Расчет многоканальной линии связи

Расчет многоканальной линии связи

Расчет многоканальной линии связи

Введение

Развитие современной техники привело к необходимости быстрого и точного решения задач управления и координации с учетом событий, происходящих на больших расстояниях от центров управления.

Характер в этом случае обуславливает особые требования к тракту: во-первых, повышение пропускной способности систем связи, и, во-вторых, увеличение требований к надежности и качеству передачи.

Одним из основных видов средств связи являются радиорелейные линии прямой видимости, которые используются для передачи сигналов многоканальных телефонных сообщений, радиовещания телеграфных. Все виды сообщений передаются по РРЛ на большие расстояния с высоким качеством и большой надежностью.

Целью данной работы является проверка пригодности выбранных по топографической карте позиций станций и интервалов линии для обеспечения связи с качеством и надежностью не хуже тактико-технических характеристик применяемой радиорелейной станций Р-414.

1. Расчет РРЛ по номограммам

. Расчёт интервалов

А. Построение рельефа местности

Представлен полуоткрытый интервал R₁=22км (Ошмяны - Гаути) и второй полуоткрытый интервал =24,9км (Гаути - Лебедево).

Полуоткрытый интервал - интервал, на чертеже профиля которого линия местности хотя бы на одном участке интервала лежит выше предельной кривой, но ниже линии прямой видимости Н₀ > Н > 0.

На двух участках интервала выполняется условие Н₀ > Н > 0, т.е. 1 > h₀ > 0.

Построение предельной кривой:

По рис. 2 для рассматриваемого примера получаем значения:

- шкала 2: Р-419

Для 1-го интервала рассматриваемого примера получаем значения:

Н₀₁ = Н₀₉ = 22,2 м;

Н₀₂ = Н₀₈ = 29,6м;

Н₀₃ = Н₀₇ ≈ 34,04 м;

Н₀₄ = Н₀₆ ≈ 36,3 м, Н₀₅=37м.

Для 2-го интервала:

Н₀₁ = Н₀₉ = 23,4 м;

Н₀₂ = Н₀₈ = 31,2 м;

Н₀₃ = Н₀₇ ≈ 35,9 м;

Н₀₄ = Н₀₆ ≈ 38,22 м, Н₀₅=39 м.

Б. Расчет величины ослабления радиоволн на полуоткрытых интервалах.

Величины h₀ и ρ рассчитываются по геометрическим параметрам, определяемым из профиля интервала.

Для определения величины ослабления радиоволн на полуоткрытых интервалах с одним препятствием строится линия критических просветов H₀, находятся точки т, п пересечения этой линии с линией рельефа местности. Далее определяются протяженность препятствия l как расстояние между точками m и n по горизонтали и высота препятствия Δy как расстояние по вертикали между самой высокой точкой препятствия и прямой тп.

По найденным значениям параметров l и Δy с помощью графика на определяется геометрический радиус а кривизны сферы, аппроксимирующей поверхность вершины препятствия.

По формуле определяется относительный просвет h₀ =H/H₀ где величина H₀ находится непосредственно из профиля чертежа местности по построенной кривой H₀.

Для 1-го интервала:

H=13 м

H₀=34 м

h₀=0,38

l=16,2 км

Δy=15 м

Для 2-го подразделения:

H=13,5 м

H₀=38,7 м

h₀=0,35

l=21,6 км

Δy=4,9 м

По значению радиуса кривизны препятствия a для Р-419 из графика определяется параметр S₀, являющийся масштабом относительных расстояний.

Для 1-го интервала: S₀=18,3 км,

Для 2-го подразделения: S₀=26,2 км.

По формулам вычисляются относительные расстояния до радиогоризонтов r_рг1 = S₀ / R_рг1 и r_рг2 = S₀ / R_рг2.

Для 1-го интервала: r_рг1=1,53 r_рг2=1,05;

Для 2-го подразделения: r_рг1=1,31 r_рг2=1,9.

По формуле рассчитывается относительный радиус кривизны вершины препятствия ρ = r_рг1+ r_рг2.

Для 1-го интервала: ρ=2,58;

Для 2-го подразделения: ρ=3,21;

По вычисленным значениям h₀ и ρ из графика на рис. 1 определяется величина ослабления радиоволн W_{p i}, дБ

Для 1-го интервала: W_p1=-14,3 дБ.

Для 2-го подразделения: W_p1=-16,6 дБ.

.2 Определение пригодности интервалов

Для определения пригодности интервала необходимо:

·        по графику найти допустимое значение ослабления радиоволн рельефом местности

(Для интервала №1)

W_{p_доп1}=-24,2 дБ,

(Для интервала №2)

W_{p_доп 2}=-23,3 дБ.

·        сравнить значение W_{p_доп i} с W_{p i}:

(Для интервала №1)

,3дБ>-24,2 дБ

(Для интервала №2)

,6дБ>-23,3 дБ.

Выбранные позиции РРС и интервалы считаются пригодными если выполняется условие W_{p i} ≥ W_{p_доп i}

График для определения допустимого ослабления рельефом местности на интервалах РРЛ Р-419 в режиме 12, 24 и 60 каналов ТЧ 2 - поддиапазон 5 - 12 каналов ТЧ

Так как -14,3дБ>-24,2дБ, -16,6дБ>-23,3дБ, то оба интервала считаются пригодными.

Запас уровня ВЧ радиосигнала на i-м интервале рассчитывается по формуле q_i = q₀ + W_{р i}, где q₀, дБ, - величина запаса уровня ВЧ радиосигнала на i-м интервале при отсутствии влияния рельефа местности (в свободном пространстве) и W_{р i}, дБ, - рассчитанная для данного интервала величина ослабления радиоволн рельефом местности.

Величина , дБ, определяется для конкретного типа РРС по соответствующему графику на рис. 6 для известной протяженности интервала Ri.

График для определения запаса уровня ВЧ радиосигнала без учета влияния рельефа местности (в свободном пространстве)

- Р-419;

=34,5

=33

(Для интервала №1)

(Для интервала №2)

Нормы на величины интегральных (не взвешенных) шумов в каналах ТЧ в точке с уровнем +4,35 дБм (+0,5 Нпм) радиорелейных линий типа Р-415, Р-409, Р-419 в зависимости от числа интервалов

2.     
Аналитический расчет РРЛ

Исходные данные:

. Тип РРЛ -480;

. Число каналов: N_k=12;

. Диапазон используемых частот: 480-645 МГц;

. Энергетические параметры:

- мощность передатчика =6 Вт;

ослабление радиоволн в фидере соответственно = -6 дБ;

коэффициенты усиления антенн =14,5 дБ;

- коэффициент шума приемника П_ш=10дБ;

. Полоса пропускания тракта ПЧ = Δf пч=1,6 МГц;

. Среднее расстояние на интервале R = 23 км;

. Максимальное расчетное число интервалов в линии полно протяженности М=2.

. Требования к качеству связи: а_ш= 35 дБ,

2.1 Расчёт интервалов

А. Расчёт медианного ослабления на интервалах РРЛ :

Расчёт сводится к определению ослабления радиоволн в свободном

пространстве  и ослабления, вносимого рельефом местности .

Величина ослабления радиоволн в свободном пространстве  определяется выражением:

-й интервал

-ой интервал

Расчёт ослабления радиоволн на интервалах с одним препятствиям производится в следующем порядке:

; ; ;

μ - параметр клиновидности препятствия:

;

2-oй интервал

; ; ;

μ - параметр клиновидности препятствия:

;

станция сигнал мощность многоканальный

- определяется по графику

Б. Расчёт мощности сигнала на входе приёмника

1-ый интервал

,

2-oй интервал

где

- мощность передатчика на выходе фидера передающей антенны, дБ / Вт;

- ослабление радиоволн в фидере соответственно передающей и приёмной антенн, дБ;

- коэффициенты усиления антенн соответственно передающей и приёмной, дБ;

 - медианное ослабление радиоволн без учёта их ослабления на замирания при распространении между антеннами интервала, дБ.

В. Расчёт запаса уровня ВЧ сигнала:

Определение запаса уровня q_i производится в соответствии с формулой:

,

где

- медианная мощность на входе приёмника;

- реальная чувствительность приёмника.

1-й интервал

2-oй интервал

Определение надёжности связи на интервале производится по полученным значениям по графикам

Вывод о пригодности РРЛ делается на основании сравнения полученной потери надёжности на каждом интервале РРЛ  с допустимой потерей надёжности на интервалах РРЛ . Если , то интервал считается пригодным для обеспечения связи с заданным качеством.

Так как для 1-го интервала: то по рис.

А для 2-го интервала:

то по рис. 8

Рассчитываемая величина потери надёжности на i-м интервале меньше допустимой её величины

Следовательно, на данном интервале связь может быть обеспечена с требуемым качеством.

Заключение

В результате выполнения данной работы был произведен расчет многоканальной радиорелейной линии связи. Расчет работы производился двумя способами: аналитическим методом и по номограммам. При этом результаты вычислений практически одинаковы. Отличие результатов связано с различной величиной погрешности вычислений. Аналитический метод расчета дает меньшую погрешность, но при этом увеличивается время расчета РРЛ. По номограммам - большая погрешность, но требуется меньшее время расчета, а это, в свою очередь, определяет такое основное требование к управлению, как оперативность, поэтому этот метод является основным при планировании радиорелейных линий связи.

РРЛ состоит из двух интервалов. Но оба интервала одинаковы. В результате анализа построенного чертежа профиля местности видно, что оба - полузакрытые.

При выполнении указанных ограничений обеспечивается запас уровня ВЧ сигнала и, соответственно, величина надежности связи.

Проверка пригодности выбранных по топографической карте позиций РРС и интервалов линий для обеспечения связи с необходимым качеством осуществлялась проверкой условия пригодности W_{p i} ≥ W_{p_доп i}. В обоих случаях значения величин ослабления радиоволн рельефом местности W_pi, дБ больше допустимое значениями W_{p_доп i}, дБ. Т.е. оба интервала пригодны, что в дальнейшем подтверждено аналитическим расчетом.

Литература

1.     Планирование развертывания и эксплуатации радиорелейных и тропосферных линий: Учеб. пособие по дисциплине «Узлы связи» Касанин С.Н. - Мн: БГУИР, 2006 г.

2.      Военные системы радиорелейной и тропосферной связи/ под ред. А. П. Родимова. - Л.: ВАС, 1984.

.        Теория электрической связи/ под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 1999.

.        Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗОВ/ под ред. И.Н. Бронштейна. - М.: 1957 г.

.        Военные системы радиорелейной и тропосферной связи/ Волков Е. А., Куликов В. В., Булыч В. И., Игнатов В. В.: Под ред. Е. А. Волкова. - ВАС, 1982.