Радио. Цель контрольной работы Исходные данные

• Название: Цель контрольной работы Исходные данные
• Дата: 30.10.2022
• Размер: 0.58 Mb.
• Имя файла: Радио.docx
• Тип: Документы; #761578

Содержание

1. Цель контрольной работы………………………………………………………...3

2. Исходные данные…………………………………………………………………..3

3. Выполнение работы………………………………………………………………..5

3.1 Расчет мощности передатчика для свободного пространства…………....5

3.2 Расчет затухания в атмосфере……………………………………………....6

3.3 Расчет затухания при дожде…………………………………………….......7

3.4 Расчет необходимо мощности передатчика РРЛ с учетом потерь…….....8

4. Вывод………………………………………………………………………………...8

5. Контрольные вопросы………………………………………………………………9

Список использованных источников………………………………………………….11

1. Цель контрольной работы

Научиться определять необходимую мощность передатчика РРЛ с учётом затухания сигнала в атмосфере и дождях для радиорелейных станций типа «Микран» при заданных технических характеристиках. Получить практические навыки использования формул с децибелами.

2. Исходные данные

Таблица 1 – Исходные данные

Показатель	Значение
Вариант	3
Диапазон, ГГц	11
D, м - диаметр приёмной и передающей антенн	0,6
Применяемая модуляция	16 QAM
η – КПД приёмной и передающей фидерных линий	0,96
Протяжённость пролёта РРЛ Rо, км	25
Территориальная протяжённость над пролётом РРЛ – N, км	N= 6
Степень интенсивности дождя M, мм/км	M = 25

Таблица 2 – Таблица технических характеристик ЦРРС «Микран»

Показатель	Значение
Частотный диапазон, ГГц	11
Шаг сетки частот	40
Мощность передатчика, дБм	27
Чувствительность приемника при BER=10-6, дБм	-76

Таблица 3 – Технические характеристики антенных устройств

Показатель	Значение
Диапазон частот, ГГц	11
Диаметр зеркала, м	0,6
Коэффициент усиления антенны, дБ	34
Ширина диаграммы направленности по уровню -3 дБ	3,1

В диапазонах 4...18 ГГц антенны оснащаются коаксиально-волноводным переходом или поляризационным диплексером с полужёсткими коаксиальными кабелями. Антенны выпускаются с зеркалом диаметром 0,3 / 0,6 / 1,0 / 1,8 м.

3. Выполнение работы

1. Расчет мощности передатчика для свободного пространства

Мощность передатчика для свободного пространства определяется по формуле:
Рпд(дБм)=Р_пр0(дБм)+20∙lg(4π)+20∙lgR₀-10∙lgη_пд-Gпд(дБ)-10∙lgη_пр-Gпр(дБ)-20∙lg(λ) (1)

где Р_пр0 = -76 дБм – чувствительность приемника;

R0 = 25 км – протяженность пролета;

η_пд = η_пр = 0,96 – КПД приемного и передающего фидера;

Gпд = Gпр = 34 дБ – коэффициент усиления приемной и передающей антенны;

λ = c/f = 3*10⁸/11*10⁹ = 0,0273 м – длина волны рабочего диапазона.
Подставив значения и произведя вычисления:
Рпд(дБм)=-76 + 20∙lg(4π)+20∙lg(25*10³)-10∙lg(0,96)-34-10∙lg(0,96)-34-20∙lg(0,0273) = -0,57 дБм.

2. Расчет затухания в атмосфере

Согласно данным рисунка 1.1 при исходных данных:

• 
  fр = 11 ГГц;
  

Рисунок 1.1 – Определение затухания в атмосфере

При следующих параметрах согласно данных рисунка 1.1 получены значения:

• 
  Кривая - Уровень моря;
  
• 
  fр = 11 ГГц;
  
• 
  Ка = 0,019 дБ/км.
  

Тогда затухание пролета в атмосфере составит:

Zа(дБ) = Ка (дБ)*R₀ = 0,019*25 = 0,48 дБ.

3. Расчет затухания при дожде

По данным рисунка 1.2 определяется величину затухания при дожде при следующих параметрах:

• 
  M= 25 мм/км – степень интенсивности дождя;
  
• 
  fр = 11 ГГц – рабочая частота;
  
• 
  N = 6 км.
  

Рисунок 1.2 – Графическое определение затухания при дожде
Тогда затухание пролета при дожде составит:

Zд(дБ) = М (дБ)*N = 0,9*6 = 5,4 дБ.

4. Расчет необходимо мощности передатчика РРЛ с учетом потерь

Значение необходимой мощности определяется по формуле:

Рпд.необ. = Рпд + Zа + Zд = 0,57 + 0,48 + 5,4 = 6,45 дБм.

Полученное значение Рпд.необ. является необходимую мощность передатчика РРЛ с учётом затухания сигнала в атмосфере и дождях для радиорелейных станций типа «Микран» при заданных технических характеристиках.

Полученное значение в децибелах (это минимальное значение мощности излучения передатчика при которой связь возможна) не должно превышать значения мощности передатчика:
Рпд.необ. (6,45 дБм) < Рпд.макс.(27 дБм).

Расчет верен.
Значение необходимой мощности не превышает максимально возможного для оборудования Микран при заданых параметрах и конфигурации антенн.

4. Вывод

По проведенной методике можно достаточно просто оценить работоспособность пролета ЦРРЛ еще на стадии проектирования. Данная методика обладает простотой расчетов и достаточной точностью полученных результатов.

5. Контрольные вопросы

1. 
   Как влияет увеличение радиочастоты РРЛ на затухание в атмосфере и дождях?
   

В диапазоне частот от 40 ГГЦ до 60 ГГц затухание в атмосфере неуклонно растёт, потом происходит относительный спад и уже при 120 ГГц наблюдается новый всплеск.

Для частот от 4 до 40 ГГц, в зависимости от интенсивности дождя, ослабление сигнала может колебаться от менее 0,1 дБ/км.

2. 
   Почему для радиочастот 60 и 120 ГГц атмосфера почти непрозрачна?
   

На данных частотах наблюдается всплеск затухания на кислородных пиках. На даных частотах происходит наблюдается непрозрачность атмосферы для радиоволн из-за поглощения энергии в атомах кислорода (резонансные частоты поглощения равны 60 и 120 ГГц.

3. 
   Какие варианты можно использовать для установления бесперебойной радиорелейной связи, если мощности передатчика на пролёте РРЛ недостаточно?
   

Возможно принятие следующих технических мер:

• 
  применение более мощной антенны (с большим диаметром зеркала);
  
• 
  уменьшения рабочего частотного диапазона;
  
• 
  установление на пролете ретранслятора.
  

4. 
   Почему в сантиметровом диапазоне радиоволн радиоприёмник и радиопередатчик РРС находятся в непосредственной близости от антенны или пристыковываются к антенне?
   

На данном частотном диапазоне, длина волн маленькая и не происходит наводки приёмной и передающей волны.

5. 
   Почему нецелесообразно использование коаксиального кабеля в сантиметровом диапазоне радиоволн для передачи энергии от приёмопередатчика к антенне?
   

Потери в данном диапазоне находятся в допустимых пределах и сам КПД фидера велик, приближается к 1.

6. 
   Почему с увеличением радиочастоты в РРЛ применяют антенны с меньшим диаметром зеркала (с меньшими размерами апертуры)?
   

Не большие антенны имеют высокий коэффициент усиления антенн, являющийся прямой зависимостью от частоты сигнала и диаметра зеркала. Сравнивая характеристики антенн Е-диапазона и 23 ГГц и, получаем прирост усиления в 10 дБ для диаметра 30 см. и 12 дБ для диаметра 60 см. В итоге при использовании антенн диаметра 60 см энергетический бюджет радиолинии увеличится на 24 дБ.

Помимо высокого коэффициента усиления при малых габаритах, антенны Е-диапазона формируют очень узкую диаграмму направленности, ширина главного лепестка которой составляет менее 1 градуса. Т.о., для антенны 60 см. на расстоянии 4 км мы получаем пятно засветки диаметром около 35 м. При установки аналогичной системы, работающей в том же направлении на одном объекте, к примеру, на крыше здания во избежание взаимных помех достаточно разнести места расположения на 20-25 м.

Список использованных источников

1. 
   Электронный конспект лекций, – Новосибирск: «СибГУТИ», 2017.
   
2. 
   Маглицкий Б.Н. Проектирование цифровых радиорелейных линий: Учебное пособие. – Новосибирск: СибГУТИ, 2006 г.
   
3. 
   Системы связи и радиорелейные линии. Под ред. Н.И. Калашникова. – М.: Связь, 1977.
   
4. 
   Справочник по радиорелейной связи. Под ред. С.В. Бородича. М:Радио и связь, 1981.
   
5. 
   Носов В.И. Радиорелейные линии синхронной цифровой иерархии. Новосибирск, 2003. -159 с.
   

Немировский А.С., Рыжков Е.В. Системы связи и радиорелейные линии. Учебник для электротехнических институтов.