Некоммерческое акционерное общество

Алматинский университет энергетики и связи

Кафедра телекоммуникационных систем

  

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ  ТЕХНОЛОГИЙ ОКАЗАНИЯ СПУТНИКОВЫХ И РАДИОРЕЛЕЙНЫХ УСЛУГ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯХ

 

Сборник задач

для магистрантов  специальности  6М071900 -

Радиотехника, электроника и телекоммуникации)

  

 

Алматы 2011 

          Составители: Клочковская Л.П., Барсегянц К.В.. Исследование технологий оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телекоммуникациях. Сборник задач для магистрантов  специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС,2011, 35 с.

 

В сборнике задач рассматриваются методы расчетов  параметров радиорелейных и спутниковых систем связи в телекоммуникациях

Ил. 7, табл .5, библиогр.10 -  , назв. прил.8

 

Рецензент:  доцент Е.В. Ползик.

 

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2011 г. 

 

 

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2011 г.

 

Осн. план 2011., поз178

 

Введение 

Основной целью Сборника задач по дисциплине «Исследование технологий оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телекоммуникациях» является изучение методов расчета параметров спутниковых и радиорелейных линий связи  различных телекоммуникационных систем.

Сборник задач состоит из шести разделов.

В первом разделе необходимо произвести расчет параметров цифровых радиорелейных линий связи и построить диаграмму уровней на пролете.

Во втором разделе необходимо определить основные параметры системы спутникового телевещания.

В третьем разделе определяется соответствие технических характеристик геостационарного спутника расчетным параметрам.

В четвертом разделе необходимо произвести расчет параметров приемника ЗС.

В пятом разделе рассчитать отношение сигнал/шум на НЧ окончании спутниковой линии при аналоговом методе передачи с ЧМ модуляцией ТВ сигнала (в дБ).

В шестом разделе необходимо определить зону видимости геостационарного спутника.

Сборник задач помогает освоить специфику теории распространения радиоволн в спутниковых и радиорелейных линиях связи и особенности параметров аппаратуры космического и наземного сегментов.

 

Раздел 1. Расчет параметров цифровых РРЛ

 

Таблица 1 - Исходные данные

Последняя цифра
номера зач. книжки

V, Мбит/с

R0, км

1

2

28

2

4

12

3

8

10

4

16

8

5

34

11

6

2

30

7

4

26

8

8

24

9

16

20

0

34

14

 

 V  - округленное значение скорости цифрового потока в ЦРРЛ (определяет тип аппаратуры),

 R0- средняя протяженность интервала (определяет диапазон частот).


Задача 1. 

Выбрать диапазон рабочих частот и тип оборудования цифровой РРЛ.

 
Задача 2. 

Выбрать диаметры антенн и рассчитать их коэффициенты усиления.


Задача 3. 

Определить ослабление сигнала в свободном пространстве.


Задача 4. 

Определить потери радиосигнала в газах атмосферы.


Задача 5. 

Рассчитать уровень сигнала на входе приемника без замираний.


Задача 6. 

Определить запас на замирания.


Задача 7. 

Построить диаграмму уровней на интервале ЦРРЛ.

 

Методические указания к разделу 1

 

Необходимо по заданным величинам из таблицы 1 выбрать диапазон рабочих частот, тип аппаратуры (см. приложение 1) и параметры антенн таким образом, чтобы запас на замирания М составил величину порядка 40 дБ.

1 Из   приложения 1  выберите 3 - 4 типа оборудования ЦРРЛ, удовлетворяющих заданной скорости цифрового потока и работающих в разных диапазонах  частот.

2 Выберите диаметры антенн (типовые значения 0.3, 0.5, 0.9 и 1.2 м) и рассчитайте их коэффициенты усиления:

 

G = 20 lg(D) + 20 lg(f) +17.5, дБ,                                  (1)

 

где D - диаметр антенны, м;

 f - рабочая частота, ГГц.

При выборе антенн необходимо учитывать, что на практике не применяются антенны с коэффициентами усиления большими, чем 45 дБ.

3 Определите ослабление сигнала в свободном пространстве для разных диапазонов частот по формуле:

L0 = 20 lg (4.189 104 R0 f), дБ,                                 (2)

 

где R0 - протяженность интервала РРЛ, км.

4 Определите погонные потери радиосигнала в атомах кислорода lo и в водяных парах lн для разных частот по графику (см. приложение 2) и рассчитайте полные потери  в газах атмосферы:

 

 Lг = (go + gн) R0, дБ                                  (3)

 

5 Рассчитайте уровень сигнала на входе приемника при отсутствии замираний:

 

Рпр = Рпд + G1 + G2 - L0 - Lф1 - Lф2 - Lг - Lрф -Lдоп,                 (4)

 

где Рпд  - уровень мощности передатчика, дБм;

Lф1, Lф2- ослабление сигнала в фидерных линиях, дБ.  

Так как в современной аппаратуре фидерные линии практически отсутствуют (приемопередатчики и антенны объединены в один блок), потери в Lф1 и Lф2 можно принять равными по 0.5 дБ;

Lрф - ослабление сигнала в разделительных фильтрах (примите равным 0 дБ);

Lдоп - дополнительные потери, складывающие из потерь в антенных обтекателях Lао и потерь от перепада высот приемной и передающей антенн Lпв. (Lдоп = 1 дБ).

6 Определите запасы на замирания для разных диапазонов рабочих частот, антенн и аппаратуры.

 

М = Pпр - Рпр пор(10-3),                                (5)

 

 

где Рпр пор(10-3) - пороговый уровень сигнала на входе приемника при коэффициенте ошибок k = 10-3 (определяется из параметров аппаратуры).

Результаты работы по пунктам 1 - 6 необходимо оформить в виде таблиц, содержащих данные по нескольким диапазонам частот. Из рассчитанных вариантов выберите наиболее подходящий для данного интервала и сделайте заключение.

7 Постройте диаграмму уровней на интервале ЦРРЛ по аналогии с  рисунком 1.

 

Пример расчета

 

Исходные данные –   V = 16 Мбит/с;  R0 = 20 км

1 Выбираем оборудование ЦРРЛ Радан-15

Диапазон частот    14,5–15,3ГГц; Рпд = 20 дБ; Рпор(10-3)  = - 83 дБм

2 Выбираем диаметр антенны  D = 1,2 м  и рассчитываем коэффициент усиления

 

G = 20 lg(D) + 20 lg(f) +17,5дБ,

 

где D - диаметр антенны, м;           f - рабочая частота, ГГц.

 

G = 20 lg1,2 + 20 lg14,5 +17,5= 1,58 + 23,22 + 17,5 = 42,3 дБ.

 

Так как G= 42,3 < 45, то диаметр антенны выбран правильно, так как на практике не применяются антенны, у которых коэффициент усиления больше 45 дБ

3  Определяем  ослабление сигнала на пролете.

 

L0 = 20 lg (4.189 104 R0 f),дБ,

 

где R0 - протяженность интервала РРЛ, км,

 

L0 = 20 lg (4.189 104 f20∙14,5)=141,69 дБ.

 

4 Определим погонные потери радиосигнала в атомах кислорода

lo =, goR0;  в водяных парах lн = gнR(go и gн определяются по приложению 2 в зависимости от рабочей частоты) и  полные потери  в газах атмосферы   

 

Lг = lн + lo,

 

 или:

 

Lг = (go + gн) R0, дБ.

 

Lг = (0,006 +0,006)∙20 = 0,24 дБ

 

5 Рассчитываем уровень сигнала на входе приемника при отсутствии замираний:

 

Рпр = Рпд + G1 + G2 - L0 - Lф1 - Lф2 - Lг - Lрф -Lдоп,

 

где Рпд  - уровень мощности передатчика, дБм;

Lф1 = Lф2 =  Lрф = 0 дБ ;

Lдоп = 1 дБ .

 

Рпр = 20 +2∙42,3 – 141,69 – 0,24 – 1 = - 38,33 дБ

 

6 Определим запасы на замирания

 

М = Pпр - Рпр пор(10-3) = - 38,3 + 83 = 49,67 дБ.

 

7 Строим диаграмму уровней сигнала  на пролете, см рисунок 1

 

 

Рисунок 1 -  Диаграмма уровней сигнала  на пролете

 

 

Примечание.

Диаграмма строится для оптимального выбранного варианта оборудования по максимальному значению М.

 

 

Раздел 2. Определение основных параметров системы спутникового телевещания

 

 

Таблица 2 - Исходные данные для расчета

Вариант

Диапазон частот, ГГц

Координаты ЗС

 

Djб, град

Dа, м

mf, ед

aзс, ед.

η

PС/ PШ (вых)дБ

Название ЗС

1

C

42 СШ , 76 ВД

5.5 

1.0 

1.7 

8

0,8

12

Алматы

2

C

51  СШ  72 ВД

6.0

1.1 

1.6 

11

0,7

10

Астана

3

Ku

47,5СШ 67,5 ВД

4.0

 0.9 

1.9

 7

0,75

11

Джезказган

4

Ku

44 СШ  80  ВД

3.5

 1.3 

1.8

 9

0,82

10,5

Панфилов 

5

C

52 СШ  76,5  ВД

3.0 

1.3 

1.6 

10

0,8

12

Павлодар 

6

C

54,5 СШ  69 ВД

4.0

1.4

1.7

7

0,7

10

Петропавловск

7

Ku

42 СШ  79,5  ВД

4.5

1.5

1.0

 8

0,75

11

Сарканд

8

Ku

50   СШ  80  ВД

 5.0 

1.6 

1.2 

9

0,82

10,5

Семипалатинск

9

C

44,5 СШ  78  ВД

 5.5 

1.8

1.3 

11

0,8

12

Талды-Курган 

0

Ku

49 СШ 75 ВД

 6.0

1.9 

1.7

 9

0,7

10

Каркарилинск

Примечание. Вариант выбирается по последней цифре зачетной книжки.

 

Задача 8.  

Определить географические координаты точки, в которой будет приниматься сигнал со спутника (согласно таблице 2).

 

Задача 9. 

Выбрать телекоммуникационный спутник, расположенный на геостационарной орбите (см. приложение 3).

 

Задача 10. 

Рассчитать азимут и угол места для юстировки наземной приемной антенны.

 

Задача 11.  

Определить для заданного варианта системы спутникового телевещания шумовую полосу частот абонентского приемного устройства ЗС.

 

Задача 12.

Определить  требуемое отношение сигнал/шум на входе ЗС.

 

Задача 13.

Определить затухание сигнала в свободном пространстве.

 

 

Задача 14.

Определите коэффициент запаса на участке спутник - абонентский приемник ЗС.

 

Задача 15.

Рассчитайте эквивалентную шумовую температуру абонентской приемной установки ЗС.

 

 Задача 16.

 Рассчитать максимальную наклонную дальность, соответствующую расстоянию от спутника до абонентской станции на границе зоны видимости.

 

Задача 17.

Рассчитайте ослабление сигнала в свободном пространстве.

 

Задача 18.

Определить коэффициенты усиления спутниковой передающей антенны и абонентской антенны ЗС.

 

Задача 19.

По найденным параметрам рассчитать необходимую мощность спутникового передатчика.

 

 

Методические указания для решения задач раздела 2

 

1  Из приложения 4 выберите спутник связи и запишите его название и положение на орбите.

2  Определите координаты ЗС, согласно варианту.

3  Рассчитайте азимут и угол места для юстировки приемной антенны.

Угол места, град.

 

   ,                           (6)

 

где Дсп - долгота спутника (положение на орбите), град.;

Д - долгота места расположения абонентского приемника, град.;

Ш - широта места расположения абонентского приемника, град.

Азимут, град.

 

                                                     (7)

 

Перед расчетами нужно убедиться, что прием сигналов с выбранного спутника в данной точке возможен. Для этого необходимо проверить выполнение неравенства

 

cos (Дсп - Д) cos Ш > 0,1513,                                     (8)

 

иначе спутник находится за линией горизонта.

4 Определите шумовую полосу частот абонентского приемника (исходные данные для выполнения выбираются из таблицы 3)

 

Dfша = g 2Dfпик,                                           (9)

 

где g = 1.1 - коэффициент, определяемый избирательными свойствами приемника;

Dfпик = mf Fмакс - пиковая девиация частоты,

Fмакс - верхняя частота видеосигнала (для отечественного стандарта Fмакс= 6 МГц).

5 Определите необходимое отношение сигнал/шум на входе абонентского приемника

  ,                           (10)

 

где (Рс/Рш)вых, ед. - нормируемое отношение с/ш в канале на выходе демодулятора (для спутникового ТВ канала 1-го класса - 53 дБ, 2-го класса - 48 дБ);

kв = 65 - влияние взвешивающих и восстанавливающих контуров (18.1 дБ).

Полученное значение  (Рс/Рш)вх нужно выразить в дБ:

 

((Рс/Рш)вх, дБ = 10 lg [((Рс/Рш)вх, ед.]                                      (11)

 

6 Определите коэффициент запаса на участке спутник - абонентский приемник

                                                     (12)

 

7 Рассчитайте эквивалентную шумовую температуру абонентской приемной установки

 

Тпр у = Та hф + То (1 - hф) + Тпр,                    (13)

где Та - эквивалентная шумовая температура антенны (200 К);

То - абсолютная температура окружающей среды (290 К);

hф - КПД фидерной линии (0.7-0.9);

Тпр - эквивалентная шумовая температура приемника (150-500 К).

8 Рассчитайте ослабление сигнала в свободном пространстве по формуле:

 

L0 = 20 lg ( 4.189 104 d F ), дБ,                           (14)

 

где F - рабочая частота, ГГц;

d - максимальная наклонная дальность, соответствующая расстоянию от спутника до абонентской станции на границе зоны видимости, км.

 

,                                     (15)

 

где Hорб - высота геостационарной орбиты (35800 км);

Rз - радиус Земли (6370 км)

 

L0 , раз = 10 (L0, дБ / 10).                                          (16)

 

9  Определите коэффициенты усиления бортовой передающей антенны и антенны абонентской установки.

Для антенны спутника:

 

Gпд с = hа (49000 / Djб ), раз,                          (17)

 

где hа - коэффициент использования поверхности зеркала антенны (0,5-0,6).

Gпд с, дБ = 10 lg (Gпд с, раз).                                    (18)

 

Для антенны абонентского приемника:

 

Gпр а, дБ = 20 lg (D) + 20 lg (f) +17.5,                         (19)

 

где D - диаметр антенны, м,

 f - рабочая частота,

 

Gпр а, раз = 10 (Gпр а, дБ / 10).                                  (20)

 

10  Рассчитайте требуемую мощность бортового передатчика

 

   ,                  (21)

 

где Lдоп = 3 (4.8 дБ) - дополнительные потери в атмосфере;

k = 1.38 10-23 - постоянная Больцмана;

hсп = hпа = 0.7 - 0.9  - КПД фидеров на спутнике и в абонентском приемнике;

Dfша , Гц.

 

Пример расчета

 

1 Выбираем спутник  Горизонт 36, точка стояния 103º в.д.

2 Абонентское приемное устройство Томск 57º с.ш.  84º в.д.

3 Рассчитываем азимут и угол места

 

 

Примечание

Если  выполняется неравенство cosсп-Д)∙cosШ >0,1513, то прием сигналов с выбранного спутника возможен, в противном случае нужно выбирать другой спутник.

 

4 Определяем шумовую полосу частот абонентского приемника

 

Dfша = g 2Dfпик,                                                   

 

где g = 1.1 - коэффициент, определяемый избирательными свойствами приемника;

Dfпик = mf Fмакс = 1,6 ∙ 6 = 9,6 МГц;

Dfша = 1,1∙ 9,6 = 10,56 МГц.

5 Определим необходимое отношение сигнал/шум на входе абонентского приемника

 

53 дБ = 19,95∙104 раз,

 (17,5 дБ).

6 Определим коэффициент запаса на участке спутник - абонентский приемник

 

 

7 Рассчитываем эквивалентную шумовую температуру абонентской приемной установки

 

Тпру = Та∙ hф + То (1 - hф) + Тпр.

 

Принимаем Тпр = 250 К.

 

Тпру = 200∙0,8 + 290 (1 – 0,8) + 250 = 468 К.

 

8 Рассчитываем максимальную  наклонную дальность между ИСЗ и ЗС по формуле 15

 

км.

 

Рассчитываем ослабление сигнала в свободном пространстве

 

L0 = 20 lg ( 4,189 104 d F ) =20 lg (4,189 104∙41686∙11,5)= 20∙ 10,3 = 206 дБ.

 

9 Определяем коэффициенты усиления бортовой передающей антенны и антенны абонентской установки.

Для антенны спутника:

 

Gпд с = hа (49000 / Djб ) = 0,6 (49000/4,5) =6533  (38 дБ).

 

Для антенны абонентского приемника:

 

Gпр а, дБ = 20 lg (D) + 20 lg (f) +17,5 = 20 lg (1,4) + 20 lg (11,5) +17,5 =

= 41,63 дБ (14554,59 раз).

 

10 Рассчитаем требуемую мощность бортового передатчика.

 

Раздел 3. Определение соответствия технических характеристик геостационарного спутника расчетным параметрам

 

Задача 20.

Определить коэффициент усиления антенны бортового ретранслятора в зависимости от угла раскрыва (глобальная антенна – угол раскрыва Ф = 17°, полуглобальная Ф = 11°, зональная  Ф = 5°, узконапраленная Ф = 2,5°).

 

Задача 21.

Определить эквивалентную изотропно-излучаемую мощность.

 

Задача 22.

Сравнить расчетное значение ЭИИМ с паспортным значением (приложение 3) и сделать вывод о правильности выбора спутника.

 

Задача 23.

Рассчитать наклонную дальность между  КС и ЗС.

 

Задача 24.

Рассчитать ослабление сигнала на линии ИСЗ-ЗС из-за сферического расхождения радиоволн.

 

Задача 25.

Рассчитать дополнительные потери сигнала на участке КС – ЗС (поглощение в спокойной атмосфере, потери в гидрометеорах,  потери из-за наведения антенны, потери из-за несогласования поляризации антенн).

 

Задача 26.

Рассчитать  суммарное ослабление сигнала на участке КС – ЗС.

 

Задача 27.

Определить плотности потока мощности (дБВт/м2), создаваемой у поверхности Земли.

 

Методические указания к разделу 3

 

1Определение коэффициента усиления антенны бортового ретранслятора

 

Gб =44.4 – 10.lg Ф- 10.lg Ф1,

 

Ф0 , Ф1 – углы раскрыва антенны ИСЗ

Ф0 = Ф1 = 50

 

Gб = 44.4 – 10.lg 5 – 10.lg 5 = 44.4 – 6.9 – 6.9 = 30.6 дБ  (1148 раз)

 

2 Определение плотности потока мощности (дБВт/м2), создаваемой у поверхности Земли .

 

,                             (20)

 

где    , [1], стр. 150-165;

 – ослабление сигнала на линии ИСЗ-ЗС из-за сферического расхождения радиоволн (частота f в МГц, наклонная дальность d в км);

Lдоп – дополнительные потери.      

 

                                         (21)

 

где    f – частота, МГц;

d – наклонная дальность, км.

Наклонная дальность определяется по формуле

 

,                                           (22)

 

где    cosψ=cosξ·cosΔλ;

ξ – широта приемной станции;

Δλ – разность по долготе между ЗС и КС.

 

Дополнительные потери

 

Lдоп=La·Lg·Lн·Lп  ,                                              (23)

 

где    La – поглощение в спокойной атмосфере (см.приложение 4);

Lg – потери в гидрометеорах (см. приложения 5, 6);

Lн – потери из-за наведения антенны;

Lп – потери из-за несогласования поляризации антенн (см. приложение 7). Здесь l1 и l2 – коэффициенты эллиптичности (отношение малой полуоси эллипса к большой) передающей и приемной антенн соответственно.

 

Потери в гидрометеорах

 

Lg=Lg·lэ ,                                         (24)

 

где    Lg – определяется по приложению 5;

lэ – эквивалентная длина пути, определяемая по приложению 6.

 

Потери из-за наведения антенны

 

                                             (25)

 

где    θ – угол измеренный относительно максимального излучения;

θ0,5 – ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности.

 

,                                  (26)

 

где    g = 0,5…0,6 – коэффициент использования поверхности антенны.

 

Пример расчета

 

Широта приемной станции ξ=42°, разность по долготе между ЗС и КС Δλ=7°; используется диапазон частот 14/11 ГГц. Тогда

 

,

 

 

Для частоты f=11 ГГц и угла места φ=10° поглощение в спокойной атмосфере La=0,8 дБ.

При интенсивности дождя для Казахстана ε=22 мм/час L’g=0,2 дБ, lэ=16 км. Тогда потери в гидрометеорах составят Lg=0,2·16=3,2 дБ.

Коэффициент использования поверхности антенны примем равным g=0,6; угол q – равным 0,1°. Тогда ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности равна

 

,

 

а потери из-за наведения антенны

 

Потери из-за несогласования поляризации антенн Lп определяем по приложению 7. Для этого сначала определим коэффициенты эллиптичности в зависимости от углов раскрыва передающей и приемной антенн. Примем углы раскрыва передающей и приемной антенн одинаковыми. Тогда коэффициенты эллиптичности: , . Для найденных коэффициентов согласно приложению .7   Lп=0,2 дБ.

Таким образом, дополнительные потери равны

 

Lдоп=0,8+3,2+1,015+0,2=5,2 дБ (3,31 раза),

 

суммарные потери составят .

Плотность потока мощности, создаваемой у поверхности Земли,

 

.

 

Раздел 4. Расчет параметров приемника ЗС

 

Задача 28.

Определить шумовую температуру приемника ЗС (Тпр).

 

Задача 29.

Определить суммарную шумовую температуру приемного тракта ЗС (Т).

 

Задача 30.

Определить мощность шумов на входе приемника ЗС. Эффективная полоса частот равна шумовой полосе частот приемника ЗС (формула 9).

 

Задача 31.

Определить мощность сигнала на входе приемника ЗС.

 

Задача 32.

Составить уравнение спутниковой линии.

 

Задача 33.

Определить коэффициента усиления антенны ЗС.

 

Задача 34.

Определить  диаметр антенны ЗС и выбрать стандартное значение согласно приложению (см. приложение 8).

 

Задача 35.

Определить предельно допустимую пропускную способность ствола.

 

Задача 36.

Выбрать стандарт цифрового ТВ.

Методические указания к разделу 4

 

1 Определение мощности шумов на входе приемника ЗС.

 

,                                                  (27)

 

где k = 1,38.10-23 – постоянная Больцмана;

 – суммарная шумовая температура, К;

Δfств – эффективная полоса частот ствола.

Суммарная шумовая температура:

 

                                        (28)

 

где ТА – шумовая температура антенны ЗС;

Т0 = 290 К;

h – КПД АВТ ЗС;

 

 ;                                              (29)

 

 – коэффициент шума приемника ЗС.

Для учета помех от других систем связи увеличиваем  на 20%.

 

Пример. Для шумовой температуры антенны ЗС ТА=40К; h=0,8; коэффициента шума  суммарная шумовая температура равна

 

,

 

а мощность шумов

 

.

 

Для учета помех от других систем связи увеличиваем  на 20% и получаем .

 

Определение мощности сигнала на входе приемника ЗС.

Для спутниковых систем связи: . Тогда

.                                                  (30)

 

 

Примем отношение . Тогда мощность входного сигнала .

 

Определение коэффициента усиления антенны ЗС.

Уравнение спутниковой линии:

 

.                  (31)

 

Отсюда

 

 

 

Определение диаметра антенны ЗС по формуле

 

 

,                                                 (32)

 

где    , м – длина волны.

Диаметр антенны выбираем согласно Приложению И для определенного стандарта системы спутниковой связи.

 

Пример. Частоте f=11 ГГц соответствует длина волны

 

 

Тогда необходимый диаметр антенны равен

 

.

 

Согласно приложению 8, DA=10 м для стандарта Е3.

 

 Определение предельно допустимой пропускной способности ствола.

 

.                                (33)

 

Существует несколько стандартов цифрового телевидения:

4:4:4 – 324 Мбит/сек;

4:2:2 – 216 Мбит/сек;

4:1:1 – 162 Мбит/сек.

Стандарт цифрового телевещания выбираем по величине пропускной способности ствола.

 

Пример.

 

.

 

По пропускной способности подходит стандарт цифрового телевидения 4:2:2. При этом объединяются потоки сигнала яркости – 108 Мбит/сек и двух цветоразностных сигналов R-Y и B-Y=108 Мбит/сек.

 

 

Раздел 5. Расчет отношения сигнал/шум на НЧ окончании спутниковой линии при аналоговом методе передачи с ЧМ модуляцией ТВ сигнала (в дБ)

 

Т а б л и ц а  3 – Исходные данные

Параметры спутниковой линии

Последняя цифра зачетной книжки

0, 5

1, 6

2, 7

3, 8

4, 9

Девиация частоты, МГц

11,5

12

11,7

11

11,2

Нестабильность частоты гетеродина, МГц

0,6

0,3

0,5

0,6

0,4

Эффективная полоса частот, МГц

36

33

72

34

35

Суммарное отношение сигнал/шум на спутниковой линии, дБ

15

14

10

12

13

 

Задача 37.

Определить отношение  сигнал/шум на ВЧ входе приемника.

 

Задача 38.

Определить ВТВ (ЧМ) - выигрыш в отношении сигнал – флуктуационный шум, обеспечиваемый ТВ приёмником.

 

Задача 39.

 Определить отношение сигнал/шум на НЧ окончании спутниковой линии  (в дБ) при старом и новом фильтре.

 

Методические указания к разделу 5

 

При передачи ТВ методом ЧМ отношение сигнал/шум на входе и выходе приёмника связаны выражением

 

 

где - выигрыш в отношении сигнал – флуктуационный шум, обеспечиваемый ТВ приёмником;

ВВ – визометрический коэффициент;

α - выигрыш в тепловых шумах от введения тепловых линейных предискажений;

k=8 – пересчета размаха синусоидального сигнала в эффективное значение.

,

где  - пиковая девиация частоты, отведенная собственно на ТВ сигнал;

- верхняя частота спектра ТВ сигнала;

ВВ∙α=18,1 дБ (для фильтра старого типа);

ВВ∙α=14,3 дБ (для фильтра нового типа).

 

Пример расчета

 

Девиация частоты 11,5 МГц.

Нестабильность частоты гетеродина 0,5 МГц.

Эффективная полоса частот – 36 МГц.

 

дБ.

 

(15,56 дБ).

 

где дБ;

k=8 (9дБ).

дБ (для старого Вф).

 

дБ (для нового Вф).

 

 

Раздел 6. Определение  зоны видимости геостационарного спутника

 

Задача 40.  

Определить разность по долготе между спутником и земной станцией Δλ.

Задача 41.

На диаграмме в пересечении Δλ и φ определить широту края зоны видимости .

 

Задача 42.

Определить разность по долготе между ЗС и КС (широту зоны видимости спутника).

 

Задача 43.

 Определить азимут  ЗС.  

 

Методические указания к разделу 6

 

Зона видимости определяется по диаграмме (см.рисунок 3) в зависимости от угла места и географических данных земной станции и спутника.

 

Пример расчета

 

Угол места φ=10°.

Координаты: спутник 66° в. д.

Земная станция 42° с. ш., 73° в. д.

1 Определяем разность по долготе между спутником и земной станцией Δλ=73°-66°=7°.

2 Проводим вертикальную линию через точку  Δλ на оси λ – λ0 до пересечения с линией угла места 10°.

3 Проводим горизонтальную линию через данную точку пересечения влево до оси широты  φ0 и определяем крайние точки широты зоны видимости

4 Из точки пересечения  данной горизонтальной линии с краем диаграммы опускаем вертикальную линию до пересечения с осью  λ – λ0 и определяем край долготы зоны видимости геостационарного спутника.

Следовательно, зона видимости  геостационарного спутника

66° + 60° = 126 ,

66° - 60° =6°.

Таким образом, зона видимости геостационарного спутника имеет следующие координаты – широта 73° с.ш., 73°ю.ш.; долгота 6° - 126° в.д.

5 Азимут определяется по диаграмме пересечением вертикальной линии, проведенной  через Δλ=7° и угол места 10°. Азимут 188°, т.к. земная станция находится в северном полушарии.

П р и м е ч а н и е: данные для расчета берутся из задачи 2 для мешающей системы.

 

 

Рисунок 2 – Диаграмма для определения угла места и азимута при направлении антенны ЗС на геостационарный ИСЗ ( - широта ЗС,λ-λ0 – долгота ЗС относительно долготы позиции ИСЗ)

 

Однако в полярных широтах углы места антенны земной стан­ции, направленной на геостационарный ИСЗ, малы, а вблизи полюса он просто не виден. Малые углы места приводят к затенению спут­ника местными предметами, увеличиваются шумы антенной систе­мы станции, создаваемые радиошумовым излучением Земли. Углы места на геостационарный ИСЗ уменьшаются также с удалением по долготе точки приема от долготы ИСЗ. Taким образом, для обслуживания территорий в высоких широтах геостационарный ИСЗ должен размещаться как можно ближе к центральной долго­те обслуживаемой зоны. Участок ГО, в пределах которого можно менять точку стояния ИСЗ с сохранением необходимой - зоны обслу­живания, называется дугой обслуживания.

 

Список литературы 

1          Камнев В.Е., Черкассов В.В., Чечин Г.В. Спутниковые сети связи, М., 2004.

2          Справочник по спутниковой и  радиорелейной связи / Под ред. С.В. Бородича. -М.: Радио и связь, 2001.

3          Лобач В.С.,  Короткий Г.Г Космические и наземные системы радиосвязи и телерадиовещания - СПб, 2004.

4          Лобач В.С. Спутниковые и радиорелейные системы передачи,  СПб, 2003.

5          Гаврилова И.И., Лобач В.С. «Радиорелейные линии и спутниковые системы передачи» - СПб, 2003.

6          Лобач В.С., Яковлев В.И. «Спутниковые системы связи и РРЛ» СПб, 2005.

7          Гомзин В.Н., Лобач В.С., Морозов В.А. Расчет параметров цифровых РРЛ, работающих в диапазонах частот выше 10 ГГц - СПб, 2005.

8          Левченко В.Н. Спутниковое телевидение. - СПб: BHV, 2004.

9          Клочковская Л.П. Спутниковые системы телерадиовещания. Методические указания к выполнению курсового проекта, АИЭС, 2007.

10      Клочковская Л.П. Организация и технологии оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телекоммуникационных компаниях. Методические указания к выполнению расчетно-графичеких работ, АИЭС, 2009.

11      Клочковская Л.П., Закижан З.З. Организация и технологии оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телекоммуникационных компаниях. Методические указания к выполнению практических работ, АИЭС, 2010.

 

Приложение 1


Некоторые типы аппаратуры цифровых РРЛ

Аппаратура

Фирма

 f,
ГГц

Pпд,
дБм

Модуляция

Скорость, 
Мбит/с

Рпор (10-3),
дБм

  Эриком - 11

Россия

10.7-11.7 

16

ЧММС

2
8

- 86
- 83

  Радан - 2

Россия

10.7-11.7

17

ЧМ

1

- 78

  МИК-РЛ11

Микран, Россия

10.7-11.7

28.5

QPSK

2
8
34

- 90
- 86
- 81

  NL 183 

Nera

12.7-13.3

24

4ОФМ

8

- 88

  PASOLINK + (13) 

NEC
Япония

12.7-13.3

16.5
16.5
19.5
19.5

128 QAM(RS)
32 QAM(RS)
16 QAM (RS)
16 QAM (RS)

STM-1
STM-0
8 x 2
16 x 2

- 70
- 80
- 86.5
- 83.5

  PASOLINK 13 

 NEC

Япония

12.7-13.3

23
23
20

20

QPSK
QPSK
16 QAM

16 QAM

4
8
8 x 2

16 x 2

- 92.5
- 89.5
- 83.5

- 80.5

  NL 185

 Nera

14.5-15.3

21

4ОФМ

8

 - 88

  MINI-LINK 15-C 

 Ericsson
Швеция

14.5-15.3

18 (25)

4FSK

2
8
16
34

- 93
- 87
- 84
- 81

  MINI-LINK 15-Е (Микро)

   MINI-LINK 15-Е

 

 Ericsson
Швеция

14.5-15.3

18 (25)

C-QPSK

2
4
8
16
34

- 94
- 91
- 88
- 85
- 82

 MINI-LINK 18-Е (Микро)

  MINI-LINK 18-Е

Ericsson
Швеция

 17.7-19.7

 18 (23)

C-QPSK

2
4
8
16
34

- 94
- 91
- 88
- 85
- 82

  PASOLINK 18

NEC
Япония

  17.7-19.7

23
23
20
20

QPSK
QPSK
16 QAM
16 QAM

4
8
8 x 2
16 x 2

- 93
- 90
- 84
- 81 

  PASOLINK + (18)

NEC

Япония

17.7-19.7

18
15
17
20
20

32 MLCM
128 QAM (RS)
32 QAM (RS)
16 QAM (RS)
16 QAM (RS)

STM-1
STM-1
STM-0
8 x 2
16 x 2

- 80
- 71.5
- 80
- 87
- 84

  MINI-LINK 23-C

 Ericsson
Швеция

21.2-23.6

 20 

4FSK

2
4
8
16

 - 92
 - 86
 - 83
 - 80

  PASOLINK 23 

NEC
Япония

21.2-23.6

23
23
20
20

QPSK
QPSK
16 QAM
16 QAM

4
8
8 x 2
16 x 2

- 90.5
- 87.5
- 83
- 80

  PASOLINK + (23)

NEC

Япония

21.2-23.6

18
15
17
20
20

32 MLCM
128 QAM (RS)
32 QAM (RS)
16 QAM (RS)
16 QAM (RS)

STM-1
STM-1
STM-0
8 x 2
16 x 2

- 80
- 71.5
- 80
- 87
- 84

 

Приложение 2

mhtml:file://C:\Users\Светлана\Desktop\РРЛ%20ДП\Табл%20приложения.mht!PoglGas.gif

 

Рисунок 3 - Погонные потери радиосигнала в газах атмосферы

Приложение 3

Параметры спутниковых систем

1 ГЛ – глобальный луч; ПГЛ – полуглобальный луч; ЗЛ – зоновый луч; УЛ – узкий луч; ШЛ – широкий луч; ЮВА – Юго-Восточная Азия.


Продолжение приложения 3

Продолжение приложения 3

Окончание приложения 3

Приложение 4

 

IMG_1351111111111

 

Рисунок 4 – Частотная зависимость поглощения радиоволн в спокойной атмосфере (без дождя) при различных углах места

 


Приложение 5

 

IMG_138122222

Рисунок 5 – Частотная зависимость коэффициента поглощения в дожде различной интенсивности

 

 

Приложение 6

 

IMG_13801111111111

 

Рисунок 6 – Зависимость эквивалентной длины пути сигнала в дожде различной интенсивности от угла места антенны земной станции


 

Приложение 7

 

IMG_1352111111111111111111

Рисунок 7 – Зависимость потерь из-за несогласованности поляризации передающей и приемной антенн от эллиптичности поляризации

 

 

Приложение 8

 

Стандарты системы Intelsat

 

Содержание 

Введение

3

Раздел 1. Расчет параметров цифровых РРЛ

3

Методические указания к разделу 1

4

Раздел 2. Определение основных параметров системы спутникового телевещания

8

Методические указания для решения задач раздела 2

9

Раздел 3. Определение соответствия технических характеристик геостационарного спутника расчетным параметрам

14

Методические указания к разделу 3

14

Раздел 4. Расчет параметров приемника ЗС

17

Методические указания к разделу 4

18

Раздел 5. Расчет отношения сигнал/шум на НЧ окончании спутниковой линии при аналоговом методе передачи с ЧМ модуляцией ТВ сигнала (в дБ)

20

Методические указания к разделу 5

21

Раздел 6. Определение  зоны видимости геостационарного спутника

22

Методические указания к разделу 6

22

Список литературы

25

Приложения

26