Радиорелейная линия прямой видимости

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Казанский национальный исследовательский технический  университет 

им. А.Н.Туполева

Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций

Кафедра радиоэлектронных и телекоммуникационных систем

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Спутниковые и радиорелейные системы связи»

на тему: Радиорелейная  линия прямой видимости

 

 

 

 

                                                     

 

 

 

     Выполнил: студент гр. 5513

Шайдуллин Р.Ф.

                                    Руководитель проекта

к.т.н. Карловский А.П.

 

                             

                                    

 

 

 Казань, 2012

Содержание

1. Построение  профилей пролетов и определение высот подвеса антенн. 

2. Расчёт минимально допустимого множителя ослабления.

3. Расчет суммарной вероятности ухудшения качества связи.

4. Расчет диаграммы  уровней сигнала на пролете.

5. Приложения.

5.1. Профили пролетов РРЛ.

5.2. Диаграмма уровней радиолинии.

6. Список использованной  литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Построение  профилей пролетов и определение высот подвеса антенн

Согласно варианту задания и карты местности выберем наиболее оптимальные пролеты РРЛ с учетом неровностей рельефа.

Построим профиль пролетов для РРЛ, для чего рассчитаем и построим линию условного нулевого уровня, высоту текущей точки которой находят по формуле:

,

где k_i= R_i/R₀– относительная координата текущей точки на оси абсцисс;

R₀  – длина интервала;

R_i –расстояние до текущей точки;

а = 6370 км – геометрический радиус Земли.

Результаты расчета  профилей интервала с учетом условного нулевого уровня занесём в таблицу 1 и построим профили пролетов РРЛ представленные в приложении 1.

Таблица 1: Расчет профилей пролетов РРЛ

S-T

 

Ri,км	0	0,5	0,5	1	1	2,5	2,5	5,5	5.5	28.5	28.5	32.5	32.5	35	35
hi, м	78	78	46	46	35	35	12	12	6	6	14	14	45	45	65
zi, м	0	0.014	0.014	0.028	0.028	0.071	0.071	0.157	0.157	0.814	0.814	0.93	0.93	1	1
zi+hi,м	78	78.014	46.014	46.028	35.028	35.071	12.071	12.157	6.157	6.814	14.814	14.93	45.93	46	66

 

T-L

 

Ri,км	0	1.5	1.5	2.5	2.5	12.5	12.5	15.5	15.5	24.5	24.5	28.5	28.5	31
hi, м	65	65	45	45	14	14	6	6	12	12	43	43	87	87
zi, м	0	0.048	0.048	0.081	0.081	0.403	0.403	0.5	0.5	0.790	0.790	0.919	0.919	1
zi+hi,м	65	65.048	45.048	45.081	14.081	14.403	6.403	6.5	12.5	12.790	43.790	43.919	87.919	88

 

 

Расчет пролета S-T:

 

Выбор высот подвеса  антенн (h) определяется высотой просвета при нулевой рефракции Н(0), которая откладывается вертикально вверх от самой высокой точки профиля (вершины препятствия).

Вычислим величину Н(0):

Рабочая частота: .

,

Радиус минимальной  зоны Френеля в любой точке:

 

- для наивысшей точки пролета.

Найдем высоты подвеса антенн из построения: .

На открытых интервалах радиорелейных линий множитель  ослабления может  иметь интерференционный  характер, так как в точку приема кроме прямой волны могут приходить  одна или несколько волн, отраженных от земной поверхности. Точка отражения определяется равенством углов скольжения между касательными к профилю в данной точке и прямыми, проведенными из этой точки в пункты передачи и приема. На практике точки отражения удобно определять по методу зеркальных отражений.

Интерференция возникает  от ровных областей рельефа, которые  имеют протяженность  . Определим, что точка отражения будет находиться на участке AB и BC. Но исходя из построений, определяем, что подобранная высота подвеса антенн и данный рельеф позволяют избежать попадания отраженной от поверхности Земли волны на участок приема. Также происходит экранировка падающей или отраженной от поверхности Земли волны препятствием (неровностью рельефа). Следовательно, отражение от поверхности Земли не оказывает влияния и поэтому не  учитывается

 

Расчет пролета T-L:

 

Радиус минимальной  зоны Френеля в любой точке:

 

- для наивысшей точки пролета.

Найдем высоты подвеса  антенн из построения: .

На открытых интервалах радиорелейных линий множитель  ослабления может  иметь интерференционный  характер, так как в точку приема кроме прямой волны могут приходить одна или несколько волн, отраженных от земной поверхности. Точка отражения определяется равенством углов скольжения между касательными к профилю в данной точке и прямыми, проведенными из этой точки в пункты передачи и приема. На практике точки отражения удобно определять по методу зеркальных отражений.

Интерференция возникает  от ровных областей рельефа, которые  имеют протяженность  . Определим, что точка отражения будет находиться на участке AB и BC. Но исходя из построений, определяем, что подобранная высота подвеса антенн и данный рельеф позволяют избежать попадания отраженной от поверхности Земли волны на участок приема. Также происходит экранировка падающей или отраженной от поверхности Земли волны препятствием (неровностью рельефа). Следовательно, отражение от поверхности Земли не оказывает влияния и поэтому не  учитывается.

 

2.Расчёт минимально допустимого множителя ослабления

Для организации связи  выберем аппаратуру MINI-LINK 8-E 1 , так как она удовлетворяет требованиям задания.

Основные характеристики системы приведены в таблице 2.

Таблица 2:

Технические данные	Размерность	MINI-LINK 8-E 1
Диапазон  частот	ГГц	7.7-8.5
Стабильность частоты		+10ppm
Выходная ВЧ мощность	дБм	+20\26
Ширина полосы	МГц	1,75-28
Интерфейс трафика	ITU-T Rec G.703 балансный\небалансный
Потребляемая  мощность	Вт	25/30-80
Рабочая температура	С	от -50 до +60 от -20 до +60

 

План распределения  частот.

Для работы системы выберем  двухчастотный план. Так как по заданию требуется организация одного ствола телевещания, сохраним типовой план распределения рабочих частот аппаратуры, который позволяет организовать четыре дуплексных широкополосных стволов по двухчастотной системе.

 

Расчет пролета A-S:

 

Суммарные потери мощности сигнала состоят из двух частей:

1. постоянных потерь L_пост, не меняющихся во времени и зависящих только от длины пролета и параметров аппаратуры;
2. дополнительных потерь L_доп, зависящих от условий распространения радиоволн на пролете и меняющихся во времени по случайному закону

Постоянные потери мощности сигнала на пролете РРЛ определяются потерями в тракте распространения L₀ (потерями в свободном пространстве) и потерями в антенно-фидерном тракте L_АФТ:

,

где L₀ – ослабление радиосигнала при распространении в свободном пространстве; L_ф – ослабление сигнала в фидерном тракте; - КУ антенн на передающем и приемном концах (см. табл. 1).

                    

,

где L_эл – потери в сосредоточенных элементах фидера; L_волн – ослабление в волноводе; - погонное затухание волновода; - высота подвеса антенн.

В качестве фидера в системе используется тракт из гибкого волновода типа (погонное затухание 0,08 дБ/м).

Потери в сосредоточенных  элементах фидера в системе КУРС-6 составляют 2,3 дБ.

 

Тогда:

Итак, постоянные потери на пролете будут равны:

Коэффициенты системы даны в параметрах на аппаратуру:

       

Дополнительные потери определяются как:

Таким образом, дальнейшие расчеты проведем для худшего случая

 

Расчет пролета S-T:

 

                    

       

Таким образом, дальнейшие расчеты проведем для худшего случая

 

3.Расчет суммарной вероятности ухудшения качества связи

Суммарная устойчивость связи на пролете РРЛ характеризуется  суммарным процентом времени, в течение которого множитель ослабления меньше минимально допустимого и определяется по формуле:

 ;

где   n – число пролетов проектируемой РРЛ (n=2);

обусловленная экранировкой препятствиями  минимальной зоны Френеля при  субрефракции радиоволн;

 обусловленная интерференцией в точках приема прямого луча и лучей, отраженных от слоистых неоднородностей тропосферы;

 ослабление сигнала из-за дождей;

Расчет пролета A-S:

Расчёт составляющей Т₀(V_МИН):

Определим среднее значение просвета на пролете:

Определим относительный  просвет:

Определим параметр , для этого проведем прямую DE параллельно радиолучу на расстоянии от вершины препятствия и из профиля находим ширину препятствия r.

 

Тогда:

Рассчитаем значение относительного просвета, при котором наступает глубокое замирание сигнала, вызванное экранировкой препятствием минимальной зоны Френеля:

где согласно рис. 1.5 [1]

При

Рассчитаем параметр

;

где А рассчитывается как:

Определим Ψ:

Значение  определим из рис.1.6 [1]

 

Расчёт составляющей   :

Величину определим по соотношению:

, где

 – параметр, учитывающий вероятность возникновения многолучевых замираний, обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с перепадом диэлектрической проницаемости воздуха (∆ε).

Значение представляется в % и определяется как:

, где

 – климатический коэффициент. Согласно заданию ;

R₀ – длина пролета, R₀ =29,5  км;

– рабочая частота, = 8 ГГц.