Выбор подвеса высот антенн
Выбор пар подвеса антенн на заданном участке в условиях средней рефракции в худший сезон и в условиях субрефракции. Оптимизация высот антенн на восьмиинтервальном участке радиорелейных линий при использовании метода динамического программирования.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.05.2015 |
| Размер файла | 1,5 M |
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
Размещено на http://www.allbest.ru
Введение
РРЛ представляют собой цепочку приёмопередающих станций (оконечных, промежуточных, узловых), устанавливаемых на расстоянии прямой видимости (40 - 70 км в диапазонах частот до 6 - 8 ГГц и нескольких км в диапазонах 30 - 50 ГГц) при высоте подвеса антенн 60-100 м).
Оконечные станции устанавливаются в крайних пунктах линии связи и содержат модуляторы и передатчики в направлении передачи сигналов и приемники с демодуляторами в направлении приема. Для приема и передачи применяется одна антенна, соединенная с трактами приема и передачи при помощи антенного разветвителя, или две антенны.
Модуляция и демодуляция сигналов проводится на одной из стандартных промежуточных частот (70 - 1000 МГц). При этом модемы могут работать с приемопередатчиками, использующими различные частотные диапазоны. Передатчики предназначены для преобразования сигналов промежуточной частоты в рабочий диапазон СВЧ, а приемники - для обратного преобразования и усиления сигналов промежуточной частоты.
Основным назначением радиорелейных линий является передача данных по схеме точка-точка на расстояния от единиц до десятков километров. Наиболее распространено использование РРЛ вне города, где строительство ВОЛС финансово нецелесообразно, или попросту невозможно.
В лабораторной работе рассматривается участок с известными высотными отметками рельефа местности, данными местных предметов, данными подстилающей поверхности и погрешностью топографической информации. В первой части работы требуется выбрать 4 пары подвеса антенн на этом участке в условиях средней рефракции в худший сезон и в условиях субрефракции. Во второй части лабораторной работы, рассматривается оптимизация высот антенн на 8-интервальном участке РРЛ при использовании метода динамического программирования. Метод динамического программирования дает нам существенный выигрыш в количестве решений относительно простого перебора.
антенна подвес высота
Исходные данные
Исходными данными для выполнения лабораторной работы являются данные, приведенные в табл. 1.1-1.4.
Таблица 1.1
Высотные отметки рельефа
|
№ |
R[km] |
H[м] |
№ |
R[km] |
Н[м] |
|
|
1 |
0 |
191,2 |
21 |
28,4 |
139 |
|
|
2 |
2,94 |
183 |
22 |
30,4 |
180 |
|
|
3 |
2,6 |
180 |
23 |
30,6 |
138 |
|
|
4 |
4 |
167 |
24 |
30,8 |
143,6 |
|
|
5 |
10,6 |
182,7 |
25 |
32 |
136,5 |
|
|
6 |
11,2 |
172,5 |
||||
|
7 |
12,7 |
161 |
||||
|
8 |
12,94 |
138 |
||||
|
9 |
13,65 |
160 |
||||
|
10 |
15,77 |
160 |
||||
|
11 |
15,3 |
179 |
||||
|
12 |
16,83 |
161 |
||||
|
13 |
17,53 |
178,4 |
||||
|
14 |
18,7 |
196 |
||||
|
15 |
19,42 |
171 |
||||
|
16 |
20,83 |
180 |
||||
|
17 |
20,35 |
141 |
||||
|
18 |
22 |
180 |
||||
|
19 |
25,3 |
138 |
||||
|
20 |
27,4 |
193 |
Таблица 1.2
Данные местных предметов
|
№ |
R1[km] |
R2[km] |
Тип МП |
Н[м] |
|
|
1 |
0,25 |
1,9 |
13 |
Застр. |
|
|
2 |
14,8 |
15,3 |
13 |
Застр. |
|
|
3 |
21,5 |
22,4 |
13 |
Застр. |
|
|
4 |
28,6 |
30,8 |
20 |
Лес |
|
|
5 |
31,3 |
31,99 |
22 |
Застр. |
Таблица 1.3
Данные подстилающей поверхности
|
№ |
R1[km] |
Тип ПП |
|
|
1 |
0.00 |
суша |
Таблица 1.4
Погрешности топографической информации
|
№ |
R1[km] |
dH[м] |
|
|
1 |
0.00 |
0.0 |
|
|
2 |
0,01 |
5,0 |
|
|
3 |
31,99 |
0.0 |
Выбор допустимых пар высот ПВА на интервале
Критерий допустимости ПВА
Критерий допустимости в условиях средней рефракции:
(1.1) , где
(1.2) , где
R
Выбор ПВА, допустимых в условиях средней рефракции
Для упрощения расчетов при учете влияния тропосферы, в некоторых случаях оказывается удобным свести распространение волн по криволинейной траектории к распространению волны по прямолинейной траектории. Такое упрощение производится путем введения понятия эквивалентного радиуса Земли .
Рассчитаем эквивалентный радиус Земли:
Тогда условный нулевой уровень:
Рассчитанные значения условного нулевого уровня (2.4) и радиусы первой зоны Френеля (2.2) представлены в таблице 2.1
Таблица 2.1
|
№ |
r, км |
Z, км |
H1, м |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
2 |
2,94 |
9,455573 |
10,43385 |
|
|
3 |
2,6 |
8,459907 |
9,869233 |
|
|
4 |
4 |
12,39547 |
11,94626 |
|
|
5 |
10,6 |
25,10525 |
17,00133 |
|
|
6 |
11,2 |
25,78258 |
17,22915 |
|
|
7 |
12,7 |
27,12726 |
17,67273 |
|
|
8 |
12,94 |
27,29619 |
17,72767 |
|
|
9 |
13,65 |
27,7213 |
17,86518 |
|
|
10 |
15,77 |
28,32665 |
18,05919 |
|
|
11 |
15,3 |
28,27827 |
18,04376 |
|
|
12 |
16,83 |
28,25626 |
18,03674 |
|
|
13 |
17,53 |
28,07342 |
17,97829 |
|
|
14 |
18,7 |
27,52569 |
17,80204 |
|
|
15 |
19,42 |
27,03801 |
17,64363 |
|
|
16 |
20,83 |
25,7506 |
17,21846 |
|
|
17 |
20,35 |
26,23827 |
17,38074 |
|
|
18 |
22 |
24,34824 |
16,74304 |
|
|
19 |
25,3 |
18,76032 |
14,69673 |
|
|
20 |
27,4 |
13,94933 |
12,67294 |
|
|
21 |
28,4 |
11,31529 |
11,41389 |
|
|
22 |
30,4 |
5,383175 |
7,87263 |
|
|
23 |
30,6 |
4,741267 |
7,388356 |
|
|
24 |
30,8 |
4,090505 |
6,862606 |
|
|
25 |
32 |
0 |
0 |
Строим профиль с учетом заданных и рассчитанных параметров:
Рис.2.1
Рис.2.2
Рис.2.3
Таблица 2.2
Обобщенная таблица полученных данных для средней рефракции
|
№ |
H1 м |
H2 м |
H(g) |
R |
P1(g) |
|
|
1 |
45 |
35 |
10.8 |
17.53 |
0.57 |
|
|
2 |
50 |
30 |
9.8 |
17.53 |
0.55 |
|
|
3 |
40 |
40 |
10.8 |
17.53 |
0.6 |
|
|
4 |
50 |
45 |
18.1 |
17.53 |
1 |
Проверка допустимых ПВА в условиях субрефракции
Рефракцией называется искривление траекторий волн, обусловленное неоднородным строением тропосферы.
Отрицательная рефракция, или субрефракция, наблюдается при g>0, a-э<a, Кp<1. Субрефракция появляется при возрастании влажности воздуха с высотой, причем наиболее часто осенью или весной во время утренних приземных туманов. Она нередко носит местный характер и отмечается на трассе РРЛ или ее участке, где имеются низины и застаивается холодный воздух.
Критерий допустимости в условии субрефракции:
(2.5), где
Находим значение коэффициента рефракции .
(2.7)
Из этого следует, что значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости, превышаемое в 0,1% времени равно:
, тогда
(2.8)
Рассчитанные значения условного нулевого уровня (2.4) и радиусы первой зоны Френеля (2.2) в условиях субрефракции представлены в таблице 2.3
Таблица 2.3
|
№ |
R, км |
Z, км |
H1, м |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
2 |
2,94 |
12,32904 |
10,43385 |
|
|
3 |
2,6 |
11,0308 |
9,869233 |
|
|
4 |
4 |
16,16234 |
11,94626 |
|
|
5 |
10,6 |
32,73452 |
17,00133 |
|
|
6 |
11,2 |
33,61768 |
17,22915 |
|
|
7 |
12,7 |
35,371 |
17,67273 |
|
|
8 |
12,94 |
35,59127 |
17,72767 |
|
|
9 |
13,65 |
36,14557 |
17,86518 |
|
|
10 |
15,77 |
36,93487 |
18,05919 |
|
|
11 |
15,3 |
36,87179 |
18,04376 |
|
|
12 |
16,83 |
36,84309 |
18,03674 |
|
|
13 |
17,53 |
36,60469 |
17,97829 |
|
|
14 |
18,7 |
35,8905 |
17,80204 |
|
|
15 |
19,42 |
35,25463 |
17,64363 |
|
|
16 |
20,83 |
33,57598 |
17,21846 |
|
|
17 |
20,35 |
34,21186 |
17,38074 |
|
|
18 |
22 |
31,74746 |
16,74304 |
|
|
19 |
25,3 |
24,46142 |
14,69673 |
|
|
20 |
27,4 |
18,18841 |
12,67294 |
|
|
21 |
28,4 |
14,75391 |
11,41389 |
|
|
22 |
30,4 |
7,019075 |
7,87263 |
|
|
23 |
30,6 |
6,182096 |
7,388356 |
|
|
24 |
30,8 |
5,333573 |
6,862606 |
|
|
25 |
32 |
0 |
0 |
Строим профиль с учетом заданных и рассчитанных параметров:
Рис 2.5
Рис 2.6
Рис 2.7
Рис. 2.8
Таблица 2.4
Обобщенная таблица полученных данных для средней рефракции
|
№ |
h1 |
h2 |
R |
P1( |
||
|
1 |
65 |
35 |
10.8 |
17.53 |
0.6 |
|
|
2 |
35 |
60 |
11 |
17.53 |
0.61 |
|
|
3 |
60 |
40 |
11.3 |
17.53 |
0.63 |
|
|
4 |
50 |
45 |
9.5 |
17.53 |
0.53 |
Все выбранные высоты подвеса антенн удовлетворяют условию (2.5)
Выбор оптимальной совокупности высот антенн на 8 интервалах методом динамического программирования
Математическая модель динамического программирования
Преимущество динамического программирования относительно простого перебора
Рассмотрим оптимизацию высот антенн на 8-интервальном участке РРЛ при использовании метода динамического программирования , который дает нам существенный выигрыш в количестве решений относительно простого перебора которые необходимо рассмотреть:
Мы получили выигрыш более чем в 642 раза.
Реализация алгоритма динамического программирования
Пусть на предварительном этапе оптимизации для каждого из 8 интервалов отобраны по 4 нехудшие допустимые ПВА (табл. 3.1).
Предположим, что на всех интервалах используются однотипные секционные опоры-мачты, для которых зависимость стоимости от высоты определяется в табл. 3.2.
Таблица 3.1
|
Нехудшие допустимые пары высот антенн на интервалах, м. |
||||||||
|
65-35 |
63-36 |
74-42 |
77-45 |
66-44 |
68-41 |
60-43 |
68-40 |
|
|
35-60 |
37-59 |
40-61 |
39-57 |
33-64 |
38-68 |
38-64 |
39-66 |
|
|
60-40 |
61-39 |
67-48 |
69-42 |
64-50 |
58-42 |
68-46 |
62-44 |
|
|
50-45 |
52-45 |
51-47 |
49-52 |
56-51 |
53-51 |
48-48 |
57-44 |
Таблица 3.2
|
высота опоры, м |
30 |
36 |
42 |
48 |
54 |
60 |
72 |
78 |
90 |
102 |
108 |
|
|
Стоимость опоры, тыс. у.е |
11,06 |
13,76 |
15,11 |
16,48 |
18,42 |
20,58 |
23,82 |
26,04 |
33,06 |
35,94 |
37,75 |
Рис 3.1 Схема алгоритма выбора оптимальной УП-ПВА на основе метода динамического программирования
Таблица 3.3
Шаг 1
|
И7\И8 |
68-40 |
39-66 |
62-44 |
57-44 |
|
|
60-43 |
23,82+15.11=38.93 |
16,48+23,82=40.05 |
23,82+16,48=40.05 |
20,58+16,48=37.16 |
|
|
38-64 |
23,82+15.11=38.93 |
23,82+23,82=47.64 |
23,82+16,48=40.05 |
23,82+16,48=40.05 |
|
|
68-46 |
23,82+15.11=38.93 |
16,48+23,82=40.3 |
23,82+16,48=40.05 |
20,58+16,48=37.16 |
|
|
48-48 |
23,82+15.11=38.93 |
16,48+23,82=40.3 |
23,82+16,48=40.05 |
20,58+16,48=37.16 |
Таблица 3.4
Шаг 2
|
И6\И7 |
60-43 |
38-64 |
68-46 |
48-48 |
|
|
68-41 |
20,58+37.16=57.74 |
15,11+38.93=54.04 |
23,82+37.16=60.98 |
16,48+37.16=53.64 |
|
|
38-68 |
23,82+37.16=60.98 |
23,82+38.93=62.75 |
23,82+37.16=60.98 |
23,82+37.16=60.98 |
|
|
58-42 |
20,58+37.16=57.74 |
15,11+38.93=54.04 |
23,82+37.16=60.98 |
16,48+37.16 =53.64 |
|
|
53-51 |
20,58+37.16=57.74 |
18,42+38.93=57.35 |
23,82+37.16=60.98 |
18,42+37.16 =55.16 |
Таблица 3.5
Шаг 3
|
И5\И6 |
68-41 |
38-68 |
58-42 |
53-51 |
|
|
66-44 |
23,82+53.64=77.46 |
16,48+60.98=77.46 |
20,58+53.64=72.22 |
20,58+55.16=75.74 |
|
|
33-64 |
23,82+53.64=77.46 |
23,82+60.98=84.80 |
23,82+53.64=77.46 |
23,82+55.16=78.98 |
|
|
64-50 |
23,82+53.64=77.46 |
18,42+60.98=79.40 |
20,58+53.64=72.22 |
20,58+55.16=75.74 |
|
|
56-51 |
23,82+53.64=77.46 |
18,42+60.98=79.40 |
20,58+53.64=72.22 |
20,58+55.16=75.74 |
Таблица 3.6
Шаг 4
|
И4\И5 |
66-44 |
33-64 |
64-50 |
56-51 |
|
|
77-45 |
23,82+72.22=96.04 |
16,48+77.46=93.94 |
23,82+72.22=96.04 |
20,58+72.22=92.8 |
|
|
39-57 |
23,82+72.22=96.04 |
20,58+77.46=98,04 |
23,82+72.22=96.04 |
20,58+72.22=92.8 |
|
|
69-42 |
23,82+72.22=96.04 |
16,48+77.46=93.94 |
23,82+72.22=96.04 |
20,58+72.22=92.8 |
|
|
49-52 |
23,82+72.22=96.04 |
20,58+77.46=98,04 |
23,82+72.22=96.04 |
20,58+72.22=92.8 |
Таблица 3.7
Шаг 5
|
И3\И4 |
77-45 |
39-57 |
69-42 |
49-52 |
|
|
74-42 |
26.04+92.8= 118.84 |
15.11+92.8= 107.91 |
23,82+92.8= 116.62 |
15.11+92.8= 107.91 |
|
|
40-61 |
26,04+92.8= 118.84 |
23,82+92.8= 116.62 |
23,82+92.8= 116.62 |
15.11+92.8= 107.91 |
|
|
67-48 |
26,04+92.8= 118.84 |
16,48+92.8= 109.28 |
23,82+92.8= 116.62 |
15.11+92.8= 107.91 |
|
|
51-47 |
26,04+92.8= 118.84 |
16,48+92.8= 109.28 |
23,82+92.8= 116.62 |
15.11+92.8= 107.91 |
Таблица 3.8
Шаг 6
|
И2\И3 |
74-42 |
40-61 |
67-48 |
51-47 |
|
|
63-36 |
26,04+107.91= 133.95 |
15,11+107.91= 123.02 |
23,82+107.91= 131.73 |
16,48+107.91= 124.39 |
|
|
37-59 |
26,04+107.91= 133.95 |
18.42+107.91= 124.39 |
23,82+107.91= 131.73 |
18.42+107.91= 126.33 |
|
|
61-39 |
26.04+107.91= 133.95 |
15,11+107.91= 123.02 |
23,82+107.91= 131.73 |
16,48+107.91= 124.39 |
|
|
52-45 |
26,04+107.91= 133.95 |
16,48+107.91= 124.39 |
23,82+107.91= 131.73 |
16,48+107.91= 124.39 |
Таблица 3.9
Шаг 7
|
И1\И2 |
63-36 |
37-59 |
61-39 |
52-45 |
|
|
65-35 |
23,82+123.02= 146.84 |
15,11+124.39= 139.50 |
23,82+123.02= 146.84 |
20.58+124.39= 144.97 |
|
|
35-60 |
23,82+123.02= 146.84 |
20.58+124.39= 144.97 |
23,82+123.02= 146.84 |
20.58+124.39= 144.97 |
|
|
60-40 |
23,82+123.02= 146.84 |
15,11+124.39= 139.50 |
23,82+123.02= 146.84 |
20.58+124.39= 144.97 |
|
|
50-45 |
23,82+123.02= 146.84 |
16,48+124.39= 140.87 |
23,82+123.02= 146.84 |
20.58+124.39= 144.97 |
Рис.3.1
Вывод: Как видно из таблицы 3.9, минимальные затраты на все опоры рассматриваемого участка, 139.5 тыс. у.е., обеспечиваются при использовании на интервалах пар высот антенн, выделенных жирным шрифтом в табл. 3.1. Для наглядности они выделены на рис 3.1 красным цветом.
Заключение
В первой части лабораторной работы были выбраны 4 пары подвеса высот антенн, с проверкой выполняемости условий (2.1), (2.5) в условиях средней рефракции в худший сезон и в условиях субрефракции.
Во второй части лабораторной работы, для упрощения, полученные данные были распространены на оставшиеся 7 участков с некоторыми отклонениями. Для оптимизации высот антенн был использован метод динамического программирования, который позволил нам существенно сократить количество рассматриваемых решений относительно простого перебора.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Применение радиорелейных линий. Расчет высот подвеса антенн. Выбор оптимальной совокупности высот антенн на участке. Расчет энергетических характеристик интервала. Показатель качества по ошибкам и показатель неготовности. Запас на плоские замирания.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 24.08.2012Решение задачи оптимизации выбора пары высот антенн (ПВА) на 8-интервальном участке с помощью метода динамического программирования. Проверка допустимости ПВА в условиях субрефракции радиоволн. Расчет качества передачи и показателей качества по ошибкам.
курсовая работа [736,8 K], добавлен 24.01.2016Физическая сущность метода частотно-разнесённого приёма. Критерии допустимости высот антенн на интервале. Проверка допустимости пар высот антенн в условиях субрефракции радиоволн. Расчет параметров и показателей качества РРЛ. Алгоритм и схема метода.
курсовая работа [428,0 K], добавлен 22.02.2015Характеристика телефонной сети. Особенности построения цифровых радиорелейных линий. Выбор оборудования. Определение числа пролетов и выбор трассы РРЛ, оптимальных высот подвеса антенн. Вероятность ошибки, проскальзывание и фазовое дрожание импульсов.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 29.05.2014Рассмотрение использования радиорелейных линий прямой видимости для передачи сигналов сообщений. Выбор трассы и определение структуры проектируемой линии. Построение профиля интервала, расчет высот подвеса антенн и уровня сигнала на входе приемника.
курсовая работа [310,1 K], добавлен 03.06.2014Составление структурной схемы радиорелейных линий как части гипотетической эталонной цепи. Нормы на отношение сигнала изображения к напряжению помех в телевизионном канале аналоговой РРЛ. Построение профиля пролета и определение высот подвеса антенн.
курсовая работа [700,3 K], добавлен 14.08.2015Особенности выбора трассы и структуры проектируемой радиорелейной линии связи. Изучение требований, предъявляемых при выборе трассы РРЛ. Определение количества интервалов на участке РРЛ. Методы определения высоты подвеса антенн для устойчивости связи.
курсовая работа [67,4 K], добавлен 06.06.2010Характеристика аппаратуры Радиус-15М с планом распределения частот. Построение профиля пролёта. Выбор высот подвеса антенн. Расчёт потерь, вносимых волноводным трактом. Расчёт минимально допустимого множителя ослабления и уровней сигнала на пролётах.
курсовая работа [199,1 K], добавлен 30.01.2011Расчет устойчивости связи на пролете при одинарном приеме, замираний из-за экранирующего действия препятствий и составляющей, обусловленной интерференцией прямой волны и волн, отраженных от земной поверхности. Оптимизация различных высот подвеса антенн.
курсовая работа [846,2 K], добавлен 06.10.2013Проект создания магистральной высокоскоростной цифровой связи. Разработка структурной схемы цифровой радиорелейной линии. Выбор радиотехнического оборудования и оптимальных высот подвеса антенн. Расчет устойчивости связи для малых процентов времени.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.10.2013
