тиит. Курсовая работа расчет радиолинии Информационная безопасность Специализация 10. 03. 01

• Название: Курсовая работа расчет радиолинии Информационная безопасность Специализация 10. 03. 01
• Дата: 23.05.2023
• Размер: 143.91 Kb.
• Имя файла: ded.docx
• Тип: Курсовая; #1154594

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

«Московский авиационный институт» (национальный исследовательский университет)

Кафедра 402 «Радиосистемы и комплексы управления, передачи информации и информационная безопасность»

КУРСОВАЯ РАБОТА
Расчетрадиолинии
Информационная безопасность

Специализация:

«10.03.01»

Выполнил студент		Буров Т.А.
группа	подпись, дата	Ф.И.О.
Руководитель	Лиханский В.И.
степень, звание	подпись, дата	Ф.И.О.

оценка

Москва 2023

Оглавление

Введение 3

1. 
   Преимущества радиолиний 4
   
2. 
   Виды радиолиний 5
   
3. 
   Энергетический потенциал радиолинии 6
   
4. 
   Расчет энергетических характеристик канала связи 7
   
   1. 
      Вычисление 8
      

Заключение 10

Список используемой литературы 11

Введение

Радиолинии широко используются в современных технологиях для передачи данных и связи на большие расстояния. Радиолинии используются для беспроводной передачи данных и связи на большие расстояния. Они позволяют передавать данные на расстояниях до нескольких километров и даже десятков километров без необходимости прокладывать кабельную линию. Радиолинии используются во многих областях, таких как телекоммуникации, радиосвязь, транспорт, медицина, научные исследования. Радиолинии являются способом передачи данных по воздушным каналам с помощью радиоволн. Они имеют множество преимуществ перед другими способами связи, такими как проводные и оптические соединения.

Немаловажным шагом является расчет энергетического потенциала радиолинии. Он позволяет определить меру эффективности передачи радиосигнала между передатчиком и приемником на определенном расстоянии с оговоренным качеством. При расчете этого параметра учитываются такие факторы, как потери мощности на каждом участке линии связи, а также влияние различных внешних условий. Определив энергетический потенциал радиолинии, можно выбрать оптимальную мощность передачи и другие параметры, которые обеспечат надежную и качественную связь на значительных расстояниях. Кроме того, результаты расчета помогут принять решения о том, необходимы ли дополнительные устройства, такие как ретрансляторы, для повышения эффективности работы радиосвязи.

1. Преимущества радиолиний

Беспроводная связь: радиолинии позволяют передавать данные без использования проводов, что делает их беспроводными средствами связи.

Широкополосность: радиолинии могут передавать данные с большой скоростью благодаря широкополосным радиочастотам, что делает их идеальными для передачи больших объемов данных.

Дальность передачи: радиолинии позволяют передавать данные на большие расстояния без потерь качества сигнала. Кроме того, они могут передавать данные через препятствия, такие как здания и горы, без необходимости прокладывать дополнительные провода.

Гибкость: радиолинии могут быть настроены на разные частоты радиоволн, что позволяет использовать их в разных условиях связи.

Защита данных: радиолинии могут быть зашифрованы, чтобы обеспечить безопасность передаваемых данных.

Низкая стоимость эксплуатации: радиолинии не требуют большого количества оборудования для установки и эксплуатации, что делает их более экономичными в использовании.

Высокий уровень надежности: радиолинии могут передавать данные в любых условиях, включая неблагоприятную погоду, и обеспечивают высокий уровень надежности связи.

Мобильность: радиолинии можно легко перемещать по различным местам, что позволяет использовать их в разных ситуациях, например, при чрезвычайных ситуациях или на строительных площадках.

Радиолинии являются эффективным и удобным способом передачи данных, имеющим большое число преимуществ. Они используются в разных отраслях, таких как телекоммуникации, промышленность, транспорт и тд.

Важным параметром при проектировании и эксплуатации радиолиний является их энергетический потенциал. Расчет этого параметра позволяет определить необходимую мощность передатчика, уровень шума и другие характеристики линии для обеспечения стабильной и качественной связи. В данном контексте, расчет энергетического потенциала радиолинии является важной задачей, которая требует знания основ радиотехники и технических характеристик используемого оборудования.

2. Виды радиолиний

Существует множество видов радиолиний, которые могут отличаться по различным параметрам, таким как длина волны, мощность передатчика, частотный диапазон, тип используемого кабеля и т.д. Некоторые из основных видов радиолиний включают:

1. 
   Микроволновые радиолинии – используются в основном для передачи высокоскоростных данных на расстояниях до нескольких километров. Обычно используются в телекоммуникациях и сетях связи.
   
2. 
   Коротковолновые радиолинии – используются для передачи данных на расстояниях до нескольких сотен километров. Обычно используются в радиовещании и радиосвязи.
   
3. 
   Ультракоротковолновые радиолинии – используются для передачи данных на расстояниях до нескольких тысяч километров. Обычно используются в сетях дальней связи и спутниковых системах связи.
   
4. 
   Инфракрасные радиолинии – используются для беспроводной связи на коротких расстояниях (до нескольких метров) и обычно используются в устройствах для передачи данных между устройствами внутри помещений.
   
5. 
   Радиолинии на основе видимого света – используются для передачи данных на коротких расстояниях (до нескольких метров) и обычно
   

используются в устройствах для передачи данных между устройствами внутри помещений.

3. Энергетический потенциал радиолинии

Энергетический потенциал радиолинии – это мера способности радиолинии передавать электромагнитную энергию на определенном расстоянии. Он определяется мощностью передатчика, уровнем шума на линии, длиной линии, типом используемого кабеля и частотой передачи данных.

Энергетический потенциал радиолинии определяет, насколько сильный сигнал может быть передан на определенном расстоянии, а также какой уровень шума будет присутствовать на линии. Он является важным параметром для проектирования и эксплуатации радиолинии, поскольку позволяет определить необходимую мощность передатчика и другие характеристики линии для обеспечения стабильной и качественной связи на заданном расстоянии.

Энергетический потенциал радиолинии зависит от нескольких факторов, таких как частота излучаемых волн, мощность передатчика, высота расположения антенн, волновое сопротивление линии и характер поверхности земли между передатчиком и приемником.

На практике, энергетический потенциал радиолинии применяется для оценки возможности передачи и получения радиосигналов на определенном расстоянии без существенных потерь. Максимальный энергетический потенциал находится на непосредственном расстоянии от передатчика и постепенно снижается с расстоянием.

Однако, при использовании радиолиний, необходимо учитывать множество внешних факторов, которые могут повлиять на эффективность передачи и получения сигнала. Например, атмосферные условия и

препятствия на пути линии (например, здания, горы, леса) могут значительно ограничить дальность передачи сигнала.

3. Расчет энергетических характеристик канала связи

Исходные данные:

• 
  Высота круговой орбиты космического аппарата: d₀ = 1000
  

км;

• 
  Диаметр антенны космического аппарата: D_КА = 0.1 м;
  

• 
  Диаметр антенны земной станции: D_ЗС = 0.5 м;
  

• 
  Ширина полосы частот источника информации: ∆F = 3000
  

Гц;

• 
  Суммарная шумовая температура приёмника: T = 700°К;
  

• 
  Частота несущего сигнала: f_s=1.5⋅10⁹ Гц;
  

• 
  Суммарная точность: ε²_Σ = 2%;
  

• 
  Мощность источника: P_s = 1 дБм;
  

• 
  Постоянная Больцмана k = 1.38 ∙ 10^{−23 Дж} К
  

• 
  Шумовая температура приёмника 700 К
  

• 
  Диаметр принимающей антенны (ЗС) D_R =0.5 м
  

• 
  Диаметр передающей антенны (КА) D_T = 0.1 м
  

• 
  Коэффициент эффективности использования площади антенн η = 0.5
  
• 
  Резерв радиолинии M_dB =3 дБ
  

• 
  Коэффициент ослабления за счёт атмосферы L_a = − 3 дБ
  

• 
  Частота несущего сигнала f =1.5⋅10⁹ Гц
  

• 
  Скорость света c =3⋅10⁸ м/ с
  
• 
  Длина волны сигнала: λ = c/f = 0.2 м
  

1. Вычисление

Определим скорость передачи данных вместе со временем передачи бита информации:

𝑅_𝐵
= 𝑓_𝑠

∗ 𝑛 = 12 000 Гц ∗ 5 бит = 60 000 ^Бит

с

𝑇<sub>𝐵

=</sub> 1

𝑅_𝐵

= 1,667 ∗ 10⁻⁵𝑐

и физическую спектральную плотность мощности АБГШ:


𝑁 = 𝑘 ∗ 𝑇 = 1,38 ∗ 10^{−23 Дж} ∗ 700 К = 9,66 ∗ 10<sup>−21 Вт

0</sup> К Гц
Вычислим мощность на выходе принимающей антенны:
𝑃_𝑅𝑋 = ^𝐸𝑏 ∗ 𝑅_𝐵 ∗ 𝑁₀ = 742 ∗ 60000 ^бит ∗ 9,66 ∗ 10^{−21 Вт} = 3,2 ∗

𝑁_𝑂 с Гц

10⁻¹⁵Вт = 𝑃_𝑅𝑋 = −144,949 дБВт
Рассчитаем коэффициент потерь в свободном пространстве:

𝐿_𝑠

= ( ^λ

4𝜋𝑑

_{)2 = (} 0,2

4𝜋 ∗ 8880000

)² = 3,32 ∗ 10⁻¹⁷ ⇒ 𝐿_𝑠
= −164,788 дБ

Коэффициенты усиления передающей и приемной антенн по мощности:

𝐺_𝑇𝑋 = ƞ(

^{π ∗ 𝐷𝑇})² = 0,5 ∗ (

λ

0,1π ²

0,2 ⁾
= 1,234 ⇒ 𝐺_𝑇𝑋 = 0,912 дБ

π ∗ 𝐷_𝑅 0,5π ²

𝐺_𝑅𝑋 = ƞ(

_λ )² = 0,5 ∗ (

0,2 ⁾

= 30,843 ⇒ 𝐺_𝑅𝑋 = 14,891 дБ

С учётом всех коэффициентов и потерь получим мощность на выходе передающей антенны.

Мощность на выходе принимающей антенны выводится следующим образом:

𝑃_𝑅𝑋 = 𝑃_𝑇𝑋 + 𝐺_𝑇𝑋 + 𝐺_𝑅𝑋 + 𝐿_𝑠 + 𝐿_𝐴 − 𝑀_𝑑𝐵

Из данного соотношения получим мощность на входе передающей антенны или энергетический потенциал радиолинии:

𝑃_𝑇𝑋 = 𝑃_𝑅𝑋 − 𝐺_𝑇𝑋 − 𝐺_𝑅𝑋 − 𝐿_𝑠 − 𝐿_𝐴 + 𝑀_𝑑𝐵 = 10,036 дБВт

Заключение

Данная работа была посвящена расчету энергетического потенциала радиолиний, что имеет большое значение для их практического применения. Цель работы заключалась в расчете энергетического потенциала радиолиний, что позволило оценить эффективность и определить оптимальные параметры работы при передаче информации на большие расстояния.

Также мы ознакомились с теоретическим материалом, необходимым для расчета энергетических характеристик радиолинии. Были изучены разные типы радиолиний, их принципы работы, также было изучено понятие энергетического потенциала радиолинии и различные методы его расчета. В практической части был рассчитан энергетический потенциал радиолинии с заданными первоначальными параметрами.

Выполнение данной курсовой работы позволило получить новые знания о радиолиниях и их электрических свойствах, а также научиться проводить расчеты энергетического потенциала.

Список используемой литературы

1. 
   Калькулятор децибел [Электронный ресурс]: https://www.translatorscafe.com/unit–converter/ru–RU/dbm/ Режим доступа: (дата обращения: 23.04.2023)
   
2. 
   Учебное пособие [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://studbooks.net/855133/tehnika/raschet_energeticheskogo_potentsiala_radioli nii (дата обращения: 23.04.2023)
   
3. 
   Методика расчета энергетического запаса радиолинии [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://russianspacesystems.ru/wp–
   

content/uploads/2018/04/8_p65_0501–18.pdf (дата обращения: 23.04.2023)

4. 
   Расчет энергетического потенциала [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://megaobuchalka.ru/17/19387.html (дата обращения:
   

23.04.2023)

5. 
   Система передачи информации космического аппарата [Электронный ресурс]: Режим доступа:
   

https://ru.wikipedia.org/wiki/Система_передачи_информации_космического_а ппа рата (дата обращения: 23.04.2023)