, ДУ, дБ |
|
1 Жартылай толқынды дірілдеткіш |
360 |
0 |
|
2 Толқынды дірілдеткіш |
180 |
1,6 |
|
3 Жартылай толқынды шунтты дірілдеткіш |
360 |
0 |
|
4 Ширектолқынды қадауыш |
360 |
0 |
|
5 «Толқынды арна» типті жеті элементті антенна |
55 |
8,0 |
|
6 Толқындық дірілдеткішті төрт қабатты антенна |
60 |
7,3 |
|
7 Тағы сол, екі қабатты |
70 |
3,6 |
2 №1 есептік – сызба жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар
2.1 Таратушы антеннаның биіктігі берілмегендіктен, жергілікті шарттарды ескере отырып, ОС орналастырылуының керекті нұсқасын таңдап алу үшін, қызмет көрсету радиусын анықтау үшін, антенналарды әртүрлі биіктіктерде береміз.
ОС антенналарының келесі биіктіктерін береміз:
h1= 30, 50, 70, 100, 150, 200, 300 м.
Есептеу кезінде ОС құрылғысы тірегіш негізінде қала береді, ал антенналық фидер ұзындығы lф, фидердің ортақ өшулігін өсіре отыра, h1 биіктігімен өседі. Кабельдердің параметрлері 4 кестеде келтірілген.
4 Кесте – Кабельдердің параметрлері
|
Кабель маркасы |
Толқындық кедергі, rф, Ом |
Жиіліктердегі a өшулік, дБ/м, МГц |
||||
|
|
|
66 |
400 |
1500 |
1650 |
2000 |
|
РК-50-2-11(РК-149) РК-50-3-11(РК-159) РК-50-7-11(РК-147) РК-50-7-15(РК-47) РК-50-11-11(РК-148) РК-50-11-13(РК-48) РК-75-4-11(РК-101) РК-75-4-15(РК-1) РК-75-7-11 РК-75-7-12 РК-100-7-11(РК-102) РК-100-7-3(РК-2) РК-5/18 РКД-2-7/28 РКД-2-9/33 РК-75-7-21(РКТФ-3) РК-75-17-11(РК-5) РК-75-4-22(РКТФ-49) РК-75-7-16(РК-20) РК-75-7-17(РК-77) РК-75-7-18 РК-75-9-12(РК-3) РК-75-9-13(РК-103) РК-75-13-12 РК-75-17-12(РК-108) |
50 50 50 50 50 50 75 75 75 75 100 100 70 75 70 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 |
- - - - - - 0,08 0,08 0,05 0,05 - - - - - 0,045 0,014 0,08 0,05 0,05 0,03 0,043 0,038 0,02 0,028 |
- - - - - - 0,3 0,28 0,18 0,19 - - - - - 0,15 0,043 0,27 0,19 0,18 0,14 0,15 0,14 0,06 0,07 |
0,75 0,77 0,49 0,5 0,32 0,35 0,58 0,58 0,47 0,5 0,21 0,37 0,067 0,047 0,039 - - - - - - - - - - |
0,85 0,83 0,51 0,52 0,34 0,37 0,62 0,62 0,52 0,55 0,25 0,41 0,085 0,052 0,043 - - - - - - - - - - |
0,97 0,95 0,56 0,56 0,38 0,4 0,72 0,72 0,65 0,66 0,33 0,45 0,12 0,162 0,052 - - - - - - - - - - |
2.2 ОС антенналарының барлық биіктіктері үшін фидер өшулігін анықтау
DBф=a(lф-50), дБ
мұндағы lф – фидер ұзындығы, м;
a - қумалы өшулік, дБ/м.
4 кестеден берілген жиілікте жұмыс істейтін кабельді таңдаймыз және оның өшулігін анықтаймыз.
2.3 Алынған мәліметтерді кестеге толтырамыз (5 кесте түрі бойынша)
2.4 1кВТ қуаттан таратқыштың номиналды қуатының өзгешелігін есепке алатын Вр.н түзетуін мынандай формуламен есептейміз
2.5 
- 1,5 м- ден айырылатын қабылдау атеннасын
ескеретін түзетуді формуласы арқылы
анықтаймыз
Вh2=10lg(1.5/h2)
мұндағы h2 – АС қабылдау антеннасының биіктігі
5 Кесте – Шығу мәліметтерін безендіру түрлері
|
Таратушы антеннаның биіктігі, h1, м. |
Фидердің өшуі, a*lф, дБ. |
|
30 |
1,03 |
|
50 |
1,73 |
|
70 |
2,34 |
|
100 |
3,47 |
|
150 |
5,20 |
2.6 Келесі түрде жергілікті жер бедерін ескеретін
түзетуді анықтау үшін 
түзетуін анықтаймыз.
Жергілікті жер бедерін ескеретін түзетуді анықтайтын сызба 1 –
суретте көрсетілген.
Бүкіл есептеулерді екі шеткі жағдайлар үшін жүргізу тиіс: жергелікті жер бедерінің тербелу биіктігі минималды мәнге (Δh1 – ең жақсы нұсқа) және жергілікті жер бедерінің тербелісі максималды мәнге ие болғандағы (Δh2 – ең нашар нұсқа).
Сәйкесінше, екі жағдай үшін жергілікті
жер бедерін ескеретін - түзету есептелінеді. коэффициенті берілген Δh үшін 1а (ауылдық
жер) және 2б (қалалық жер) суреттерінің сызбасы бойынша
алынған, орташа арифметикалық мән ретінде анықталады.
|
Врел, дб (для города) Врел, дб(для села) |
|
1 Сурет – Жергілікті жер бедерін ескере отырып түзетуді анықтайтын сызба
Мысал ретінде 
,
болған кездегі жергілікті жер
бедерін ескеретін түзетуді анықтаймыз.
2.7 
және 
жағдайлары
үшін АС қабылдау пунктінде ОС тарату станциясында пайда болатын
өріс кернеулігін негізгі есептеу формуласымен анықтаймыз
Е=Ес+Вр.н+Вф+Вh2+Врел+ (a*lф)-Dу (1)
мұндағы lф – фидер ұзындығы, м;
a - қумалы өшулік, дБ/м.
Ес – АС қабылдау пункітіндегі өріс дабылының талап етілетін кернеулігі;
Вр.н – 1 кВт қуаттан таратқыштың номиналды қуатының ерекшелігін ескеретін, түзеткіш, дБ;
Вф – антенналық бөлгіш пен сүзгілердегі өшулік, дБ;
Вh2 – 1,5 м – ден ерекшеленетін, қабылдаушы антеннаның биіктігін ескеретін, түзеткіш, дБ;
Врел – жергілікті жер бедерін ескеретін түзеткіш, дБ;
Dу – ОС мен АС қабылдаушы және таратушы антенналарының күшейту коэффициенттерінің қосындысы, дБ.
Есептеуді ОС таратушы антенналарының барлық биіктіктері үшін жүргізу және есептеулер нәтижесін 6 кесте үлгісі бойынша келтіру.
6Кесте – Есептеулер нәтижесін безендіру үлгісі
|
Таратқыш антеннаның биіктігі |
Dh1 үшін |
Dh2 үшін |
||
|
Өріс кернеулігі Е, дБ |
Күтілетін байланыс алыстығы r, км |
Өріс кернеулігі Е, дБ |
Күтілетін байланыс алыстығы r, км |
|
|
30 |
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
2.8
2 – суреттегі сызба бойынша (тәжірибе жүзінде алынған) ОС
тарату антеннасының әртүрлі биіктігіндегі есептелген
өріс кернеулігі үшін, күтілетін байланыс алыстығын
анықтаймыз (
және ).
2.9 Сонымен, жергілікті биіктіктердің төмендеуінің шеткі жағдайлары үшін түрлі антенна биіктіктерінің мәндерін бере отыра, байланыс алыстығының мәнін анықтадық. Олардың алынған мәндерінен шыға отыра, h1 антеннасының тиімді биіктігін таңдау қажет және өз таңдауыңды түсіндіре кету.
1 аймақ радиусы (ОС мен АС
арасындағы максималды қашықтық) және жер бедері үшін есептелген, байланыс
алыстығының мәндерінің ең азы ретінде
таңдалынады
2.10 2 аймақтың есептелінуі (ОС – ң АС байланысы кезінде) 1 аймақ есептелінуінен ерекшеленеді, егер 1 аймақта сенімді байланыс қамтамасыз етілсе (дабылдың жоғалуысыз және тоқталуынсыз); онда 2 аймақта дабылдың жоғалуы мен тоқталуы болуы мүмкін, бірақта бұл кезде байланыс сапасы тиімді болып қала береді және сөздің анықтылығы қанағаттандырылады.
2 аймақ радиусынан кейін сымсыз байланыс немесе мүлдем жоқ немесе анық емес. 1 аймаққа қарағанда Ес2 өріс кернеулігі қабылдау пунктінде 9 дБ аз екенін ескере отыра, есептеуді жүргіземіз
Ес2 =Ес1-9.
2 Сурет – Байланыс алыстығын
анықтауға арналған қисықтар
2.11 Мәндерді кестеге енгізіңдер. 2 – суреттегі сызба бойынша аналогты түрде байланыс алыстығы анықталады. Содан кейін 2 аймақ пен 1 аймақтағы байланыс алыстығының арасындағы айырма сияқты 2 аймақ ені анықталады.
3 №2 есептік – сызба жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар
1 аймақ радиусының есептеу әдістемесі (ОС мен БС байланысы кезінде) 2 бөлімде аналогты көрсетілген бойынша.
Біріншілік кезеңдердегі сымсыз байланыстың радиалды желісінің тұрғызылуын түсіну үшін түрлі нұсқаларды салыстыру қажет: БС барлық жаққа бағытталған және бағытталған антенналардың қолданылуымен. Ол үшін барлық жаққа бағытталған антенна ретінде алдыңғы пункттегі сиқты антенналарды қолданамыз. Ал бағытталған антеннаны өз бетінше 3 кестеден таңдау қажет, содан кейін барып ОС – ң БС – пен байланысы кезіндегі 1 аймақ радиусын есептеу. Есептеу кезінде мыналарды ескерген жөн:
а) БС антеннасы ретінде барлық жаққа бағытталған антеннаны қолданған кезде, бөгеуілдер барлық жақтан қабылданады, сондықтан 1 және 2 аймақтар үшін талап етілетін дабылды (Ес1 және Ес2) техникалық тапсырмадағы сияқты етіп аламыз;
б) БС антеннасы ретінде бағытталған антеннаны қолданған кезде, (1) формуладағы Ес орнына ЕС' мәнін аламыз (DВQ түзеткіштің қосылу есебінен)
ЕС'=ЕС +DВQ (2)
мұндағы DВQ - дөңгелекті БД салыстыру бойынша бөгеуілге қарсы қабылдаушылықтың азайуы.
DВQ=10*lg(QЕ/360) (3)
мұндағы QЕ – бағытталған антеннаның БД ашылуы.
(1) формула бойынша антеннаның екі түрі үшін кернеулікті анықтаймыз.
Мәндерді алдыңғы пункттерге аналогты түрде кестеге енгіземіз.
Мысалы, «толқындық арна» антеннасының түрі үшін QЕ = 550, олай болатын болса DВQ = 10lg(550/3600) = - 8,16 дБ, сондықтан, ЕС ширетолқынды қадауышқа қарағандаменьше 8,16 дБ аз.
2 – суреттегі сызба боынша сәкей жағдайлар үшін күтілетін байланыс алыстығын анықтаймыз.
Алынған мәндер бойынша антенна таңдалуына түсініктеме беру, ол БС – тің ОС байланысы үшін қолданылады.
2 аймақ радиусының есептелінуін (ОС – ң БС байланысы кезінде) а және б пункттеріне аналогты түрде енгіземіз, және қабылдау пунктіндегі Ес2 өріс кернеулігі 1 аймаққа қарағанда 9 дБ аз екенін ескерген жөн.
2 – суреттегі сызба бойынша аналогты түрде байланыстың алыстығын анықтаймыз.
Есептеулер нәтижесін кестеге енгіземіз.
Қорытынды
Әрбір есептік – сызба жұмысында, қорытындыда келесі сұрақтарды қарастыру. Қазіргі нормаларға сәйкес, жылжымалы АС – ті ОС байланыс алыстығын есептеу кезінде қандай мәліметтер алынады. Нақты жүйе үшін, қалада сәйкес келетін жердің түріне ОС антеннасының тиімді биіктігін көрсету қажет. Қызмет көрсету аймағының өсу мүмкіншілігін көрсету.
Әдебиеттер тізімі
1. Карташевский В.Г. и др. Сети подвижной связи - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001.
2. Андрианов В.И., Соколов А.В. Сотовые, пейджинговые и спутниковые средства связи. - СП: БХВ Петербург Арлит, 2001.
3. Ратынский М.В. Основы сотовой связи / Под ред. Д.Е. Зимина. - М.: Радио и связь, 2000.
4. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: Радио и связь, 1999.
5. Мясковский Г.М. Системы производственной радиосвязи: Справочник. - М.: Связь, 1980.
6. Коньшин С.В. Транкинговые радиосистемы: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2000.
7. Коньшин С.В., Сабдыкеева Г.Г. Теоретические основы систем связи с подвижными объектами: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2002.
8. Коньшин С.В. Технологии беспроводной связи: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2003.
Мазмұны
Кіріспе........................................................................................................................2
1 Есептік – сызба жұмысты есептеуге арналған тапсырма...................................2
2 №1 есептік – сызба жұмысты орындауға арналған әдістемлік нұсқаулар.......4
3 №2 есептік – сызба жұмысты орындауға арналған әдістемлік нұсқаулар.......8
Қорытынды..............................................................................................................10
Әдебиеттер тізімі.....................................................................................................10