На начальную страницу
ЦИФРОВЫЕ МИКРОВОЛНОВЫЕ
СИСТЕМЫ СВЯЗИ
Методические указания по курсовому проектированию
Лобач Вячеслав Станиславович

СОДЕРЖАНИЕ

    Общие пояснения
    Выбор варианта
    Требования к оформлению пояснительной записки
    Перечень минимального объема графических материалов
    Указания к выполнению курсового проекта
        Введение
    Анализ данных и предварительный выбор типа аппаратуры  и параметров антенно-фидерного тракта
    Выбор мест расположения станций и построение профилей интервалов
    Ориентировочный выбор высот подвеса антенн
    Учет атмосферной рефракции и уточнение высот подвеса антенн
    Расчет норм на показатели неготовности и на показатели качества по ошибкам
    Расчет запасов на замирания
    Расчет показателей неготовности
    Расчет показателей качества по ошибкам
    Окончательный выбор типа аппаратуры и характеристик АФТ. Построение диаграммы уровней на пролете
    Заключение
    Таблицы для выбора заданий
Литература

1. ОБЩИЕ ПОЯСНЕНИЯ

    Курсовой проект охватывает материал: содержащий вопросы проектирования цифровых микроволновых линий связи, работающих в диапазонах частот выше 10 ГГц и предназначенных для передачи цифровых потоков со скоростями до 34 Мбит/c.
    В процессе выполнения проекта должны быть проделаны расчеты, необходимые для решения поставленных задач, даны обоснования принятых решений и сделаны выводы из полученных результатов. Выполненные расчеты, полученные результаты и графические материалы, должны быть приведены в виде пояснительной записки.
 
                     При выполнении курсового проекта по цифровым системам связи нужно выполнить несколько условий.
Обязательные требования
   1.  Необходимо выбрать для расчета 2 интервала линии связи разной протяженности (с протяженностью не менее заданной величины Rмин).
   2. Для каждого интервала задаться несколькими подходящими диапазонами частот.
   3. Из таблицы параметров аппаратуры выбрать любой тип оборудования, способный работать на заданной скорости и имеющий примерно одинаковые технические параметры в этих диапазонах частот (как правило, это оборудование одной фирмы). На этом этапе работы возможно задаться параметрами для некого гипотетического оборудования, например, выбрав такие типовые величины Рпд = 20 дБм, Рпр пор = -88 дБм), поскольку задачей является определение наилучшего диапазона частот для разных интервалов.
   3. Провести расчеты для выбранных диапазонов частот, свести результаты в общую таблицу и выбрать наилучшие варианты. Критерием для выбора будут являться наименьшие диаметры параболических антенн.
   4. Определив наиболее подходящий диапазон частот для каждого интервала, выбрать несколько (3 - 4) типов оборудования этого диапазона и провести расчеты, добиваясь наилучшего выполнения вышеприведенного критерия.
 

        Желательно профили интервалов снять с реальной карты местности любого района. Предпочтительна карта с масштабом 1см/км (1:100000) с нанесенными на ней линиями равных высот (горизонталями). В крайнем случае можно пользоваться данными для построения профилей из таблиц, приведенных в методических указаниях. 
 

1.1. ВЫБОР ВАРИАНТА

    Варианты заданий выбираются студентом самостоятельно по таблицам в соответствии с номером  зачетной книжки.  Результаты выбора задания нужно занести в бланк, форма которого показана ниже.

   Исходные данные для выполнения курсового проекта

                                            Номер зачетной книжки
                                         Общие данные для курсового проекта

 Качество линии связи
....
 Скорость работы
....
 Ro мин 
....
 Число интервалов 
      2 
                                        Таблицы высотных отметок профилей.
              Таблицы параметров местных предметов, располагающихся на профилях
(Перед выбором высотных отметок и параметров местных предметов прочитайте разд. 2.2)


1.2. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

1.  Пояснительная записка может быть выполнена  в тетради или на отдельных листах, впоследствии сброщюрованных скоросшивателем или степлером. На титульном листе необходимо указать название университета, факультета, название проекта, фамилию и инициалы  студента, номер группы и студенческого билета, год выполнения проекта
2.  Общая структура пояснительной записки:
·  Исходные данные.
·  Оглавление.
·  Введение.
·  Расчетная часть.
·  Заключение.
·  Литература.
3. Содержание введения - постановка задачи проектирования.
4. Содержание заключения - выводы и основные результаты  проектирования.
5. Материалы расчетной части проекта необходимо располагать в соответствии со структурой, предложенной в методических указаниях.
6. Графические материалы могут быть выполнены с помощью компьютера, на кальке, миллиметровой бумаге или на простых листах и пронумерованы.
7. Все формулы  следует пронумеровать и подкрепить ссылками на использованную литературу. Все данные, входящие в формулы, должны быть пояснены.
8. При проведении расчетов на калькуляторах или компьютерах основные формулы также необходимо пояснить.
9. Вычисления необходимо сопровождать подробными пояснениями и ссылками на используемые графики, номограммы, таблицы и программы.
10. Проект должен быть подписан студентом с указанием даты выполнения и количества часов, затраченных на работу.

1.3. ПЕРЕЧЕНЬ МИНИМАЛЬНОГО ОБЪЕМА ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

а. Рисунки профилей интервалов при нулевой рефракции.
б. Рисунки профилей интервалов при нормальной рефракции и при субрефракции.
в. Диаграмма уровней на одном из интервалов.
г. Диаграмма высот подвеса антенн.

 2. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

ВВЕДЕНИЕ

    Введение должно содержать:
    ·  краткий анализ современного состояния цифровых систем связи, их достоинства и недостатки;
    ·  постановку задачи проектирования в общем виде.

2.1. АНАЛИЗ ДАННЫХ, 
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ТИПА АППАРАТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ АНТЕННО-ФИДЕРНОГО ТРАКТА (АФТ)

    В этом разделе курсового проекта необходимо сделать предварительный выбор диапазона рабочих частот, руководствуясь кратким анализом, приведенным  здесь. Важным критерием для выбора диапазона частот будет минимальная протяженность интервала (R0 мин). К примеру, при R0 мин = 5-7 км, неоправданно выбирать диапазон рабочих частот меньше 10 ГГц, а правильно - 27-38 ГГц.
    Затем, по заданной скорости работы и выбранному диапазону частот, найти подходящий тип оборудования (прил. 1) и выписать его основные параметры.
    Задайтесь размерами (диаметром) приемных и передающих параболических антенн (0.3, 0.6, 0.9, или 1.2 м) и рассчитайте их коэффициенты усиления по формуле
G = 20 Lg(D) + 20 Lg(f) +17.5, дБ                                                                                        (1)
где D - диаметр антенны, м, f - рабочая частота, ГГц (при расчетах используйте округленное значение средней частоты выбранного диапазона).
    При выборе антенн необходимо учитывать, что на практике не применяются антенны с коэффициентами усиления большими, чем 45 - 47 дБ.
    При дальнейших расчетах эти параметры можно будет изменять для оптимизации проектируемой линии связи.

2.2. ВЫБОР МЕСТ РАСПОЛОЖЕНИЯ СТАНЦИЙ 
И ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЕЙ ИНТЕРВАЛОВ

    Данные для построения профилей интервалов выбираются из соответствующих таблиц или снимаются с карты любой местности. При выборе данных профилей из таблиц, величины нужно записать в таблицы (табл. 1, 2), примерный вид которых показан ниже.
                                  Таблица 1
                                        Высотные отметки профиля №
№ точки
 k
h, м
1
0
  
2
0.1
  
3
0.2
  
4
0.3
  
5
0.  4
  
6
0. 5
  
7
0. 6
  
8
0.7
  
9
0. 8
  
10
0. 9
  
11
1. 0
  

                         Таблица 2
                    Местные предметы профиля №

№ МП
 k1
k2
h, м
Вид МП
1
        
2
        
и т.д
        

   В табл. 1 содержатся одиннадцать высотных отметок (h), расположенных равномерно по длине интервала на относительных расстояниях k.
    В табл. 2 приведены параметры различных структур, расположенные на поверхности Земли вдоль линии распространения радиосигнала. К таким структурам, которые принято называть местными или наземными предметами, относятся лесные массивы, крупные отдельные строения, населенные пункты, линии электропередач и пр.
    Величины k1 и k2 соответствуют расположению крайних границ местных предметов на интервале, h- высота местного предмета. Последний столбец содержит название местного предмета.
По данным из табл. 1, 2 нужно построить профили интервалов, которые отражают вертикальный разрез местности между соседними станциями.
    Подробная методика построения профилей изложена в [1, гл. 9] и предполагает  два этапа.
    Сначала строится линия (парабола), изображающая условный нулевой уровень. Уравнение параболы выглядит следующим образом:

,                                                                               (2)
где Y - высота параболы (м) на относительной координате k,
    R0 - протяженность пролета, м,
 аэкв - эквивалентный радиус Земли, м.
    При построении профилей без учета влияния атмосферы, аэкв примем равным геометрическому радиусу Земли (6370 км).
    Затем, используя данные к курсовому проекту или данные снятые с карты местности, наносим отметки точек профиля относительно нулевого уровня и соединяем их линиями. Рекомендуемые масштабы по горизонтали и вертикали для построения профилей приведены в [1, табл. 9.5].
    Примерный вид профиля, построенного по табл. 1, 2, показан на рис. 1.

    При желании и возможности рекомендуется выбрать места расположения станций и построить профили реальных интервалов, взяв данные для этого с карты местности масштаба 1:100000 или 1: 50000 с нанесенными на ней линиями равных высот (горизонталями).
    Рассмотрим пример выбора мест расположения станций системы связи на условной карте (рис. 2). На этой карте нанесены основные топографические структуры, которые важны для построения профилей интервалов линии радиосвязи. К ним относятся:
    ·  линии равных высот (горизонтали),
    ·  триангуляционные или геодезические точки на поверхности Земли с точно измеренными местоположением и высотой (например, отметка 107 или отметка 62),
    ·  крупные дороги, реки, озера, болота, пашни, луга и пр.,
    ·  местные предметы (леса, населенные пункты).
 
 

Рис.1
    Линии равных высот (горизонтали) представляют собой замкнутые кривые, все точки которых имеют одинаковую высоту над уровнем моря. Горизонтали бывают нескольких видов - сплошные, сплошные утолщенные, пунктирные и пр. На картах обычно указана разница по высоте между сплошными соседними горизонталями (к примеру, на карте с масштабом 1:100000, может быть написана фраза «Сплошные горизонтали проведены через 20 м»). Разница высот между сплошными и пунктирными горизонталями в 2 раза меньше. На подобных картах сплошные утолщенные горизонтали имеют высоту, кратную 100 м.
    Некоторые горизонтали имеют короткие засечки, показывающие направление уменьшения высоты (на рис. 2 засечки на горизонтали вблизи отметки 107 направлены наружу и показывают, что следующая горизонталь будет иметь меньшую высоту, засечки на горизонтали, расположенной вблизи пункта Б направлены внутрь и показывают уменьшение высоты к озеру).
    На линии равных высот могут  быть нанесены цифры, соответствующие высоте горизонтали (к примеру, горизонталь 40 м, показанная в нижнем правом углу условной карты). Ориентируясь на оцифрованные горизонтали и геодезические отметки, можно определить высоту каждой горизонтали.
    При проектировании реальных систем связи, работа по выбору мест расположения станций должна выполняться очень тщательно, с организацией экспедиций к ключевым точкам рельефа местности, с точными измерениями основных высот профиля Земли и местных предметов.


Рис. 2
    В рамках курсового проекта высоты точек местности, на которых располагаются антенные опоры, можно принять равными высоте ближайшей горизонтали. Средними высотами местных предметов задайтесь произвольно, ориентируясь на следующие величины:
    ·  строений в сельской местности - 6-8 м,
    ·  строений в поселках городского типа - 10-20 м,
    ·  строений в городе - 20-30 м,
    ·  леса на низких местах - 10-15 м,
    ·  леса на возвышенных местах - 15-30 м.
    Иногда, на карте изображаются значки, соответствующие характеру леса и цифры, показывающие среднюю высоту леса и среднюю толщину стволов деревьев (такое обозначение можно найти на рис. 2).
    При выполнения курсового проекта выбираются места расположения станций для двух интервалов разной протяженности (не менее величины R0мин, указанной в задании на курсовой проект). Важно знать, что не рекомендуется располагать станции РРЛ на одной линии, а необходимо выполнять условие «зигзагообразности» [1, разд. 9.16].
    Для примера, на условной карте выбраны места расположения станций для обеспечения связи между пунктами А и Б (один из множества вариантов). Места обозначены точками 1, 2 и 3.
    Вдоль направлений, которые Вы выберите на реальной карте, нужно снять основные параметры профилей и данные занести в таблицы (табл. 3, 4).

                                            Таблица 3
                                        Высотные отметки профиля №

№ точки
 r(i), км
h(i), м
1
0
  
2
    
3
    
и т. д.
    
где r(i) - расстояние в километрах от места расположения станции до i-той высотной отметки,
     h(i) - высота поверхности Земли относительно условного уровня в i-той точке.

            Таблица 4
                    Местные предметы профиля №

№ МП
 r1(i), км
r2(i), км
h(i), м
Вид МП
1
        
2
        
и т.д
        

где r1(i), r2(i) - расстояния в километрах до начала и конца i-того местного предмета,
           h(i) - высота i-го местного предмета.
    Затем, по рекомендациям, приведенным выше, строятся профили интервалов.
 Примерный вид профиля, снятого с условной карты по направлению 1-2 показан на рис. 3.
При выборе мест расположения станций можно воспользоваться рекомендациями в [2, разд. 4].

Рис. 3

2.3. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ ВЫБОР ВЫСОТ ПОДВЕСА АНТЕНН

    После вычерчивания профилей интервалов (по данным курсового проекта или по данным, полученным с карты местности) необходимо определить ориентировочные значения высот подвеса антенн. При этом нужно руководствоваться величиной просвета между линией прямой видимости и профилем трассы [1, разд. 9.5; 3, с. 61-63; 4, с. 281-282]. Некоторые вопросы выбора высот подвеса антенн описаны в [2, разд. 4].
    Ориентировочное значение просвета для короткопролетных микроволновых систем связи должно быть численно равно радиусу первой зоны Френеля, которая определяется по формуле
 
,                                                                            (3)
где Ro - протяженность пролета, км,
          f - рабочая частота, ГГц,
         k - относительная координата наивысшей точки на трассе.
    Отложите на профилях величины R1ф,  как показано на рис. 4,  проведите линии прямой видимости, пользуясь рекомендациями [2, разд. 4], и определите ориентировочные значения высот подвеса антенн h1 и h2.

Рис. 4

2.4. УЧЕТ АТМОСФЕРНОЙ РЕФРАКЦИИ И УТОЧНЕНИЕ ВЫСОТ ПОДВЕСА АНТЕНН

    Основная сложность расчетов РРЛ определяется тем, что траектория распространения электромагнитной волны непрямолинейна, случайна и зависит от состояния атмосферы, от величины градиента диэлектрической проницаемости атмосферы (g). Это явление называется атмосферной рефракцией и подробно описано в [1, разд. 9.4; 3, с. 54-56].
    В среднем, атмосферная рефрация приводит к увеличению значения просвета по сравнению с геометрической величиной, определяемой высотами подвеса антенн [1, рис. 9.10; 3, рис. 2.16]. Однако при определенных атмосферных условиях (субрефракции), наблюдается уменьшение величины просвета и, при недостаточно высоких антенных опорах, трасса может закрываться, т.е. может нарушаться прямая видимость.
    Для нормальной работы цифровой РРЛ, величина просвета с учетом атмосферной рефракции на трассе, должна удовлетворять условиям, приведенным в табл. 5.

Таблица 5

Критерии
R0, км
Катм
Величина просвета должна соответствовать радиусу первой зоны Френеля при нормальной атмосферной рефракции для данной местности.
любая
1.333
Величина просвета должна быть больше или равна нулю при субрефракции
Ј15
>15
0.5
0.7

  Катм - коэффициент преломления атмосферы, представляющий собой отношение эквивалентного радиуса Земли (при атмосферной рефракции) к геометрическому радиусу Земли.
    Необходимо иметь в виду, что в ряде практических случаев (например, при узком препятствии на пролете), можно выбрать меньшие величины просвета, чем получатся по критериям из табл. 5. При этом допускаются редкие события закрытия пролета из-за субрефракции, приводящие к некоторому ухудшению показателей неготовности ЦРРЛ.
    Для учета атмосферной рефракции и уточнения высот антенных опор, нужно перестроить (трансформировать) профили. Заключается перестройка в изменении условных нулевых линий, пересчитанных из (2) при аэкв = 6370* Катм.
    На рис. 5 показаны построения для трансформации профиля и уточнения высот подвеса антенн на примере профиля, снятого с условной карты.
    По трансформированному профилю при нормальной атмосферной рефракции (Катм =1.33) уточняются высоты подвеса антенн. Для этого, величина  откладывается от наивысшей точки трансформированного профиля (рис. 5) и, соответственно, высоты подвеса антенн уменьшаться.
    Трансформация профиля при Катм = 0.5 или 0.7 проводится для проверки вероятности закрытия трассы. К примеру, на рис. 5, при субрефракции, профиль не закрывает линии прямой видимости. Значит условия, приведенные в табл. 5, выполняются, в противном случае, антенны нужно было бы поднять на величину закрытия трассы.
    По результатам выполнения этого раздела расчета нужно представить исходные рисунки профилей интервалов, рисунки трансформированных профилей и величины высот подвеса антенн.

Рис. 5

2.5. РАСЧЕТ НОРМ НА ПОКАЗАТЕЛИ НЕГОТОВНОСТИ 
И НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПО ОШИБКАМ

    Нормы, по рекомендации МСЭ-Т G. 821, состоят из двух основных компонент: показатели неготовности и показатели качества по ошибкам.

ПОКАЗАТЕЛИ НЕГОТОВНОСТИ (ПНГ)
    Неготовность аппаратуры - такое состояние участка ЦРРЛ, при котором в течение десяти секундных интервалов, следующих подряд, имеет место хотя бы одно из событий:
·  пропадание сигнала (потеря синхронизации);
·  коэффициент ошибок koш = Nош / N > 10-3, где N - число переданных символов, Nош - число ошибочно принятых символов.
Причины, приводящие к неготовности аппаратуры:
    ·  экранирующее влияние препятствия при субрефракции;
    ·  влияние гидрометеоров (учитывается при частотах выше 6 ГГц);
    ·  влияние промышленных атмосферных метеоров (экологические факторы). Данные для расчетов отсутствуют;
    ·  ненадежность аппаратуры;
    ·  ошибки обслуживающего персонала.

Таблица 6

Качество линии 
ПНГ, %
Линии связи высокого качества
Ј0.3 L / 2500
Линии связи среднего качества
1 класс
 Ј 0.033 (L=280 км)
2 класс
  Ј 0.05   (L=280 км)
3 класс
Ј 0.05   (L=50 км)
4 класс
Ј 0.1      (L=50 км)
Линии связи локального качества
  Ј 0.01-1

 ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПО ОШИБКАМ (ПКО)
    Показатели качества по ошибкам системы связи  относятся к тем промежуткам времени, в течение которых система находится в состоянии готовности !
    Различаются следующие параметры:
    ·  сильно пораженные секунды (СПС);
    ·  минуты пониженного качества (МПК);
    ·  секунды с ошибками (СО);
    ·  остаточный koш (ОКО).
    Сильно пораженные секунды представляют собой процент времени превышения величины koш  = 10-3 за 1 секунду. Минуты пониженного качества - процент времени превышения koш  = 10-6  за 1 минуту. Секунды с ошибками - процент времени превышения koш  = 10-6  за 1 секунду (эта норма определяет качество работы системы связи при передаче данных). В некоторых источниках имеется определение параметра секунды с ошибками как процентное отношение числа бракованных секунд, в течение которых имеется одна или больше ошибок к общему времени работы системы.
    Величины всех этих параметров зависят от интерференционных замираний сигнала на интервале ЦРРЛ, которые складываются из гладких и частотно-селективных. К гладким замираниям необходимо относить такие замирания, которые не искажают частотную характеристику системы связи.
Соответственно частотно-селективные замирания влияют на АЧХ ствола РРЛ, т.е. в пределах полосы пропускания линии связи вносят различные ослабления на разных частотах. Эти замирания необходимо учитывать при полосе пропускания ВЧ ствола больше 10-15 МГц.
Таблица 7
                    Показатели качества по ошибкам.
Линии связи высокого качества
СПС Ј 0.054% L / 2500
 МПК Ј 0.4% L / 2500
Линии связи среднего качества
Lсекции = 280 км
1 класс
 СПС Ј 006%
МПК Ј 045%
2 класс
  СПС Ј 0.0075%
МПК Ј 0.2%
Линии связи среднего качества
Lсекции = 50 км
3 класс
СПС Ј 0.002%
МПК Ј 0.2%
4 класс
СПС Ј 0.005%
МПК Ј 0.5%
Линии связи локального качества
  СПС Ј 0.015%
МПК Ј 1.5%

2.6. РАСЧЕТ ЗАПАСОВ НА ЗАМИРАНИЯ

    Важнейший параметр для расчета цифровой системы радиосвязи - запас на замирания (M). Запас на замирания представляет собой разницу между уровнями сигнала на входе приемника в отсутствии замираний и пороговым уровнем, при котором коэффициент ошибок составляет определенную величину.
    Рассмотрим упрощенную структурную схему интервала радиолинии и соответствующую диаграмму уровней (рис. 6).
Очевидно, что качество работы линии связи, определяется уровнем сигнала на входе приемника Pпр и возможными отклонениями этого уровня при замираниях.
    На диаграмме уровней видно, что сигнал излучается передатчиком с уровнем Pпд, проходит через разделительный фильтр (РФ), в котором уровень упадет за счет потерь и поступает через фидер в передающую антенну с коэффициентом усиления G1. За счет потерь в фидере Lф1 уровень сигнала еще уменьшиться, а в передающей антенне увеличится на величину G1.
    При распространении сигнала по интервалу РРЛ (протяженностью R0, на рабочей частоте f) уровень сигнала упадет за счет ослабления свободного пространства, потерь в газах атмосферы и некоторых дополнительных потерь. Общее ослабление сигнала за счет этих причин может достигнуть 130-140 дБ и больше.
 
 

Рис. 6

    В приемной антенне уровень сигнала увеличится на величину G2, затем уменьшится в приемной фидерной линии, в разделительном фильтре и поступит на вход приемника с уровнем Pпр. Это значение получается в отсутствии замираний сигнала на пролете РРЛ.
    Запас на замирания (M) является разницей между пороговым значением уровня сигнала на входе приемника Pпр и пороговым значением Pпр пор, которое определяется из параметров конкретной аппаратуры цифровых РРЛ для заданной величины  koш  (10-3 или  10-6).

Уровень сигнала на входе приемника (Pпр, дБм)

Рпр= Рпд + G1 + G2 - L0 - Lф1 - Lф2 - Lг - Lрф - Lдоп,                                                            (4)
где Рпд  - уровень мощности передатчика, дБм;
    Lф1, Lф2- ослабление сигнала в фидерных линиях, дБ.
    Lф1= La, где L - длина фидера, м; a - погонное затухание фидера, дБ/м,
            Lф2 - определяется аналогично.
     При отсутствии фидера (когда приемопередатчики объединены с антенной в виде моноблока) необходимо учитывать конструктивные особенности устройства объединения. При диаметре антенн 30 - 50 см приемопередающий блок соединяется с антенной непосредственно с помощью прецизионного волноводного соединителя, поэтому в этих случаях потери в фидерах можно принять равными 0 дБ.
    При больших диаметрах антенн соединение проводится коротким отрезком гибкого волновода, потери в котором
Lф1 = Lф2 = 0.5 дБ.
  Lрф - определяется из параметров аппаратуры. Но при моноблочной конструкции, данные на уровень мощности передатчика и пороговые значения уровня сигнала на входе приемника, часто относятся к точкам, соответствующим уровням на антенном волноводном соединителе (другими словами, в значения уровней уже заложены потери в разделительных фильтрах).
    В этих случаях величина потерь Lрф = 0. При разнесенной конструкции приемопередатчиков и антенн, потери в РФ составляют  4 - 5 дБ (это относится к РРЛ большой емкости)
    Lдоп - дополнительные потери, складывающие из потерь в антенных обтекателях Lао и потерь от перепада высот приемной и передающей антенн Lпв. (Lдоп = 1 - 2  дБ)..
L0 = 20 lg (4.189 104 R0 f), дБ,                                                                                (5)
где R0 - протяженность интервала РРЛ, км,
         f - рабочая частота, ГГц,
Lг рассчитывается по формуле
 Lг = (go + gн) R0, дБ.
где go, gн - погонные затухания в водяных парах и атомах кислорода атмосферы (дБ/км), определяемые из графика (прил. 2).
    В рамках курсового проекта, запас на гладкие замирания определяется при  koш = 10-3 по соотношению
М = Pпр - Рпр пор(10-3),                                                                                       (6)
где Рпр пор(10-3) - пороговый уровень сигнала на входе приемника при коэффициенте ошибок koш = 10-3 (определяется из параметров аппаратуры).

    В дальнейших расчетах, величины, относящиеся к koш = 10-3 будут обозначаться индексом 3 (например, M3).
Величина запаса на замирания должна получиться порядка 37 - 43 дБ. При меньших значениях, устойчивой связи может не получиться, а при значениях, значительно превышающих эти пределы - параметры системы, а следовательно, ее стоимость будут неоправданно завышены. Поэтому, меняя коэффициенты усиления антенн, мощности передатчиков, диапазон рабочих частот, тип аппаратуры и пр. нужно добиться, чтобы запас на замирания находился в вышеуказанных пределах.
 

2.7. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НЕГОТОВНОСТИ

    При расчете показателей неготовности в курсовом проекте учитывается только влияние гидрометеоров. К гидрометеорам относятся дожди, снег, град, туман и пр. Влияние гидрометеоров заметно уже при частотах больше 8 ГГц, а в неблагоприятных экологических условиях (при наличии в атмосферных осадках металлизированной пыли, смога, кислот или щелочей) и на значительно более низких частотах.
    Методика учета влияния гидрометеоров на показатели неготовности линии связи основывается на расчете ослабления сигнала в атмосферных осадках, вероятность появления которых в данной местности равна 0.01%.
Погонное затухание в дождевых образованиях определяется по  формуле:
 gд = b J a, дБ/км,                                                                                                       (7)
где J - интенсивность осадков (мм/час),
b и a  - коэффициенты, которые определяются из табл. 8.
    В табл. 8 приведены две группы коэффициентов для вертикальной и горизонтальной поляризации радиоволн. Расчет нужно провести для обеих поляризаций с тем, чтобы в дальнейшем выбрать лучшие результаты.
            Таблица 8
f, ГГц
aг
bг
aв
bв
10
1.276
0.0101
1.264
0.009
12
1.217
0.019
1.200
0.017
15
1.154
0.037
1.128
0.034
18
1.121
0.058
1.088
0.053
23
1.076
0.104
1.046
0.093
25
1.061
0.124
1.030
0.113
27
1.041
0.151
1.017
0.135
30
1.021
0.187
1.000
0.167
35
0.979
 0.283
0.963
0.233
38
0.954
0.310
0.944
0.276
40
0.939 
0.350
0.929
0.510

    Известно, что протяженность дождевых образований различная для дождей разной интенсивности. Чем сильнее дождь, тем меньшую поверхность он покрывает.
Эффективная протяженность дождевого образования:

, км,                                                                             (8)
где J0.01 - интенсивность дождя, который идет в данной местности в течение 0.01% времени. Эта величина определяется из таблицы прил.6.
    Ослабление сигнала, к которому приводит дождь данной интенсивности:
A0.01 = gд Rэфф, дБ.                                                                                          (9)
    Процент времени Tд, в течение которого уровень сигнала на входе приемника на пролете линии связи станет меньше порогового значения для коэффициента ошибок 10-3 (что соответствует составляющей показателя неготовности линии связи) определяется выражением:
 
, %.                                                                      (10)
    Полученное значение должно удовлетворять условию
Tд Ј ПНГi / 3,                                                                                               (11)
где ПНГi - величина неготовности i-го интервала, которая в курсовом проектировании  определяется из нормы ПНГ (табл. 6) пропорционально протяженностям пролетов Ro1 и Ro2
ПНГi Ј ПНГ [Roi / (Ro1 + Ro2)].                                                                     (12)

    При выполнении этого неравенства считается, что по показателям неготовности данный интервал соответствует норме. В противном случае нужно повторить расчеты для других параметров аппаратуры с целью достижения результата.

Внимание! Более строгая методика расчета Тд приведена в методических материалах по дипломному проектированию.

 

2.8. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПО ОШИБКАМ

    Показатели качества по ошибкам (ПКО) связаны с быстрыми замираниями на интервалах линии радиосвязи. Основная при-чина быстрых замираний (проходящих за доли секунд) - интерференция прямых и отраженных радиоволн, поступающих на вход приемников. Основные сведения о причинах интерференции приведены в [1, разд. 9.6].
    Вероятность появления гладких интерференционных замираний  определяется в соответствии с рекомендациями  МСЭ-Т 338-4
Ринт = Ккл Q  f bR0dc,  %,                                                                             (13)
где Kкл - климатический фактор;
   b, c , d - коэффициенты;
          Q - фактор условий земной поверхности.
    В разных климатических зонах наблюдаются весьма большие различия при выборе величин, входящих в формулу 13. Данные для их выбора приведены в табл. 9, 10.

                    Таблица 9

№ 
Район
Ккл
b
 d
1
   Сухопутные районы России
4.1 10-4
1.5
2
2
   Приморские районы и районы, расположенные непосредственно  вблизи водохранилищ, крупных рек и других водных массивов России
 2 10-3
1.5
2
3
   Северо-запад России и Санкт-Петербург
4.1 10-4
1.5
2
4
   Западная Европа
1.4 10-6
1
3.5
5
   Скандинавия 
6.8 10-5
1
3

                    Таблица 10

№
Климат
с
1
   Сухой
  0,5 
2
   Умеренный
1
3
 Жаркий, влажный климат или умеренный климат в прибрежных районах 
 2
4
 Прибрежные районы с жарким, влажным климатом 
 4

     Фактор влияния условий земной поверхности Q, учитывающий наличие отраженных волн от поверхности Земли, принимается равным единице, если пролет можно отнести к разряду пересеченных. К ним относятся пролеты [1, с. 240-241] в которых отражением от поверхности можно пренебречь при следующих условиях:
    ·  при неровностях поверхности отражения волн, превышающих величину Hф1
    ·  при экранировании отраженной волны,
    ·  при малых значениях коэффициентов отражения (например, в случае отражении от поверхности леса).
    В случае если отраженной волной нельзя пренебречь, параметр Q можно рассчитать по [1, графики 9.49-9.51].
    Расчетное значение параметра

СПСрасч = Pинт 10-0.1 M3, %,                                                                       (14)
 Полученные в результате расчета величины сравниваются с нормами, рассчитанными по аналогии с (12), где вместо ПНГ подставляются величины СПС (табл. 7). При невыполнении норм, необходимо все пересчитать, задаваясь другими параметрами аппаратуры и антенно-фидерного тракта.
 

2.9. ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР  ТИПА АППАРАТУРЫ И ХАРАКТЕРИСТИК АФТ. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ УРОВНЕЙ НА ПРОЛЕТЕ

    В процессе расчета ПНГ и СПС уточняются параметры антенн и аппаратуры и перед выполнением этого раздела курсового проекта должен быть сделан окончательный выбор.
Затем, нужно построить диаграмму уровней для одного из пролетов по аналогии с рис. 6.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    В заключение работы проводится анализ полученных результатов, выписываются выбранные и рассчитанные параметры и строится результирующая диаграмма высот антенн на пролетах. Пример подобной диаграммы приведен на рис. 8  (числовые значения условны).

Рис. 8

Таблицы для выбора данных

              Таблица 1В
                    Общие данные для курсового проекта
Последние две 
цифры номера 
зач. книжки		 V, Мбит/c Качество R0 мин, км
01, 51 2 среднее, 2 класс 18
02, 52 4 локальное 12
03, 53
8
среднее, 4 класс
10
04, 54
16
локальное
8
05, 55
34
локальное
11
06, 56
2
среднее, 2 класс
20
07, 57
4
локальное
16
08, 58
 8
среднее, 3 класс
10
09, 59
 16
локальное
20
10, 60
 34
локальное
14
11, 61
 2
среднее, 2 класс
25
12, 62
 4
локальное
14
13, 63
 8
среднее, 4 класс
19
14, 64
 16
локальное
15
15, 65
 34
среднее, 4 класс
10
16, 66
 2
локальное
12
 17, 67
 4
среднее, 4 класс
18
 18, 68
 8
среднее, 1 класс
9
 19, 69
 16
локальное
19
 20, 70
 34
среднее, 4 класс
20
 21, 71
 2
среднее, 1 класс
10
 22, 72
 4
локальное
17
 23, 73
 8
среднее, 4 класс
30
 24, 74
 16
локальное
16
 25, 75
 34
среднее, 2 класс
9
 26, 76
 2
среднее, 4 класс
23
 27, 77
 4
среднее, 4 класс
20
 28, 78
 8
локальное
19
 29, 79
 16
среднее, 4 класс
18
 30, 80
 34
среднее, 2 класс
17
 31, 81
 2
среднее, 4 класс
15
 32, 82
 4
локальное
14
 33, 83
 8
среднее, 2 класс
12
 34, 84
 16
локальное
18
 35, 85
 34
среднее, 4 класс
11
 36, 86
 2
среднее, 2 класс
12
 37, 87
 4
среднее, 4 класс
14
 38, 88
 8
среднее, 3 класс
16
 39, 89
 16
локальное
18
 40, 90
 34
среднее, 2 класс
20
 41, 91
 2
локальное
22
 42, 92
 4
среднее, 3 класс
14
 43, 93
 8
среднее, 4 класс
26
 44, 94
 16
среднее, 3 класс
18
 45, 95
 34
среднее, 1 класс
8
 46, 96
 2
локальное
10
 47, 97
 4
среднее, 3 класс
17
 48, 98
 8
среднее, 4 класс
15
 49, 99
 16
локальное
18
50, 00
34
среднее, 3 класс
14

V  округленное значение скорости цифрового потока в ЦРРЛ,
R0 - средняя протяженность интервала.

Выбор данных для построения профилей интервалов

          Таблица 2В.             Отметки высот профиля №1

Последние две цифры номера
зачетной книжки
Высотные отметки профиля (м) для относительной координаты к
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
1.0
01, 21, 41, 61, 81
40
35
25
40
35
60
55
50
0
50
60
02, 22, 42, 62, 82
20
15
15
20
40
40
20
0
0
20
30
03, 23, 43, 63, 83
60
50
45
55
60
40
50
30
30
50
55
04, 24, 44, 64, 84
10
5
20
40
40
35
40
45
50
30
65
05, 25, 45, 65, 85
60
50
60
60
60
40
50
60
40
20
40
06, 26, 46, 66, 86
20
30
20
20
30
40
50
70
60
50
70
07, 27, 47, 67, 87
70
60
60
70
70
60
50
70
60
50
60
08, 28, 48, 68, 88
30
30
40
50
40
20
20
0
20
30
40
09, 29, 49, 69, 89
50
40
40
30
40
40
40
50
40
30
25
10, 30, 50, 70, 90
25
20
10
0
10
20
40
40
30
40
35
11, 31, 51, 71, 91
15
5
0
0
20
40
40
50
50
40
40
12, 32, 52, 72, 92
40
30
10
0
15
25
20
10
20
20
15
13, 33, 53, 73, 93
70
50
50
40
50
50
50
40
30
40
40
14, 34, 54, 74, 94
30
30
40
50
40
30
40
30
40
30
40
15, 35, 55, 75, 95
50
60
40
40
30
30
20
30
20
20
40
16, 36, 56, 76, 96
20
10
20
30
40
30
40
40
35
40
40
17, 37, 57, 77, 97
55
50
40
40
30
20
0
20
40
30
35
18, 38, 58, 78, 98
80
70
80
90
90
70
60
60
70
60
70
19, 39, 59, 79, 99
35
40
20
20
30
40
40
60
60
60
65
20, 40, 60, 80, 00
20
15
10
20
40
40
40
30
20
20
30

           Таблица 3В.     Отметки высот профиля №2

Последние две цифры номера
зачетной книжки
Высотные отметки профиля (м) для относительной координаты к
 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
01, 21, 41, 61, 81
60
40
20 
40 
35 
20 
50 
40 
10 
50 
40 
02, 22, 42, 62, 82
 30
15 
15 
0 
20 
30
20 
20 
20 
20 
30 
03, 23, 43, 63, 83
 55
40 
40 
50 
50
40 
50 
30 
30 
50 
50 
04, 24, 44, 64, 84
 65
5 
20 
40 
40 
35 
40 
45 
50 
30 
30 
05, 25, 45, 65, 85
 40
50 
60 
60 
60 
40 
50 
60 
40 
20 
50 
06, 26, 46, 66, 86
 70
60 
40 
50 
50 
40 
50 
50 
40 
50 
50 
07, 27, 47, 67, 87
 60
60 
60 
50 
40 
40 
50 
50 
40 
50 
40 
08, 28, 48, 68, 88
 40
30 
40 
50 
40 
40 
20 
20 
20 
30 
30 
09, 29, 49, 69, 89
 25
40 
40 
30 
40 
40 
50 
50 
40 
30 
55 
10, 30, 50, 70, 90
 35
20 
30 
20 
30 
20 
40 
40 
30 
40 
35 
11, 31, 51, 71, 91
 40
30 
40 
40 
30 
20 
0 
20 
40 
30 
30 
12, 32, 52, 72, 92
 15
30 
10 
20 
30 
40 
20 
40 
20 
40 
40 
13, 33, 53, 73, 93
 40
40 
30 
40 
50 
50 
50 
40 
60 
40 
60 
14, 34, 54, 74, 94
 40
30 
40 
50 
60 
50 
40 
50 
60 
60 
70 
15, 35, 55, 75, 95
 40
30 
40 
40 
30 
10 
20 
30 
20 
20 
20 
16, 36, 56, 76, 96
 40
20 
20 
30 
40 
30 
40 
20 
15 
40 
40 
17, 37, 57, 77, 97
 35
20 
40 
40 
30 
30 
30 
50
40 
50 
55 
18, 38, 58, 78, 98
 70
70 
50 
60 
60 
70 
60 
60 
40 
50 
40 
19, 39, 59, 79, 99
 65
40 
50 
40 
30 
20 
40 
30 
40 
40 
45 
20, 40, 60, 80, 00
 30
30 
20 
40 
30 
40 
20 
30 
20 
10 
30 

                       Таблица 4В.    Параметры местных предметов профиля № 1

Последние две цифры номера
зачетной книжки
№ МП
k1
k2
h, м
Вид МП
01, 21, 41, 61, 81
1 
2
0.2
0.9
0.6
1.0
20
14
лес
строения
02, 22, 42, 62, 82
1
2
 0.3
0.6
0.4
0.8
30
20
 лес
лес
03, 23, 43, 63, 83
 1
2
0.4
0.9
0.9
1.0
30
15
 лес
строения
04, 24, 44, 64, 84
1
2
0.2
0.7
0.4
0.8
20
6
 лес
строения
05, 25, 45, 65, 85
 1
2
0.1
0.8
0.5
0.9
25
16
 лес
строения
06, 26, 46, 66, 86
 1
2
0
0.9
0.6
1.0
30
30
лес
строения
07, 27, 47, 67, 87
 1
2
0.1
0.9
0.3
1.0
15
20
лес
строения
08, 28, 48, 68, 88
 1
2
0.1
0.7
0.3
1.0
15
25
лес
лес
09, 29, 49, 69, 89
 1
2
0
0.6
0.1
0.9
20
25
строения
лес
10, 30, 50, 70, 90
 1
2
0.1
0.2
0.2
0.7
9
20
строения
лес 
11, 31, 51, 71, 91
 1
2
0.1
0.4
 0.2
0.7
20
15
строения
лес 
12, 32, 52, 72, 92
 1
2
0.3
0.6
0.4
0.9
15
30
строения
лес 
13, 33, 53, 73, 93
 1
2
0
0.5
0.1
0.7
18
15
строения
лес 
14, 34, 54, 74, 94
 1
2
0.1
0.9
0.6
1.0
20
25
лес
строения
15, 35, 55, 75, 95
 1
2
0
0.8
0.7
1.0
20
20
лес
строения
16, 36, 56, 76, 96
 1
2
0
0.4
0.1
1.0
25
20
строения
лес
17, 37, 57, 77, 97
 1
2
0.1
0.6
0.2
0.8
15
25
строения
лес 
18, 38, 58, 78, 98
 1
2
0.1
0.8
0.15
0.9
15
20
строения
лес 
19, 39, 59, 79, 99
 1
2
0
0.4
0.05
0.9
6
20
строения
лес
20, 40, 60, 80, 00
 1
2
0
0.7
0.1
0.8
20
15
строения
лес

                       Таблица 5В.     Параметры местных предметов профиля № 2

Последние две цифры номера
зачетной книжки
№ МП
k1
k2
h, м
Вид МП
01, 21, 41, 61, 81
1 
2
0
0.4
0.1
0.9
14
25
 строения
лес
02, 22, 42, 62, 82
1
2
0.1
0.6
0.6
0.8
30
20
 лес
лес
03, 23, 43, 63, 83
 1
2
0
0.6
0.2
1.0
15
20
 строения
лес
04, 24, 44, 64, 84
1
2
0.1
0.7
0.7
0.8
20
10
 лес
строения
05, 25, 45, 65, 85
 1
2
0.1
0.9
0.7
0.95
20
10
 лес
строения
06, 26, 46, 66, 86
 1
2
0
0.5
0.05
0.8
30
25
 строения
лес
07, 27, 47, 67, 87
 1
2
0
0.1
0.1
0.7
20
30
 строения
лес
08, 28, 48, 68, 88
 1
2
0
0.7
0.3
1.0
25
30
 лес
лес
09, 29, 49, 69, 89
 1
2
0
0.8
0.7
0.9
20
25
 лес
лес
10, 30, 50, 70, 90
 1
2
0.4
0.5
0.5
0.8
6
25
 строения
лес
11, 31, 51, 71, 91
 1
2
0
0.4
0.1
0.9
10
25
 строения
лес
12, 32, 52, 72, 92
 1
2
0
0.1
0.1
0.5
15
20
 строения
лес
13, 33, 53, 73, 93
 1
2
0
0.5
0.1
1.0
10
15
 строения
лес
14, 34, 54, 74, 94
 1
2
0
0.4
0.1
1.0
25
15
 строения
лес
15, 35, 55, 75, 95
 1
2
0
0.6
0.2
0.8
20
20
 строения
лес
16, 36, 56, 76, 96
 1
2
0
0.4
0.4
0.5
25
15
лес
лес
17, 37, 57, 77, 97
 1
2
0
0.5
0.2
0.8
10
20
 строения
лес
18, 38, 58, 78, 98
 1
2
0.1
0.8
0.5
0.9
25
10
 лес
строения
19, 39, 59, 79, 99
 1
2
0
0.8
0.4
0.9
20
10
 лес
строения
20, 40, 60, 80, 00
 1
2
0.1
0.9
0.5
1.0
20
15
лес
строения

 ЛИТЕРАТУРА

1.  Справочник по радиорелейной связи / Под ред. С.В.Бородича. -М.: Радио и связь, 1981.
2.  Гомзин В. Н., Лобач В. С., Морозов В. А. Расчет параметов цифровых РРЛ, работающих в диапазонах частот выше 10 ГГц / СПбГУТ, 1998.
3.  Немировский А.С., Данилович О.С. и др. Радиорелейные и спутниковые системы передачи. - М.: Радио и связь, 1986.
4.  Системы связи и радиорелейные линии: учебник для электро-технических институтов связи / под ред. Калашникова. - М.: Связь, 1977.
5.  Немировский А.С. и др. Радиорелейные и спутниковые системы передачи. - М.: Радио и связь, 1986.
6.  Данилович О.С. и др. Методические указания к расчету устойчивости работы РРЛ прямой видимости / ЛЭИС.-Л., 1987
7.  Гаврилова И.И., Лобач В.С. Методические указания к выполнению проекта по курсам "Радиорелейные линии и спутниковые системы передачи" и "Радиорелейная связь и телевизионное вещание" (специальности 2306 и 2307) с использованием программируемых микрокалькуляторов / СПбГУТ. - СПб, 1993.
 
 
Хостинг от uCoz