Цифровая система радиосвязи включает в себя следующие устройства:
· радиопередатчик, формирующий радиоимпульсы мощностью 
и длительностью 
на частоте 
, подключённый к передающей антенне с коэффициентом усиления 
;
· радиоприёмник с коэффициентом шума 
и рабочей температурой 
, подключённый к приёмной антенне с коэффициентом усиления 
.
Необходимо:
· рассчитать мощность сигнала на входе приёмника в системе радиосвязи по исходным данным (таблица 1) при изменении дальности действия системы от 
до 
;
· рассчитать мощность шума и отношение сигнал/шум на входе приёмника системы радиосвязи в указанном диапазоне дальностей действия. Построить графические зависимости мощности сигнала и отношения сигнал/шум на входе приёмника от дальности связи;
· рассчитать максимальную дальность действия системы радиосвязи, при которой отношение сигнал/шум по мощности на входе приёмника будет не менее заданного значения 
, обеспечивающего нормальную работоспособность системы;
· провести анализ полученных результатов. Определить диапазоны дальности действия, в которых система радиосвязи работоспособна, работает со “сбоями” и неработоспособна. Сделать подробные выводы.
Исходные данные:
, Вт=0,56
, мкс=0,67
=7.0
, ГГц=2.7
=9.7
, дБ=5.6
, дБ=11.3
, км=8
, км=83
, К=307
Назначение любой системы радиосвязи ― передача сообщений от источника к получателю, которая осуществляется в три этапа:
· преобразование сообщения в электрический сигнал;
· передача сигнала по каналу радиосвязи;
· преобразование полученного электрического сигнала в сообщение.
Канал радиосвязи включает в себя передатчик, передающую антенну, среду распространения радиоволн, приемную антенну и приёмник (рисунок 1).
|
|
Рисунок 1 ― Структурная схема системы связи
При применении направленной антенны с коэффициентом усиления плотность потока мощности на дальности 
в направлении излучения составит
. (1.2)
|
1-я точка 8км
|
2-я точка 83км
|
1-я промежуточная точка 23км
|
2-я промежуточная точка 38км
|
3-я промежуточная точка 53км
|
4-я промежуточная точка 68км
|
5-я промежуточная точка 79960м
| Справочная информация | Эффективная площадь приёмной антенны — коэффициент, имеющий размерность площади и равный отношению мощности, отдаваемой антенной в приёмник, к величине вектора плотности потока мощности (вектора Пойнтинга) падающей электромагнитной волны
 .
|
Эффективная площадь антенны и её коэффициент усиления связаны между собой приближенным соотношением
, (1.4)
где 
― длина волны, в метрах;
м/с ― скорость света в свободном пространстве;
― частота радиосигнала в системе связи (Гц).
|
| Справочная информация | Коэффициент усиления направленной антенны показывает выигрыш по мощности, обеспечиваемый данной антенной по сравнению с изотропной (ненаправленной) антенной, с учетом потерь мощности в антенне. |
Для системы радиосвязи в свободном пространстве (без учета потерь в реальной атмосфере) при приёме сигналов на антенну с эффективной площадью 
мощность сигнала на входе приёмника определяется выражением
. (1.3)
|
1-я точка 8км
|
2-я точка 83км
|
1-я промежуточная точка 23км
|
|
|
2-я промежуточная точка 38км
|
3-я промежуточная точка 53км
|
4-я промежуточная точка 68км
|
5-я промежуточная точка 79960м
На входе приёмника радиосистемы, кроме полезного сигнала, всегда присутствуют шумы различного происхождения, которые затрудняют приём полезного сигнала. Для различных систем связи существуют различные минимально допустимые отношения сигнал/шум на входе приёмника 
, при сравнении с которым реального отношения сигнал/шум можно судить о работоспособности системы связи.
| Справочная информация | Отношением сигнал/шум называют отношение мощности сигнала к мощности шума на входе приёмника
 .
|
При отношении сигнал/шум на входе приёмника 
большем система связи работоспособна, при величине равной система будет работать со “сбоями”, если же отношение меньше, чем , то система связи становится неработоспособной.
|
1-я точка 8км
|
2-я точка 83км
|
1-я промежуточная точка 23км
|
2-я промежуточная точка 38км
|
3-я промежуточная точка 53км
|
4-я промежуточная точка 68км
|
5-я промежуточная точка 79960м
Наибольший практический интерес представляет учет тепловых шумов на входе приёмника, мощность которых оценивается выражением
, (1.5)
|
где 
― постоянная Больцмана (
Дж/К);
― коэффициент шума радиоприёмника;
― рабочая температура приёмника (К);
― ширина полосы пропускания приёмника (Гц).
Ширину полосы пропускания приёмника можно определить исходя из ширины спектра принимаемого радиосигнала
|
|
, (1.6)
|
где 
― длительность радиоимпульсов цифровой системы связи (с).
| Справочная информация | Согласно энергетического критерия, шириной спектра радиосигнала называют полосу частот, в которой сосредоточена основная часть энергии радиосигнала (до 90%). Для реальных систем радиосвязи с импульсными радиосигналами ширина спектра бесконечна, однако 90% энергии сигнала содержится в полосе частот , величина которой определяется выражением (1.6).
|
Расчет максимальной дальности радиосвязи:
|
Вывод:Оценив энергетические характеристики цифровой системы радиосвязи получаем Система будет работоспособна на дальности до 79,96км, на дальности 79,96км система работает со “сбоями” на дальности выше 79,96км система неработоспособна.