книги / Радиорелейные линии связи. Курсовое и дипломное проектирование
.pdfспектру также вводят сигналы дисперсии. Такая операция в ЦРРЛ называется скремблированием. На входе модулятора ЦРРЛ устанавливают скремблер, а на выходе демодулятора — дескремблер. С помощью скремблера цифровому потоку придают более случайный характер. При этом к исходному цифровому сигналу подмешивается псевдослучайная последовательность им пульсов с большим периодом повторения. На приемном конце с помощью дескремблера производят обратную операцию, восста навливая первоначальный вид сигнала.
Компенсация мешающего сигнала в приемном устройстве с по мощью специальных компенсаторов помех.
Пространственный разнос станций РРЛ и земных станций спутниковых систем связи. В общем случае радиорелейная стан ция должна быть расположена не ближе координационного рас стояния от земной станции спутниковой системы связи. Координа ционное расстояние (КР) измеряют от земной станции (ЗС) в данном азимутальном направлении, в пределах которого радиоре лейная станция, работающая в той же полосе частот, может созда вать помехи или подвергаться воздействию помех, уровень кото рых превышает допустимые. Линия, соединяющая точки, располо женные на всех азимутах от ЗС и удаленные от этой станции на расстояние, равное соответствующему КР в каждом азимутальном направлении, называется координационным контуром (КК). Тер ритория вокруг ЗС, ограниченная КК, называется координацион ной зоной (КЗ)
Координационное расстояние может быть определено для двух случаев:
земная станция спутниковой системы связи является передаю щей и поэтому может создавать помехи радиорелейным станциям; земная станция является приемной и может подвергаться воз
действию мешающих радиосигналов от РРС.
Рассмотрим методику расчета КР и построения КЗ. Расчет КР состоит из двух этапов: на первом этапе определяют минимально необходимое ослабление сигнала между мешающей передающей и приемной станцией, на втором этапе по этому ослаблению опре деляют КР. Таким образом, на первом этапе учитывают парамет ры аппаратуры и характеристики мешающего сигнала, а на вто ром этапе — особенности распространения радиоволн.
Первый этап: определение минимально необходимого ослабле ния мешающего сигнала.
Рис. 5.3. К определе нию минимально не обходимого ослабле ния мешающего сиг нала
Минимально необходимое ослабление мешающего сигнала L„ определяют между выходом антенны мешающей передающей стан ции (например, ЗС, рис. 5.3) и выходом антенны приемной РРС (входом приемника), работающей в общем диапазоне частот. При этом помехи, создаваемые мешающим радиосигналом, будут пре восходить допустимое значение в течение не более чем р % вре мени:
L* (Р) = PnOnGnpIPnp(р), |
|
|
|
|
(5.1) |
|
где Р„ — максимальная |
мощность |
мешающего |
передатчика; |
|||
•Рпр(р) — допустимое значение мешающего сигнала |
на |
входе |
при |
|||
емника (выходе приемной |
антенны), |
превышаемое в |
течение |
не |
||
более, чем р % времени; G„ и Олр — коэффициенты усиления |
(в |
от |
||||
носительных единицах) соответственно передающей и приемной
антенн, измеряемые в горизонтальной плоскости. |
выраже |
||
Для |
случая, |
когда мешающая станция — земная, |
|
ние (5.1) |
может быть записано в виде (в дБ) |
(5.2) |
|
Ю lg Lu(р) = |
Рп + 0„ (®) -|- Gnpmax — P„р (р), |
||
где Рп и Рпр(р) |
выражены в дБВт; ср — угол между направлением |
||
оси главного лепестка диаграммы направленности антенны и на правлением в горизонтальной плоскости на приемную радиорелей
ную станцию; G„pmax — максимально |
допустимое |
значение коэф |
||||||||||
фициента усиления антенны РРС. |
|
|
|
_____ Т а б л и ц а 5.1 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Диапазон частот, |
ГГц |
|
1,5 |
|
2 |
|
|
4 |
||||
Вид |
сигнала, |
передаваемого по |
РРЛ: |
А |
ц |
|
А |
ц |
А |
ц |
||
А — аналоговый, |
Ц — цифровой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Процент |
времени, |
р % |
|
0,005 |
0,001 |
|
0,005 |
0,001 |
0,005 |
0,001 |
||
О пр max» |
ДБ |
|
|
| |
25 |
|
37 |
|
42 |
|||
Р ар( р), ДБВТ |
|
|
|
— 131 |
— 105 |
— 131 |
— 105 |
— 131 |
— 105 |
|||
Диапазон частот, |
ГГц |
|
6 |
|
|
8 |
10— 15 |
15—40 |
||||
Вид |
сигнала, |
передаваемого по |
РРЛ:: |
А |
ц |
А |
ц |
А |
ц |
ц |
||
А — аналоговый, |
Ц — цифровой |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Процент |
времени, |
р % |
0,005 0,001 0,005 0,001 0,005 0,003 0,003 |
|||||||||
0 пр max. |
дБ |
|
|
|
45 |
|
|
47 |
|
50 |
|
|
Рпл(р), |
дБВт |
|
|
— 131 —105— 131 — 105 — 128 — 107' — 104 |
||||||||
i
Значения G„pmax и Рпр(р) приведены в табл. 5.1.
Для определения угла ср должны быть известны следующие величины (в градусах): а — азимутальный угол, для которого рас считывают КР; %— широта земной станции; б — разность в долго те спутника и земной станции; е — угол места антенны ЗС между горизонтальной плоскостью и ближайшим препятствием для дан ного азимута.
Определяют VF = arccos (cos | cos 6), а далее азимут |
спутника |
|
относительно земной станции: |
|
|
если спутник находится западнее ЗС |
|
|
«у = arccos (tg ?•ctg ’F) + 180° |
(5.3) |
|
Если спутник находится восточнее ЗС |
|
|
<xs = 180° — arccos (tg ctg ¥). |
(5.4) |
|
Угол места, под которым спутник наблюдается с ЗС, |
|
|
х ( 6,62 — cos lF \ |
(5.5) |
|
e' = a r c t g ( — ^ Г ~ /1 г - |
||
|
||
Угол ф определяют по формуле: |
|
|
ср = arccos [cose-cosef -cos (a — as) + sin e-sin e4]. |
(5.6) |
Величина G(cp) (в дБ) зависит от отношения диаметра антен ны D к длине волны передаваемых (принимаемых) колебаний К. Если известна величина Gmax (в дБ), то
20 lg (D/X) = |
Gm3X — 7,7. |
|
|
|
(5.7) |
||||
Тогда, если |
(D/K)> 100, |
При |
о < ср < |
срм, |
|
||||
|
|
Gmox-2 ,5 .1 0 -»[(D A )9 ]* |
|
||||||
G(<р) = |
2 + l5 lg (D /X ) |
при |
? „ < ? < ? „ |
(5.8) - |
|||||
32 - |
25 lg ср |
при |
срг < ср < |
48°, |
|||||
|
|
|
|||||||
|
|
- 10 |
|
при |
48°<<?<180°, |
|
|||
где ф выражен в градусах; |
|
|
|
|
|||||
9и = |
|
V G max- |
2-1 0 lg (D/X), |
|
|
|
(5.9) |
||
<pr = |
15,85 (DA)-0,6. |
|
|
|
(5.10)- |
||||
Если D/X<100, |
|
|
|
|
|
||||
|
|
Gmax — 2,5- Ю-3 ( H |
при |
0 < ? < ® м . |
|
||||
|
|
2 + J 5 1 g -^ - |
при |
<Рм<< < 1 0 0 -^ - , |
|
||||
G(cp) = |
52 — 10 lg |
— 25 lg cp |
при |
100-^- < <р < 48°, |
(5.П)' |
||||
|
|
|
|||||||
|
|
10 — 101g-5 - |
при |
48° < ср < |
180°. |
|
|||
|
|
|
|
Л |
|
|
|
|
|
Для случая, когда мешающая станция — радиорелейная, мож
но записать (в дБ) |
|
|
l01g£M(P) = Лимх + Опр (?) — Рпр (р), |
(5.12) |
|
где Рп max — максимальное |
значение мощности передатчика |
РРС |
в направлении земной станции: |
|
|
для диапазона частот |
1 10 ГГц РПтах=13 дБВт, |
|
10... 15 ГГц Рп шах = 10 дБВт,
15...40 ГГц Рптах= — Ю дБВт;
СПр(ф) — коэффициент усиления антенны ЗС под углом <р (опреде ляется по методике, приведенной выше).
Величина Р„р(р) (в дБВт) может быть определена по формуле:
Рш + 4,5 для случая передачи сигналов в анало говой форме;
Рпр(р) — _ |
0 _ |
случая передачи |
сигналов |
, |
Рш— 3,5 для |
в цифро |
|||
|
вой |
форме, |
|
(5.13) |
■где |
|
|
|
(5.14) |
Рш= 10lg kTBkfm |
|
|
||
— мощность собственных шумов приемника |
ЗС; k — постоянная |
|||
Больцмана, Тэ— эквивалентная шумовая температура |
приемника; |
|||
Д/ш=1 МГц — шумовая полоса приемника. |
|
|
||
Для станций «Орбита-2» р = 0,03% РПр(р) = — 143 дБВт. Для станций «Москва» р = 1% Рпр(р) = — 148 дБВт.
Второй этап: определение координационного расстояния без учета влияния атмосферных осадков.
В этом случае величину КР' определяют по формуле (в кило метрах)
do — [£м (р) — А0— Дл]/Р, |
|
|
(5.15) |
где величину LM(p) определяют по (5.2) |
или (5.12), |
а остальные |
|
величины определяют по формулам: |
|
|
|
А0 = 120 + 20 lg /; |
|
|
(5.16) |
f — частота передаваемых колебаний, ГГц; |
|
|
|
[2 0 1 g (l+ 4 ,5 e V 7 ) + e ®/7 |
при |
е > 0°, |
|
^A — jee |
при |
— 0,5° < |
е < 0°, (5-17) |
1— 4 |
при |
е < — 0,5°; |
|
г — угол места антенны ЗС в градусах между горизонтальной пло скостью и ближайшим препятствием для данного азимута.
Величина р зависит от процента времени р и учитывает зату
хание радиоволн в |
водяных парах (р„, дБ/км), в кислороде |
|
(Ро, дБ/км) |
и других |
атмосферных газах (рг, дБ/км): |
Р~ Pv+ |
Ро + Рх» |
(5.18) |
где |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
||
?’ - |
3'5' ' 0" |
[(1-22,а д |
+ 9/я + |
Т Т Т й а д ] + 3' |
|
(д л я /< 1 5 Г Г ц |
Р» = 0); |
|
|
(5.19) |
|
|
|
|
|||
Ро = |
68 •Ю -у* [ 1/(60 - f f |
+ 1/(60 + |
/)* + 1/(0,36 + /*)]; |
(5.20) |
|
р, = |
0 ,154(1 + 3,05 !g/)°-«(0.9028 4- 0,0486\gp)*. |
(5.21) |
|||
Значения координационного расстояния, рассчитанные по выра |
|||||
жению |
(5.15), следует сравнить с максимальными значениями, ко |
||||
торые равны: |
|
|
|
|
|
ДЛЯ р= 0,001% ^ О т а х = 375 КМ, |
|
|
|||
дляр = 0,01% |
rf0 max = 350 КМ, |
|
|
||
ДЛЯ /7 = 0,1% |
domax= 300 КМ, |
|
|
||
ДЛЯ / 7 = 1 % |
d 0 max = 200 |
KM. |
|
|
|
Если в расчете получено значение cf0< 100 км, то максимальное значение do следует брать равным 100 км.
Третий этап: определение координационного расстояния с уче том отражений от атмосферных осадков d
Данный расчет учитывает то обстоятельство, что мешающий радиосигнал может попасть на вход приемника в результате от ражения и рассеивания радиоволн атмосферными осадками (пре имущественно дождями). В этом случае мешающий сигнал может достигать значительных уровней.
Ослабление мешающего сигнала (в дБ) определяют по фор
муле |
|
L(0, 01) = РП+ ДQ - Рпр (р) - F (р. /), |
(5.22) |
где величины Р„ и Рпр(р) определяют по методике, |
изложенной |
выше: |
|
AG = Gmax — 42. |
(5.23) |
— разность между максимальным коэффициентом усиления антен ны РРС и значением этого коэффициента, разным 42 дБ.
Для |
случая |
мешающей |
земной |
станции Дб = 0 |
(в диапазоне |
|||
1... 10 ГГц) и |
AG= 3 дБ |
(в диапазоне |
10...40 ГГц). |
Функция |
||||
JF(p, /), |
определяющая |
переход от |
р % к 0,01% времени, может |
|||||
быть найдена по кривым, приведенным на рис. 5.4. |
|
|
||||||
|
|
|
ГГр ^ ),д Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
4-1 0 -------- Г " |
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
0,1% |
|
|
|
|
|
|
|
0,001% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 5.4. |
График |
функ- |
-10 ■ |
|
5 |
10 |
|
|
ции F(p, |
f) |
|
1 |
2 |
20 |
ЬГГи, |
||
Рис. 5.5. Графики для определения величины d j для территории СССР, нахо дящейся севернее 50° северной широты
Координационное расстояние d*0зависит от интенсивности осад ков в том или ином регионе земного шара. Величину d*0 можно
определить из рис. 5.5 для территории СССР, находящейся север нее примерно 50° северной широты, и рис. 5.6 для территории
СССР, находящейся южнее 50° северной широты.
Полученные значения d*Q следует сравнить с максимальными,
приведенными в табл. 5.2, и, если расчетные окажутся больше максимальных, то следует брать максимальные. Если же расчет ные значения окажутся меньше 100 км, то следует брать d*Q= = 100 км.
Рис. 5.6. |
Графики для определения величины |
для территории СССР, нахо |
дящейся |
южнее 50° северной широты |
|
76
строения координационного контура
Четвертый этап: построение координационного контура. Построение координационного контура проводят по географи
ческой карте в соответствующем масштабе по следующей методи
ке (рис. 5.7): |
|
зоны |
при учете атмо |
1. Определяют центр координационной |
|||
сферных осадков — Аи который |
отстоит от места |
расположения |
|
земной станции А на расстояние |
(в километрах) |
|
|
Дd = 5,88 •10- 5(d*0 - 40)2 ctg eJf |
|
(5.24) |
|
где es определяется выражением |
(5.5). |
с центром в точке А\ |
|
2. Проводят окружность радиуса d |
|||
(штриховая линия на рис. 5.7).
3.Для каждого азимутального направления (АВ, АС и т. д.) откладывают рассчитанные для этих направлений do (на рис. 5.7 обозначены кристиками).
4.Наибольшие значения координационного расстояния, опреде ляемые либо величиной d0, либо величиной d*0, соединяют между
собой плавной сплошной линией, которая и образует координаци онный контур.
5.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ НАХОЖДЕНИЯ МЕШАЮЩЕЙ СТАНЦИИ ВНУТРИ КООРДИНАЦИОННОЙ ЗОНЫ
Координационные расстояния рассчитывают для предельных значений параметров, поэтому в тех случаях, когда радиорелеш ные станции оказываются внутри КЗ, целесообразно уточнить возможность их размещения в этих точках. Эта возможность оце нивается по выполнению неравенства
Р.Ч.ВХ ^ ^М.ДОП» |
(5•25) |
где Рм.вх и Рм.доп — расчетное и допустимое значения мешающего сигнала на входе приемника, превышаемое в течение не более, чем р % времени.
Для случая мешающей радиорелейной станции величины Рмлоп приведены на рис. 5.8 и рис. 5.9.
Расчет реальной мощности мешающего сигнала на входе при емника (/>„.„*) может быть проведен для двух случаев:
1)земная и радиорелейная станции находятся на расстоянии прямой видимости;
2)земная и радиорелейная станции находятся за пределами прямой видимости и мешающий сигнал попадает на вход прием ника за счет дальнего тропосферного распространения радиоволн.
Для каждого из случаев величина
Р м |
^ _ _ |
Н | .п £ф .м .п £ф .п р О м (у ) Опр |
Lp у Ц р } |
(5.26> |
|||
|
|
|
вп |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
где Рм.п — мощность |
мешающего |
передатчика, |
Вт; GM(<p) |
и |
|||
Gnp(1F)—-коэффициенты усиления |
передающей и |
приемной |
ан |
||||
тенн (в относительных |
единицах); |
угол tp определяется по выра |
|||||
жению |
(5.6), |
угол 4я (рис. 5.10) — по |
топографической карте; |
||||
Р М.доп дВВт
Lф.м.п |
и |
Z-ф.пр — потери |
в антенно-фидерных трактах со |
||||||||||
ответственно |
мешающего |
передатчика |
и |
приемника; |
L0— по |
||||||||
тери |
мощности сигнала |
в |
свободном |
пространстве, |
опре |
||||||||
деляемые |
|
по |
выражению |
(2.3); |
БПол — потери |
поляризации |
|||||||
(в пол—1, |
если |
поляризации полезного |
и |
мешающего |
сигналов |
||||||||
совпадают, |
ВПол = 0,5, если |
одна |
из |
них круговая, |
а другая — ли |
||||||||
нейная). |
|
образом, для определения Ри.вх |
по выражению |
(5.26) |
|||||||||
Таким |
|
||||||||||||
необходимо |
определить |
множитель |
ослабления, превышаемый в |
||||||||||
течение р % времени— У2(/>). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
РАСЧЕТ ДЛЯ УСЛОВИИ ПРЯМОЙ видимости |
|
||||||||
1. Строят профиль |
пролета |
между земной и радиорелейными |
|||||||||||
станциями с учетом строений, леса и пр.
На профиле наносят высоты подвеса антенн земной и радиоре лейной станций. Пример такого профиля приведен на рис. 5.11.
2. Определяют радиус минимальной зоны Френеля Но по вы ражению (2.22).
3.Определяют L0 по выражению (2.3).
4.Определяют величину V2(p):
V2(p) = ^ 2(50)Д1/2(Р). |
(5.27) |
где У(50)— множитель ослабления, превышаемый в течение 50% времени (медианное значение); ДV{p) — множитель ослабления, превышающий медианное значение в течение р % времени.
5.Определяют величину V(50).
Вслучае, когда Я > Я 0 и трасса проходит по среднепересечен ной местности
1/2(50) = 1; lOlg V 2(50) = 0 дБ.
Если Я > Я 0, но трасса проходит в горах или предгорных рай онах, то
10 lg I/ 2(50) = — 5,8ptfMX-i ехр [ - (0,8 - Р)2], |
(5.28) |
где р — угол (в градусах) между линией, соединяющей центры ан тенн земной и радиорелейной станций, и горизонтальной плоско стью (рис. 5.11).
Рис. 5.10. К определению |
Рис. 5.11. |
Профиль пролета между |
угла V |
мешающими |
станциями |
|
Рис. 5.12. График для определения величины X |
|
|||
Если Н<Н0 то |
|
|
|
|
|
10 lg V2(50) = X, |
|
|
|
(5.29) |
|
где X (в дБ) определяется по рис. |
5.12 в зависимости от величин |
||||
p(g) |
и р, определяемых |
соответственно по |
выражениям |
(2.29) |
|
и (2.30). |
|
|
|
|
|
6. |
Определяют величину АГ(р). |
|
|
|
|
В случае открытой трассы, проходящей по среднепересеченной |
|||||
местности (протяженность |
трассы |
составляет |
33 63 км), |
когда |
|
Я > # о , величина 10lg ДV2(р) для |
диапазона |
частот 1,2 ... 12 ГГц |
|||
определяется по рис. 5.13, а. |
|
|
|
|
|
Ю1дйУ(Р,%),ЛБ
Рис. 5.13. Графики для определения |
величины 101g Л V2 (р): |
с — на приземных трассах; б — в горных и |
предгорных районах |