книги / Радиорелейные линии связи. Курсовое и дипломное проектирование
.pdfРис. 3.12. График функции |
G |
G |
|
|
— J— |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Далее, полагая |
коэффици |
|
и ~ |
■к - |
|||||||
|
|
|
|
|||||||||
енты отражения |
радиоволн |
0 03 |
J |
|
|
° '1 |
||||||
V |
|
|
||||||||||
от |
концов фидера |
одинаковы- |
0,02 |
|
|
с**4 |
0,065 |
|||||
|
|
— |
||||||||||
ми |
(ri = r2 = r), можно |
опреде- |
001 |
J |
' |
|||||||
|
0 ,0 3 2 5 |
|||||||||||
лить допустимый |
коэффициент |
0 |
|
|
|
|
||||||
стоячей |
волны |
(КСФ) |
в фи- |
27Г Ч я |
|
6 Х Втс 10я |
12Я П я 16Я 2ии'С<р |
|||||
дере. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
(3.29) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
С учетом |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Рд о п А Ф Т = |
53" Ю°Р2 |
Ут(I)» |
|
|
|
|
|
||||
тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Рдоп = |
2 т,Ю -* |
\ / ^ Ш |
|
|
|
|
|
||||
|
Далее с учетом |
(3.30) находим |
|
|
|
|
||||||
|
^*доп == V Рдоп/^ф |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
КСВдоп = |
( 1 + г доп) / ( 1 - г лоп). |
|
|
|
|
(3.35) |
|||||
РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ШУМОВ НА ВЫХОДЕ ТФ КАНАЛА ПРИ РЕАЛЬНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ
При реальном проектировании РРЛ рассчитывают только ве личину PT(SO) для верхнего ТФ канала. Уровень этой мощности (в дБпВт) определяют по формуле
10 lg Рт (80) = 90 - КТФ- Ln0CT- I/2 (80). |
(3.36) |
Мощности Рт.мод, Рт.гет, Рвч задаются (для верхнего ТФ ка нала) в технических данных аппаратуры.
Мощность шума из-за отражений в АФТ определяют поформуле
Р л Ф Т = |
Р д Ф Т 1 + РА Ф Т 2 , |
|
|
|
где Р а ф т |
1— мощность шума, |
обусловленная внутренним волново |
||
дом, задается в технических |
данных |
аппаратуры; |
Р афт2— мощ |
|
ность шума, обусловленная |
внешним |
волноводом, |
не зависит от |
|
длины этого волновода и может быть принята равной 5 пВт на
один фидер. |
расчета Р |
а ф т аппаратуры |
КУРС приведены в |
||
Данные для |
|||||
Приложении 3. |
мощность |
шума |
на выходе |
верхнего ТФ канала |
|
Суммарная |
|||||
(в ТОНУ) в конце проектируемой РРЛ |
|
|
|||
п |
п |
|
2п |
т |
|
РшЪ = ^ РТ(80) f V |
Рвч/ -f |
Р АФТ ; + |
2 |
Ргр.ft + |
|
/=1 |
/=1 |
|
/=1 |
Ь = |
1 |
+ 2 Л* (80), |
(337> |
Рис. 3.13. Графики распределения мощности шумов на выходе ТФ ка нала по спектру многоканального ТФ сообщения
где п— число промежуточных станций на проектируемой РРЛ; т— число узловых стан ций; I— число станций, испы тывающих мешающее дейст
вие; Рм(80)— мощность шумов, создаваемых помехами внутри РРЛ, методика расчета которых приведена в Приложении 1.
Суммарная мощность шума, рассчитанная по (3.37), должна быть сравнена с допустимой, определяемой рекомендациями МККР (либо нормами ЕАСС), которые приведены в табл. 3.5.
|
|
|
|
Рекомендации |
МККР |
(нормы |
|
|
|
|
ЕАСС) при |
длине РРЛ, рав |
|
|
|
|
|
ной |
L, км |
|
.Допустимая |
мощность |
шума |
о |
1670840<L< |
<2500<L1670 |
|
на выходе |
ТФ |
канала, |
су |
|||
ществующая |
в |
течение |
80% |
•'Г |
|
|
00 |
|
|
||||
|
времени |
|
V |
|
|
|
V
§
Т а б л и ц а 3.5
Нормы ЕАСС для
зоновых |
РРЛ прн |
|
|
длине |
L, км |
с |
009>7>00? |
>0097ООН> |
о |
|
|
о
сч V
•-J
V 1Л
Рш.доп (80), пВт |
3L+200 3L + 400 3L + 600 3L+200 |
3L + 400 |
На рис. 3.13 приведены кривые изменения по спектру МТС мощности шумов в ТФ канале в ТОНУ (составляющие и суммар ная мощность).
3.3. ИЗМЕРЕНИЯ В ТЕЛЕФОННОМ СТВОЛЕ РРЛ
Основными видами измерений в ТФ стволе являются: измере ние нелинейности модемов оконечной аппаратуры, неравномерно сти ХГВЗ ВЧ тракта, а также измерение мощности тепловых и не линейных переходных шумов в ТФ канале. В соответствии с Пра вилами технической эксплуатации РРЛ эти измерения должны проводиться на РРС ежемесячно.
Измерение коэффициентов нелинейности амплитудной характе ристики группового тракта. Измерения проводят с помощью уст ройства для настройки радиорелейной аппаратуры (УНР-1) и ос циллографа.
Поскольку коэффициенты нелинейных искажений амплитудной характеристики (АХ) группового тракта очень малы (0,05 0,3%), то измерить их непосредственно по амплитудной характеристике «без больших погрешностей очень трудно. Измерения проводят по
так называемой дифференциальной характеристике (ДХ) группо вого тракта, являющейся производной АХ группового тракта.
Как известно, производная линейной функции (У=л:Х) являет ся постоянной величиной (У ^ к ), поэтому ДХ группового тракта, имеющего абсолютно линейную АХ, равномерная (рис. 3.14). Та ким образом, о степени нелинейности АХ группового тракта мож но судить по степени неравномерности его ДХ (т. е. по степени ее отклонения от постоянного значения), что значительно упрощает методику измерений.
Пусть АХ группового тракта имеет вид, показанный на рис. 3.15 а. Если на вход тракта подать достаточно малое перемен ное напряжение пробного сигнала ипр, то напряжение на выходе тракта аВых = 5аПр будет зависеть от положения рабочей точки на характеристике, так как при нелинейности АХ в разных рабочих точках будет разная крутизна характеристики S. Рабочую точку
на |
характеристике |
можно менять, подав |
напряжение смеще |
ния //см. При этом |
напряжение на выходе тракта будет зависеть |
||
от |
закона изменения крутизны АХ. Если на |
выходе группового |
|
Рис. 3.14. Идеальные ам плитудная и дифферен циальная характеристи ки группового тракта РРЛ
Рис. 3.15. К пояснению дифференциального ме тода изменений нелиней ности амплитудной ха рактеристики группового тракта
тракта с помощью фильтра выделить напряжение пробного сигна ла и подать его на вход вертикального отклонения луча осцилло
графа, а на вход горизонтального |
отклонения — напряжение |
сме |
|
щения, то |
на экране получим пробный сигнал (рис. 3.15,6), |
оги |
|
бающая |
которого (рис. 3.15, в) |
пропорциональна крутизне |
АХ. |
Напряжение смещения должно быть выбрано таким, чтобы девиа ция частоты на выходе частотного модулятора изменялась в пре делах ±AfK(uCM= uK).
Любая |
ордината |
(У,-) огибающей крутизны |
АХ |
группового |
тракта на |
экране |
осциллографа (рис. 3.15, в) |
будет |
связана с |
пробным сигналом следующим соотношением: |
|
|
||
Yi = 5 ^ Пр.
Для определения относительного изменения крутизны необхо димо измерить на экране осциллографа Ai и Л2. Получим выраже ния, связывающие коэффициенты нелинейных искажений АХ груп пового тракта к2к и ас3к с измеренными величинами Ai и Д2.
Как показано в [1], при малых нелинейностях амплитудную характеристику группового тракта можно аппроксимировать поли номом 3-й степени
^вых === ^1^вх Н” ^2^вХ“Ь ^З^вх* |
(3.38) |
При подаче на вход группового тракта синусоидального испы тательного сигнала цИС = Цк cos со/ выражение (3.38) примет вид:
ивых = |
ахикco s«)/ -{- a2ul cos2 + |
a^u\cos3Ы — |
||
= a1uKcos a)t + |
— a2a\ cos 2CD/ + — a2u\ + |
|||
|
|
|
2 |
2 |
4 |
к |
cos Ы-I- a3ul cos Зш/. |
|
|
|
к |
|
||
Отсюда следует, что амплитуды первой, второй и третьей гар моник соответственно равны:
_ |
«к |
ДгЗ — «3 |
«к |
|
Uri — а,Ик, Дг2 |
■о2 2 |
» |
|
|
Таким образом, коэффициенты нелинейных искажений АХ группового тракта по 2-й и 3-й гармоникам соответственно
__ Дг2 __
2к ип 2а,
(3.39)
«ГЗ _ Дз“ к 4а7
В случае измерения ДХ группового тракта на его вход пода ют сумму смещающего и пробного сигналов
«вх = «к cos Qt //„р cos U)t, |
(3.40) |
где со»Й.
44
Подставив (3.40) в (3.38) и произведя тригонометрические пре образования (исключив при этом составляющие частоты й и ее гармоник, так как эти составляющие не будут пропущены фильт ром, установленным на выходе группового тракта), получим
ивых = (« , + 2а2« к cos Qt + |
(3/2) а3и2кcos 2йг'|ипр cos Ы. |
(3.41)
Выражение в скобках описывает огибающую пробного сигна ла на выходе группового тракта (рис. 3.15,в). Полагая (3/2)азы£<саь находим из выражения (3.41) ординаты У0, У1 и У? при соответственно Ш = 0, я/2 и я:
YQ= &\iinр,
Y1— (<2i -|- 2а2ик Зязик) йпр»
Y2== (й] 2<Z2KK -f- Зй3й^) япр.
Средняя неравномерность ДХ группового тракта
(У 1+ У2)/У 0= (2а х + easuDla, = |
2 + |
6а3я’ /а,. |
С учетом (3.39) а3и2/а1 = 4к3к |
г. е. |
(У1+ Y2)/Y0 = 2+ 24K3k от- |
Аналогично, определяя асимметрию ДХ группового тракта
(Yi — Y2)IY0 = 4a3uJav
получим |
|
|
|
|
|
_ |
1 |
Y j - |
Y2 |
|
|
* 2к - |
g |
Y0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Из измерений нам известны |
|
||||
Д ^ Г о - Г , , |
Д2= |
Y0— Y2. |
(3.42) |
||
Подставив |
(3.42) в выражения к2к и к3к |
получим |
|||
к2к= |
Д2 — Ai |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
8 |
|
Уо |
’ |
(3.43) |
|
Д2 - |- Д, |
||||
л’зк — |
1 |
|
|
||
24 |
Уо |
' |
|
||
|
|
||||
Здесь множитель 1/Уо определяет масштаб на экране осцилло графа и зависит от усиления в тракте и установленного усиления •осциллографа по вертикали. Для исключения этого множителя пе ред измерением А\ и Д2 проводят калибровку осциллографа. При этом пробный сигнал модулируется по амплитуде прямоугольны ми импульсами с частотой Q и заранее выбранной глубиной мо дуляции (например, т= 1%, т. е. 1% от У0).
Этот сигнал вызовет отклонение луча осциллографа по верти
кали на А0 (рис. 3.16). Поэтому если А\ и Д2 измерять в санти метрах, то У0= ЮОДо см.
Рис. 3.16. Осциллограмма калибровочного сигнала
Подставив (3.44) в (3.43), получим
Д2- Д 1 т = 1% _ |
1 1< |
<т |
|
8 |
100До _ |
см |
|
8 |
|
||
Дг + |
1 |
|
|
(в %)
1
\ ’ |
(3.44) |
24 |
До |
, |
Если при калибровке установить До=1 см, то коэффициенты нелинейных искажений (в %) можно определить по следующим простым формулам:
а2— а1
^2к — |
8 |
|
|
(3.45) |
|
^Зк == |
Д2+Д ; |
|
24 |
||
|
где Ai и Дг измеряют в сантиметрах.
Далее значения к2к и Кзк могут быть использованы для расче тов мощности нелинейных переходных шумов по формуле (3.19).
Структурная схема измерений приведена на рис. 3.17 (для ва рианта работы оконечной стойки в режиме «на себя»). Для изме-
Оконечная Т Ф стойка
Рис. 3.17. Структурная схема измерения нелинейности амплитудной характера стики группового тракта (при работе оконечной стойки в режиме «на себя>)
Рис. 3.18. Структурная схема измерения неравномерности ХГВЗ про лета РРЛ
рения ДХ используют генератор пробного сигнала и генератор смещающего сигнала, содержащиеся в передающей части УНР1.
Суммарный сигнал по кабельной перемычке |
подают от гнезд |
Вых П УНР1 ко входу группового сигнала (Вх |
ГС) оконечной ТФ |
стойки, передающая часть которой содержит следующие элемен ты: групповой усилитель (ГУ), частотный модулятор (ЧМ) и уси литель промежуточной частоты (УПЧ). При работе оконечной ТФ стойки в режиме «на себя» гнездо Вых ПЧ ее передающей части соединено с гнездом Вх ПЧ приемной части, содержащей ограни читель амплитуды (ОГР), частотный детектор (ЧД) и групповой усилитель (ГУ). Далее с выхода гнезда Вых ГС оконечной ТФ стойки сигнал подают на полосовой фильтр (ПФ), амплитудный детектор (АД) и усилитель, содержащиеся в приемной части при бора УНР1.
Измерение неравномерности ХГВЗ. Для измерения неравномер ности ХГВЗ используют один из следующих приборов: измеритель ГВЗ типа ФЧ-15, анализатор СВЧ радиолиний, прибор УНР1.
Методика измерений аналогична приведенной для ДХ группо вого тракта. При прохождении пробного и смещающего сигналов через ВЧ тракт с нелинейной фазовой характеристикой фаза проб ного сигнала будет изменяться по закону изменения крутизны фа зовой характеристики. Приемная часть измерителя ГВЗ содержит ограничитель амплитуды и фазовый детектор, который выделяет напряжение, пропорциональное огибающей изменения фазы проб ного сигнала на выходе усилителя вертикального отклонения луча осциллографа, и позволяет наблюдать на экране осциллографа характеристику ГВЗ ВЧ тракта и проводить измерения величин т+ и т - (рис. 3.9). Калибровку вертикальной оси осциллографа (в процентах или наносекундах) осуществляют аналогично слу чаю измерения ДХ группового тракта.
Структурная схема измерения неравномерности ХГВЗ пролета РРЛ с помощью прибора УНР1 приведена на рис. 3.18.
Измерение мощности шумов на выходе ТФ каналов РРЛ. Ука занные измерения проводят на РРС ежемесячно с помощью при-
|
|
Один или |
|
Стойка |
несколько |
||
Кпролетов РРЛ |
|||
передатчикоВ |
|||
|
Вх ПЧ |
|
|
УНР1 |
|
||
(§Ь>— г<§) |
@ |
|
|
ВхГС |
Вых ПЧ |
||
Рис. 3.19. Структурная схема измерения мощности нелинейных переходных шу мов на выходе ТФ канала РРЛ с помощью прибора ИПП-2
бора УНР1 и измерителя переходных помех ИПП2. Обычно изме ряют псофометрическую мощность шума одного или нескольких пролетов РРЛ. При этом оценивают тепловые шумы приемопере дающей аппаратуры, а также нелинейные переходные шумы, вы званные неравномерностью ХГВЗ ВЧ тракта и отражениями сиг налов в АФТ. Структурная схема измерений приведена на рис. 3.19.
До начала измерений должны быть измерены собственные шу мы модема и усилителей прибора УНР1.
В передающей части прибора ИПП2 формируется сигнал «бе лого шума», ограниченный по полосе и имитирующий многока нальное телефонное сообщение с полной загрузкой. В спектре это го сигнала с помощью режекторных фильтров вырезаются узкие полосы частот (шириной А.Рк= 3,1 кГц), соответствующие ТФ ка налам, в которых проводят измерения. В зависимости от числа передаваемых ТФ каналов число вырезанных полос колеблется от 3 до 5. Спектр сигнала на выходе передающего устройства ИПП2 (в точке А) приведен на рис. 3.20.
Далее сигнал через предыскажающий контур (ПСК-ТФ) по дается на вход передающей части прибора УНР1, где осуществля ется частотная модуляция сигнала промежуточной частоты и его усиление, после чего ЧМ сигнал подается на вход ВЧ передатчика радиорелейной станции. Принятый сигнал с ВЧ стойки радиоре лейной станции, находящейся на другом конце пролета, подается на приемную часть прибора УНР1, где осуществляется частотная демодуляция передаваемого сигнала, который далее через восста навливающий контур (ВСК-ТФ) поступает на вход приемного
GBbix'F)
3,1 кГи, |
|
О FаH F3Mi FH3M2 |
i- |
|
гизмЗ Fg |
Рис. 3.20. Спектр сигнала на выходе передающего устройства ИПП-2
Уровень шумов В измерительных
каналах
Рис. 3.21. Спектр сигнала на выходе приемного устройства ИПП-2
устройства прибора ИПП2. Здесь с помощью специальных уст ройств осуществляется измерение отношения (в децибелах) мощ ности передаваемого сигнала при выключенных режекторных фильтрах к мощности шумов, появляющихся в измерительных ка налах при включенных режекторных фильтрах. Затем это отноше ние пересчитывают к мощности шумов в пВтО. Спектр сигнала на входе приемного устройства прибора ИПП2 (в точке Б) приве ден на рис. 3.21.
Вданном случае была измерена суммарная мощность шумов на выходе ТФ канала Ръ = PT+ Pnepex.
Вотсутствие загрузки линии многоканальным ТФ сообщением (при выключенном передающем устройстве ИПП2) приемное
устройство ИПП2 измерит уровень тепловых шумов в измери тельных каналах. Спектр сигнала в точке Б в этом случае будет иметь вид, показанный на рис. 3.22. Таким образом, имеется воз можность отдельного измерения тепловых и нелинейных переход ных шумов на выходе ТФ канала.
3.4. ПЕРЕДАЧА ПРОГРАММ ТЕЛЕВИДЕНИЯ ПО РРЛ
РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ШУМОВ ИА ВЫХОДЕ КАНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ
При передаче программ телевидения аппаратура уплотнения (АУ) входит в состав оконечной (ОА) (см. рис. 3.1). На вход АУ поступают сигналы двух каналов: канала изображения и канала
4— 1158 |
49 |
о 5 8 Fy МГц
Рис. 3.23. Спектр сигнала на входе группового частотного модулятора оконеч ной телевизионной стойки
звукового сопровождения (ЗС). Спектр группового сигнала на выходе АУ приведен на рис. 3.23.
На выходе канала изображения в конце РРЛ оценивают теп ловые шумы по отношению квадрата напряжения шума к квадра ту размаха напряжения сигнала изображения («ш/ир.с)1о%-
При измерении напряжения шума используют визометрический (взвешивающий) фильтр, учитывающий неодинаковую чувстви тельность глаза к шумам различной частоты.
Отношение шум-сигнал на выходе канала изображения, опре деляемое входными каскадами приемника, можно рассчитать по следующей формуле:
(3.46)
где Fmax— верхняя частота спектра сигнала изображения, равная 6 МГц; AfpTB— размах девиации частоты, создаваемый полным ТВ
сигналом |
(А/Ртв= 8 МГц); кв— визометрический коэффициент |
{к\ =0,02; |
10 lg к1 = -1 7 ,8 дБ). |
Остальные величины, входящие в (3.46), имеют то же значе ние, что и в (3.10).
Проводя рассуждения, аналогичные сделанным при рассмот рении тепловых шумов в ТФ канале, можно записать следующее выражение:
(3.47) где коэффициент Вт зависящий от параметров аппаратуры, опре
деляется, как |
7 ^ 5 ,9 - Ю - 19 (пш— 1)Т0. |
(3.48) |
|
£ Т = |
5,9 .Ю -19 |
||
Если |
известен |
коэффициент системы для ТВ |
ствола, Ктв, то |
формула принимает вид
(3.49)
где
(3.50)