лаб. Спутниковая система связи с зс типа vsat в Ku
 Скачать 50.55 Kb.
|
|
Исходные данные Спутниковая система связи с ЗС типа VSAT в Ku - диапазоне частот
Расчёт геометрических параметров спутниковой линии связи Задачей геометрического расчёта является определение геометрических соотношений для спутниковой линии связи (СЛС). В данной лабораторной работе эти соотношения определяются для линии «вниз», т.е. на участке ИСЗ → ЗС приёмная. Приёмная земная станция расположена в г.Москве. Её координаты: долгота λзс = 37,8 град.в.д. и широта φзс = 55,5 град.с.ш. Координаты ИСЗ заданы в исходных данных (позиция спутника на ГСО). Относительная долгота подспутниковой точки (): = зс - кс (10.8) =37,8-349= -311,2 градПротяженность (наклонная дальность) линии связи________________________ d = √r2 + R2 -2 R r cos φзс ∙ cos , км, (10.9) где R – средний географический радиус Земли (R = 6371 км); r – длина линии SO или радиус орбиты, r = R + H , км (10.10) Н – высота орбиты (Нго = 35794 км) d=sqrt (42165^2+6371^2-2*6371*0,566*0,658)= 42643,5 км Угол места : = arctg [(cos - R/r ) / sin ] , град (10.11) = arctg((0,372-0,151)/0,927)= 13,4 град где - центральный угол (угол между радиусами ОА и ОР): = arcсos (cos зс cos ) , град (10.12) = arcсos(0,372428)=68,1 град Азимут антенны для ЗС, расположенных в северном полушарии, определяется по формуле: для ЗС, расположенных западнее подспутниковой точки (Р), т.е. < 0: θ= 180o - 1 , град; (10.13) где 1 = arсcos (tg зс / tg ), град (10.14) 1 = arсcos (1,45/2,48)= arсcos (0,58)= 54,5 град θ= 180 – 54,5= 125,5 град Примечание: нумерация формул сохранена, как в описании лабораторной работы №10.  Рис.10.5. К геометрическим расчётам Энергетический расчет спутниковой линии связи 1. Коэффициент усиления передающей антенны спутника при известной круговой ширине диаграммы направленности φ можно рассчитать: gкс = 45 - 20 log φ, дБ, (10.20) где φ - ширина диаграммы направленности антенны (ДНА) в одной плоскости, в градусах. gкс = 45 – 20*1,744= 10,2 дБ 2. ЭИИМ в дБВт: рэ = gп + 10 log(Рп) - aп, дБВт, (10.17) где gп – коэффициент усиления передающей антенны в дБВт, в данном расчете gп = gкс; Рп – мощность передатчика в ваттах; aп – потери в антенно-фидерном тракте, aп = - 10 lоg (ηп). рэ =10,2+10* log(53,8)-(-10 lоg (5))= 34,48 дБВт 3. Для используемых в спутниковой связи параболических антенн земных станций коэффициент усиления можно рассчитать: gзс = 10 log (2Киспda2/2) , дБ, (10.19) где da – диаметр внешнего зеркала антенны, в метрах; Кисп – коэффициент использования поверхности антенны, обычно Кисп = 0.6 … 0.8; = с/f – частота в Гц, скорость света в м/сек, в данной работе f = 3675 МГц gзс = 10 log (3,1420,72,52/0,082)= 38,29 дБ 4. Энергетический потенциал приёмной станции характеризует добротность (параметр качества): [G/T] = gпр – 10 log(Тсум), дБ/К, (10.18) где gпр – коэффициент усиления приемной антенны, в дБ, в данном расчете в качестве gпр берется значение gзс рассчитанное по (10.19); Тсум – ЭШТ приёмного устройства в целом, приведённая к облучателю антенны, в градусах по шкале Кельвина (К). [G/T] = 38,29 – 10 log(100)= 18,29 дБ/К 5. Lо – потери энергии при распространении сигнала в свободном пространстве: Lо = 20 lоg (4∙π∙d / λ), дБ, (10.23) где d – наклонная дальность линии связи, λ – длина волны. d и λ подставляются в (10.23) в одних единицах измерения. Длина волны λ0 = с/f, где с = 3·108 м/с - скорость света, f подставлять в герцах. Lо = 20 lоg (4∙3,14∙42643,5 / 0,08)= 136,5 дБ 6. Lp - ослабление сигнала на участке СЛС: Lp = Lо + Lдоп, дБ, (10.22) Дополнительные потери Lдоп зависят от используемого диапазона частот и угла места β земной станции в направлении на спутник. В общем случае они являются случайной величиной, т.к. зависят от состояния атмосферы. Однако в диапазоне 6/4 ГГц обычно составляют 1 … 3 дБ. Lp = 136,5 + 2= 138,5 дБ 7. В процессе энергетического расчёта требуется связать энергетические параметры СЛС с качеством связи, которое удобно определять отношением мощности сигнала к мощности шума на входе приемника [Н/Ш]вх. Уравнение связи для одного участка СЛС имеет вид: [Н/Ш]вх = рэ – Lp + [G/T] + 228.6, дБГц, (10.21) где k = 10 log (1,38∙10-23) = - 228.6 дБВт/Гц К – выраженная в логарифмических единицах константа Больцмана. [Н/Ш]вх = 34,48 – 138,5 +18,29 + 228,6=142,87 дБГц 8. Связь между отношением сигнал-шум на выходе канала изображения [С/Ш]вых и отношением мощности сигнала к мощности шума на входе приемника [Н/Ш]вх зависит от метода обработки сигнала. При использовании ЧМ определяется индексом модуляции m = Δfтв/Fв, т.е. девиацией частоты модулированного сигнала и значением модулирующей частоты. При аналоговой передаче ТВ сигнала с помощью ЧМ параметры качества на входе приемника и выходе канала изображения связаны следующим соотношением: [С/Ш]вых = [Н/Ш]вх - 10 lоg (2Fв/3) - 20 lоg (Fв/Δfтв), дБГц, (10.24) где Fв – верхняя граничная частота спектра сигнала изображения, Fв = 6 МГц; Δfтв - полный размах девиации частоты (с учётом синхроимпульсов) при передаче ТВ сигнала, Δfтв = 8МГц. В (10.24) значения Fв и Δfтв подставляются в герцах. [С/Ш]вых = 142,87 - 10 lоg (2*6/3) - 20 lоg (6/8)=139,34 дБГц 9. При передаче ТВ сигналов с помощью ЧМ используют предыскажения, а для измерения мощности шума на выходе канала изображения применяют визометрический (взвешивающий) фильтр, который учитывает особенности спектральной чувствительности зрения человека. В этом случае «взвешенное» отношение сигнал-шум увеличится: [С/Ш]вз = [С/Ш]вых + æ, дБ, (10.25) где æ – результирующий выигрыш, обусловленный введением предыскажений и использованием взвешивающего фильтра. При использовании унифицированного взвешивающего фильтра и стандартных предыскажений æ = 13,5 дБ. [С/Ш]вз = 139,34+13,5 =152,84 дБ |