Разработка плана распределения частот. Расчет мощности шумов в канале ТЧ

«Спутниковые и радиорелейные

 системы передачи »

Задание на контрольную работу.

1. Разработка плана распределения частот

Исходные данные.

Составить двухчастотный план распределения частот согласно заданию:

• Центральная частота f_o, ГГц……………………= 8  
• Шаг сетки частот, МГц…………………………= 29 
• Число стволов……………………………………= 6  
• Разнос частот между ближайшими частотами
• приема и передачи, МГц…………………………= 68  
• Количество промежуточных станций……………= 2

Номинальные значения частот стволов рассчитаем по формулам:

-  для нижней половины диапазона f_н=f_o-208 +29n

-  для верхней половины диапазона f_в=f_o+5 +29n

Таблица 1

n	1	2	3	4	5	6	fсдвига, МГц
fн, ГГц	7,821	7,850	7,879	7,908	7,937	7,966	213
fв, ГГц	8,034	8,063	8,092	8,121	8,150	8,179

Частота сдвига частот приема и передачи
f_сдв=f₆’-f₆=8179-7966=213   МГц

Достоинство двухчастотного плана распределения частот состоит в экономичности с точки зрения использования полосы частот, выделенной для радиорелейной связи в данном диапазоне.

Недостаток двухчастотного плана распределения частот - требует высоких защитных свойств антенн от приема сигналов с обратного направления. (При двухчастотной системе используются рупорно-параболические, высококачественные осесимметричные и другие антенны, имеющие защитное действие 60÷70 дБ).

Рис.1. План распределения частот

2.  Расчет мощности шумов в канале ТЧ

Исходные данные:     

§  N= 300    – число каналов ТЧ

§  L= 1950     км – протяженность РРЛ

§  К= 6    – число пролетов в секции

§  λ= 7,8   см – длина волны передатчика

§  G= 35     дБ – коэффициент усиления антенны

§  Δf_к= 200    кГц – эффективная девиация частоты на канал

§  Р_с.вх= 14    мкВт – мощность сигнала на входе приемника

§  r₁=r₂=r_i·10^-2=0,035  – коэффициент отражения от неоднородностей в антенно-волноводном тракте

§  К_2к=0,6·10^-3 – коэффициент нелинейных искажений по второй гармонике

§  К_3к=0,15·10^-4 – коэффициент нелинейных искажений по третьей гармонике

§  γ_2к=0,4·10^-16 – коэффициент разложения характеристики ГВЗ по второй степени расстройки

§  γ_3к=0,23·10^-23 – коэффициент разложения характеристики ГВЗ по второй степени расстройки

§  n_ш= 12  дБ – коэффициент шума приемника.

2.1  Выбор эталонной цепи для заданной РРЛ и определение числа узловых и промежуточных станций и протяженности пролетов.

Гипотетическая эталонная цепь протяженностью 1950  км.

Число секций равно   [Бц] = 7

Длина секций 278,57 км.     

Средняя длина пролета   

Рис.2 Структурная схема магистрали:

Число станций:

Оконечных – 2 

Узловых – 6   

Промежуточных – 35

Всего станций на РРЛ – 43

2.2  Расчет общей мощности шумов и допустимой мощности тепловых шумов на выходе канала ТЧ РРЛ

Общая мощность шумов в ТНОУ Р_ш.доп=3L_маг=3·1950  =5850  пВт. На допустимую мощность тепловых шумов отводится 60% от Р_ш.доп, то есть 3510   пВт. Остальные 40% (2340  пВт) приходятся на переходные шумы.

2.3  Расчет мощности сигнала на выходе передатчика

Мощность сигнала на выходе передатчика , где:

 Р_П – мощность сигнала на выходе передатчика, Вт

G_п, G_пр – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн. По заданию 35   дБ.

η_п, η_пр – КПД передающего и приемного фидерных трактов. Зададим η_п=η_пр=0,707 (по заданию).

А_св – затухание сигнала в свободном пространстве

V(t) – множитель ослабления поля свободного пространства. Согласно заданию в расчетах принимаем V(t)= -6 дБ.

Мощность сигнала на выходе передатчика

2.4  Расчет минимально допустимого множителя ослабления

, где

R_j – длина пролета

Р_ш.max – максимально допустимая мощность шумов в течение 0,1% времени любого месяца года. Р_ш.max=47500 пВт.

М_тф – обобщенный параметр аппаратуры для телефонного ствола, пВт/км².

, пВт/км², где

n_ш – коэффициент шума приемника

ΔF_к – ширина полосы канала ТЧ

К_п – псофометрический коэффициент. Для телефонных каналов с полосой пропускания 300-3400 Гц при равномерном спектре помех или шумов К_п=0,75 (стр. 14 [4])

Р_пер – мощность сигнала на выходе передатчика

λ – рабочая длина волны

G – коэффициент усиления антенны

F_к – верхняя частота группового спектра

Δf_к – эффективная девиация частоты на канал

β_пр(α) – коэффициент, учитывающий выигрыш от введения предыскажений.

В расчете согласно рекомендации [1] принимаем β_пр(α)=0,4.

Значение F_к берем из таблицы 3 [1]: F_к= 1300 кГц.

 пВт/км²

Допустимая глубина замираний сигнала на одном пролете равна

20ℓg(8,449·10^-4)=-61,464 дБ

2.5  Расчет переходных шумов

2.5.1  Для самого высокочастотного канала в групповом спекторе

• Р_ш.нел=m·Р_ш.гр+n·Р_ш.вч+к·Р_ш.АВТ, пВт, где
• Р_ш.гр – переходные шумы групповых трактов;
• Р_ш.вч - переходные шумы высокочастотных трактов;
• Р_ш.АВТ - переходные шумы антенно-волноводных трактов;
• m – число групповых трактов на РРЛ;
• n – число вч трактов;
• к – число антенно-фидерных трактов.

2.5.2  Нелинейные шумы, возникающие в групповом тракте

,     где

• ΔF_к=3100 Гц – ширина полосы канала ТЧ;
• К_п=0,75 – псофометрический коэффициент;
• ΔF=F_в-F_н=1,3 ·10⁶-6·10⁴=1,24·10⁶ Гц – ширина группового спектра;
• Р_ср – средняя мощность многоканального сигнала, мВт;
• К_2К, К_3К – коэффициенты нелинейных искажений по второй и третьей гармоникам;
• γ₂(σ), γ₃(σ) – функции, учитывающие распределение мощности нелинейных шумов по групповому спектру;
• α₂(σ), α₃(σ) – функции, учитывающие перераспределение шумов в групповом спектре при введении предыскажений.

В соответствии с методическими указаниями принимаем:

γ₂(σ), γ₃(σ)=0,5

α₂(σ), α₃(σ)=1

N > 240

Р_ср= -13 + 10ℓgN = -13+10ℓg300  =11,77 дБм

Р_ср= 10^0,1·Рср=10^0,1·11,77 = 15,03 мВт

2.5.3  Мощность переходных шумов вч тракта

2.5.4  Расчет переходных шумов антенно-волноводных трактов

Рассчитываются по формуле: , где

G_i – функция, сложным образом зависящая от относительного времени запаздывания.

Х_к – относительное значение средней частоты канала в групповом спектре.

y_вк(Х_к) – характеристика восстанавливающего контура.

Согласно методическим указаниям принимаем

2.6  Расчет полной мощности шумов в канале ТЧ

Р_ш=ΣР_ш.гр+ΣР_ш.вч+ΣР_ш.авт. Так как на РРЛ 8 узловых и оконечных станций, общее число станций 43 и в 2 раза большее число волноводных трактов, то

Полученная величина мощности шумов соответствует норме, рассчитанной ранее.
Литература

1.  Спутниковые и радиорелейные и  системы передачи. Методические указания и контрольные задания.

2.  А.С.Немировский, Е.В.Рыжков. Системы связи и радиорелейные линии. М.: Связь, 1980

3.  М.Г. Тимищенко. Проектирование радиорелейных линий. Москва, «Связь» 1976

4.  Н.И. Калашников. Системы связи радиорелейные линии. Москва, «Связь» 1977

5.  Справочник по радиорелейной связи. Под редакцией С.В. Бородича. Москва, «Радио и связь» 1981