Определение основных параметров системы спутникового телевещания

Принципы определения граничных частот многоканального сигнала для заданных параметров. Особенности оценки линейного спектра сигнала спутниковой связи. Анализ уровня сигнала на входе приемника. Мощность тепловых шумов на выходе телефонной коммутации.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 28.12.2014
Размер файла 106,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

16

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет параметров аналоговых радиорелейных линий с частотным разделением каналов

Задание

многокальный сигнал спутниковый связь

1. Определить граничные частоты многоканального сигнала для заданного N при ЧРК, нарисовать линейный спектр сигнала и рассчитать среднюю мощность многоканального сигнала.

2. Из таблицы параметров аналоговой радиорелейной аппаратуры выбрать аппаратуру, подходящую по числу передаваемых каналов.

3. Рассчитать полосу частот, занимаемую ЧМ сигналом, и ширину полосы частот РЧ тракта.

4. По заданным протяженности интервала высотам подвеса антенн рассчитать уровень сигнала на входе приемника ( Рпр0 ).

5. Рассчитать мощность тепловых шумов на выходе телефонного канала.

6. Определить минимально допустимый множитель ослабления и соответствующий ему уровень сигнала на входе приемника.

Таблица 1

N

L / Lэт, км

л, см

R0, км

h1 / h2

300

400/600

3,7

33

43/45

N - число ТЛФ каналов в стволе;

L/Lэт - заданная протяженность линии связи / протяженность гипотетической ( эталонной )линии;

л - средняя длина волны рабочего диапазона частот;

R0 - средняя протяженность интервала;

h1 / h2 - высоты подвеса антенн на интервале линии связи.

1. Для заданного числа каналов определим граничные частоты группового спектра (F1 и F2) из прил. 1 [1]. Зарисуем вид соответствующего группового спектра

F1 = 60 кГц,

F2 = 1300 кГц.

Рисунок 1 - Линейный спектр многоканального сигнала с частотным разделением.

Рассчитаем уровень средней мощности многоканального сигнала, учитывая следующие положения:

При N > 240

Pср = pk + 10 lg N, дБм0,

где: для отечественных данных pk = -13 дБм0 (50 мкВт),

для данных МСЭ - Т pk = -15 дБм0 (32 мкВт).

Pср = -13 + 10 lg 300 = 11,77 дБм0.

Рассчитаем среднюю мощность многоканального сигнала:

, мВт

= 15,03 , мВт

Из таблицы прил. 2 [1] выберем (по числу каналов и рабочей длине волны) подходящую аппаратуру связи и запишем ее основные параметры:

Найдем рабочую частоту:

f = c/ л,

где:

с = 3,0 * 108 , м/с -скорость света в вакууме.

f = 3,0 *108 /( 3,7 * 10-2 ) = 0,81 *1010 Гц = 8,1 ГГц.

Выбираем аппаратуру:

Курс - 8

Таблица 2

Диапазон частот, ГГц

Число каналов

Мощность Прд, Вт (дБм)

Коэф. шума приемника, ед (дБ )

?fк,

кГц

Система резервирования

7,9 - 8,4

300

0,4 ( 26 )

8 ( 9 )

200

3 + 1

2. Для расчета полосы частот, занимаемой ЧМ сигналом, воспользуемся следующей методикой:

· Определим значение эффективной девиации частоты:

, кГц,

где

?fк - девиация частоты на один канал

=775 кГц

· Определим пиковую девиацию частоты:

при N > 240

?fпик = 3,33 ?fэфф

?fпик = 3,33*775 = 2581 кГц

· Рассчитаем индекс частотной модуляции:

mf = ?fпик / F2

mf = 2581*103/1300*103 = 1,99

· Определим полосу частот, занимаемую частотно-модулированным сигналом:

П = 2 F2 ( 1 + mf +)

П = 2*1300*103 ( 1 + 1,99 +) = 11,44 МГц

Необходимую полосу пропускания ВЧ тракта РРЛ можно принять, численно равной удвоенной полосе П:

Пнеоб. = 2 П

Пнеоб. = 2*11,44 = 22,88 МГц

Очевидно, что качество работы линии связи, определяется уровнем сигнала на входе приемника Pпр и возможными отклонениями этого уровня при замираниях.

Определим уровень сигнала на входе приемника ( Pпр0 ) при работе в свободном пространстве:

Вт

Для расчета выберем коэффициенты усиления передающей и приемной антенн (G1 и G2) из таблицы параметров антенн, прил. 2 [1] и рассчитаем КПД фидерных линий (з1 и з2 ) по заданным высотам подвеса антенн:

где : аф - погонное затухание в фидерной линии ( 0,04 - 0,09 дБ/м),

lф = h + lгор,

м - длина фидерной линии,

h - высота h1 или h2,

lгор - длина горизонтальной части фидерной линии ( 10 - 20 м).

Примем:

lгор,1 = 10 м; lгор,2 =10 м.; аф = 0,05 дБ/м

Рассчитаем:

lф,1 = 10 + 43 =53 м

lф2 = 10 + 45 = 55 м

= 0,54

= 0,53

Выберем антенну:

АДЭ - 3,5 Коэффициент усиления - 46,3 дБ

Диапазон частот - 7,9 - 8,4 ГГц.

Переведем коэффициенты усиления антенн с дБ в ед.:

= 42658

Определим уровень сигнала на входе приемника ( Pпр0 ) при работе в свободном пространстве:

=1,66 мкВт

Мощность теплового шума на выходе верхнего по частоте ТЛФ канала при распространении сигнала в свободном пространстве определяется по формуле:

, пВт

где nш - коэффициент шума приемника, ед.,

?Fк - ширина полосы частот одного канала ( 3100 Гц ),

k - постоянная Больцмана ( 1,38*10-23 , Вт/Гц град ),

Т - абсолютная температура ( 290 К ),

kп - псофометрический коэффициент ( 0,75 ),

Pпр0 - мощность сигнала на входе приемника, Вт,

впр - коэффициент, учитывающий изменение девиации частоты при введении предыскажений ( 0,4 ).

= 0,568 пВт

Определим примерное значение минимально допустимого множителя ослабления (Vмин доп)

Vмин доп - такое ослабление сигнала на интервале РРЛ, при котором мощность шума на выходе ТЛФ канала равна 47500 пВт. Этот параметр является основой для расчета устойчивости связи и, в большинстве случаев, составляет величину 30 - 40 дБ.

Расчет производится по следующей формуле:

где Pшт макс доп = 47500 - Pш пост ,

Pш пост - мощность шумов линии связи, величина которых не зависит от величины замираний сигнала на интервале РРЛ.

В контрольной работе примем эту величину в пределах 3000 - 7000 пВт.

Pшт макс доп = 47500 - 4000 = 43500 пВт.

= 0,0036

Полученное значение переведем в дБ, по формуле:

Vмин доп, дБ = 20 lg (Vмин доп)

Vмин доп = 20 lg 0,0036 = - 48,9 дБ,

Данное значение, удовлетворяет условию, т.к. входит в интервал от - 30 дБ до - 50 дБ.

В заключении определим мощность сигнала на входе приемника при

V = Vмин доп , по формуле:

Pпр = Pпр 0 ( Vмин доп )2

Pпр = 1,66*10-6 *( 0,0036 )2 = 21,5 пВт.

Результаты расчетов запишем в таблицу 3.

Таблица 3

N

300

F2, кГц

1300

Pср, мВт ( Pср, дБм0 )

15,03 ( 11,77 )

Дfэфф / Дfпик , кГц

775/ 2581

mf

1,99

П , МГц

11,44

Pштi , пВт

0,568

Pпр 0, Вт / Pпр 0, дБ

1,66*10-6 / -57,8

Vмин доп , раз / Vмин доп , дБ

0,0036 / - 48,9

Pпр , Вт / Pпр , дБ

21,5*10-12 / - 106,7

2. Определение основных параметров системы спутникового телевещания

Задача 3.1

Определить параметры для юстировки приемной антенны (азимута и угла места) в целях обеспечения связи между выбранным телекоммуникационным спутником, расположенным на геостационарной орбите, и абонентским приемным устройством.

1. Определить географические координаты точки, в которой будет приниматься сигнал со спутника.

2. Выбрать телекоммуникационный спутник, расположенный на геостационарной орбите.

3. Рассчитать азимут и угол места для юстировки наземной приемной антенны.

Задача 3.2

1. Определить для заданного варианта системы спутникового телевещания:

· Полосу пропускания абонентского приемного устройства;

· Требуемое отношение сигнал/шум на входе абонентского приемника;

· Затухание сигнала в свободном пространстве;

· Коэффициенты усиления спутниковой передающей антенны и абонентской антенны.

2. По найденным параметрам рассчитать необходимую мощность спутникового передатчика.

Решение

Задача 3.1

1. Из таблицы 3 [ 1 ] выберем спутник связи и запишем его название и положение на орбите:

Таблица 4

Спутник связи

Положение на орбите

Язык

Горизонт - 38

530 в.д

Русский

2. Зададимся географическими координатами деревни Патракеевки Архангельской области Приморского района, в котором будет приниматься сигнал со спутника:

64°57?53.59? с. ш. 40°23?29.79? в. д.

3. Рассчитаем азимут и угол места для юстировки наземной приемной антенны:

Угол места:

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

Д - долгота места расположения абонентского приемника, град;

Ш - широта места расположения абонентского приемника, град;

Азимут:

Перед расчетами убедимся, что прием сигналов с выбранного спутника в данной точке возможен. Для этого должно выполняться неравенство, иначе спутник находится за линией горизонта:

cos(Дсп - Д)cosШ > 0,1513.

сos(53-40)cos65 = 0,51 > 0,1513

Условие выполняется.

= 160

= 166,10

Задача 3.2

Исходные данные для выполнения задачи выберем из таблицы 4 [ 1 ]:

Таблица 4

F, ГГц

Дцб, град

Da, м

mf, ед

азс, ед

12,5

5,5

1,8

1,3

11

1. Определим шумовую полосу частот абонентского приемника:

Дfша = г 2 Дfпик,

где

г =1,1 - коэффициент, определяемый избирательными свойствами приемника;

Дfпик = mf*Fмакс - пиковая девиация частоты;

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

Дfша = 1,1*2*1,3*6 = 17,16 МГц

2. Определим необходимое отношение сигнал/шум на входе абонентского приемника:

где

сш)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 ).

Переведем ( Рсш)вых из дБ в ед., по формуле:

сш)вых, ед = 100,1*( Рс/Рш)вых , дБ

Используем отношение с/ш для спутникового ТВ канала 1-го класса - 53 дБ, тогда:

сш)вых , ед = 100,1*53 = 199526,23 ед

= 52,92 ед

Полученное значение ( Рсш)вх выразим в дБ:

сш)вх , дБ =10 lg [(Рсш)вх , ед. ],

( Рсш)вх = 10 lg 52,92 = 17,24 дБ

Определим коэффициент запаса на участке спутник - абонентский приемник:

аса = азс / ( азс - 1 ),

аса = 11 / ( 11 - 1 ) = 1,1

Рассчитаем эквивалентную шумовую температуру абонентской приемной установки

Тпр у = Таф + Т0( 1 - зпа ) + Тпр ,

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

Т0 - абсолютная температура окружающей среды ( 290 К );

зпа - КПД фидерной линии ( 0,7 -0,9 );

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

Тпр у = 200*0,7 + 290*( 1 - 0,7 ) + 250 = 477 К.

Рассчитаем ослабление сигнала в свободном пространстве

L0 = 20 lg ( 4.189*104 *d*F), дБ,

где F - рабочая частота , ГГц;

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

где Hорб - высота геостационарной орбиты ( 35800 км.);

Rз - радиус земли ( 6370 км.).

= 41686 км

L0 = 20 lg ( 4,189*104*41686*12,5) = 207 дБ

Переведем из дБ в разы:

L0 , раз = 10( Lo , дБ / 10 ),

L0 = 10207/10 = 5,01*1020 раз.

Определим коэффициенты усиления бортовой передающей антенны и антенны абонентской установки

Антенна спутника

Gпд с = за(49000 / Дцб), раз,

где

за - коэффициент использования поверхности зеркала антенны ( 0,5 - 0,6 );

Gпд с = 0,57*( 49000 / 5,5 ) = 5078 раз

Переведем коэффициент усиления в дБ:

Gпд с, дБ = 10 lg (Gпд с , раз );

Gпд с, дБ = 10 lg ( 5078 ) = 37,06 дБ

Антенна абонентского приемника

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

где D - диаметр антенны, м;

f - рабочая частота, ГГц

Gпр а = 20 lg ( 1,8 ) + 20 lg ( 12,5 ) + 17,5 = 44,54 дБ

Gпр а , раз = 10(Gпр а, дБ / 10)

Gпр а = 1044,54 / 10 = 28445 раз

Рассчитаем требуемую мощность бортового передатчика

где Lдоп = 3 ( 4,8 дБ ) - дополнительные потери в атмосфере;

k = 1,38*10-23 - постоянная Больцмана;

зпа = зсп = 0,7-0,9 - КПД фидеров на спутнике и в абонентском приемнике;

Дfша, Гц

= 93,73 Вт

Результаты выполнения контрольной работы запишем в таблицу 5

Таблица 5

Задача 3.1

Название спутника ( Дсп )

Горизонт - 38

Д / Ш, град

64°57?53.59? с. ш. 40°23?29.79? в. д.

УМ, град

16

А, град

166,1

Задача 3.2

F, ГГц

12,5

Дцб , град

5,5

Dа , м

1,8

mf , ед

1,3

азс , ед

11

Дfша , МГц

17,16

( Рсш)вх, раз / ( Рсш)вх, дБ

52,92/ 17,24

Тпр у, град. К

204/ 477

L0, раз / L0, дБ

5,01*1020 /207

Gпд с, раз / Gпд с, дБ

5078/37,06

Gпр а , раз / Gпр а , дБ

28445/44,54

Рпдс, Вт

93,73

Литература

1. Лобач В.С./ «Космические и наземные системы радиосвязи и телерадиовещания» и «Спутниковые и радиорелейные системы передачи»: контрольные задания и методические указания к выполнению / СПбГУТ. - СПб. 2001

2. Лобач В.С./ «Космические и наземные системы радиосвязи и телерадиовещания»: методические указания к изучению дисциплины / СПбГУТ. - СПб. 2001

3. Немировский А.С. и др./ Радиорелейные и спутниковые системы передачи: Учебник для вузов/ - М.: Радио и связь, 1986

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Определение характера и уровня изменения сигнала амплитудно-частотного и фазо-частотного спектра. Построение графиков, расчет комплексного коэффициента передачи цепи. Особенности определения напряжения на выходе при воздействии на входе заданного сигнала.

    курсовая работа [284,4 K], добавлен 29.09.2010

  • Анализ прохождения сигнала через линейное устройство. Анализ выходного сигнала на основании спектрального метода. Передаточная функция линейного устройства и его схема. Анализ спектра выходного сигнала. Расчёт коэффициента усиления по постоянному току.

    курсовая работа [168,3 K], добавлен 25.05.2012

  • Расчет спектральных и энергетических характеристик сигналов. Параметры случайного цифрового сигнала канала связи. Пропускная способность канала и требуемая для этого мощность сигнала на входе приемника. Спектр модулированного сигнала и его энергия.

    курсовая работа [482,4 K], добавлен 07.02.2013

  • Анализ условий передачи сигнала. Расчет спектральных, энергетических характеристик сигнала, мощности модулированного сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Определение вероятности ошибки приемника в канале с аддитивным "белым шумом".

    курсовая работа [934,6 K], добавлен 07.02.2013

  • Схема цифрового канала связи. Расчет характеристик колоколообразного сигнала: полной энергии и ограничения практической ширины спектра. Аналитическая запись экспоненциального сигнала. Временная функция осциллирующего сигнала. Параметры цифрового сигнала.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.02.2013

  • Изображение спектров на входе и выходе аппаратуры формирования первичной группы каналов ТЧ. Выбор частоты дискретизации первичного сигнала, спектр которого ограничен частотами. Расчет спектра сигнала на выходе дискретизатора. Тактовая частота ИКМ сигнала.

    контрольная работа [870,6 K], добавлен 05.04.2011

  • Расчет спектральных характеристик сигнала. Определение практической ширины спектра сигнала. Расчет интервала дискретизации сигнала и разрядности кода. Определение автокорреляционной функции сигнала. Расчет вероятности ошибки при воздействии белого шума.

    курсовая работа [356,9 K], добавлен 07.02.2013

  • Определение практической ширины спектра сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Определение интервала дискретизации сигнала. Расчет вероятности ошибки при воздействии "белого шума". Расчет энергетического спектра кодового сигнала.

    курсовая работа [991,1 K], добавлен 07.02.2013

  • Рассмотрение методов измерения параметров радиосигналов при времени измерения менее и некратном периоду сигнала. Разработка алгоритмов оценки параметров сигнала и исследование их погрешностей в аппаратуре потребителя спутниковых навигационных систем.

    дипломная работа [3,6 M], добавлен 23.10.2011

  • Выбор частоты дискретизации первичного сигнала и типа линейного кода сигнала ЦСП. Расчет количества разрядов в кодовом слове. Расчет защищенности от шумов квантования для широкополосного и узкополосного сигнала. Структурная схема линейного регенератора.

    курсовая работа [2,0 M], добавлен 05.01.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.