Расчет высот антенн полукомплектов РРС

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Цифровые системы радиорелейной связи»

Студенту: группы 24 Т______________________________________________________________

Дата выдачи: 15 сентября 2015г. Срок сдачи: 8 декабря 2015г.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1) Тип оборудования МИК-РЛ8;

2) Вид модуляции;

3) Чувствительность приемного устройства по системе СИНАД, =-117дБВт;

4) Мощность передатчика, = -10дБВт;

5) Скорость передачи информации;

6) Коэффициенты усиления антенн, 33дБ, 38дБ;

7) Длина интервала, 23км;

8) Профиль фактических высот поверхности на интервале.

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ

В результате выполнения работы студент представляет следующие иллюстрации:

схему соединения оборудования;

схему профиля пролёта;

диаграмма уровней сигнала на пролете.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Расчет условного профиля интервала и определение высот антенн полукомплектов РРС.

2. Расчет мощности сигнала на входе приемников РРС.

3. Расчет диаграммы изменения мощности сигнала на пролете.

ОФОРМЛЕНИЕ РАБОТЫ

Пояснительная записка должна состоять из задания, реферата, содержания, расчетной части, списка использованных источников, иллюстраций. Объем записки: 15 – 30 с. Текст записки выполняется на одной стороне стандартных листов (формат А4). Не допускаются сокращения слов. Формулы выполняются в буквенном обозначении с расшифровкой смыслового и обоснованием числового значений входящих величин, далее подставляются числа и определяются результаты. Схемы и характеристики располагаются в пояснительной записке сразу после ссылки на них. Работа выполняется в соответствии со стандартом предприятия «СТП ОмГУПС–2005».

Руководитель работы

Реферат

УДК 671.31

 

Курсовая работа содержит 17 страниц, 2 рисунка, 6 таблиц, 4 источника.

 

Цифровые системы радиорелейной связи, канал радиосвязи, профиль пролета, расчет радиолинии, радиорелейная вставка, системы связи, диаграмма уровней сигнала, информационный поток, зона Френеля.

 

Расчетно-пояснительная записка содержит проект радиорелейной вставки на заданном участке профиля. Описано оборудование МИК-РЛ8. Рассчитан нулевой уровень, радиус зоны Френеля для критической высоты пролета, определены высоты антенн. Был построен профиль пролета в масштабе с указанием антенн. Рассчитаны мощности сигналов на входе приемника и сигнала, принимаемого на пролете, построена диаграмма уровней сигнала на участке.

Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе MicrosoftWord 13, а также с использованием графического редактора MicrosoftVisio 13. Расчеты были произведены в редакторе MicrosoftExcel 13 и МathCAD 14.

 

Содержание

Введение. 5

1 Исходные данные. 6

2 Описание оборудования. 7

3 Расчетная часть. 10

3.1 Расчет высот антенн полукомплектов РРС.. 10

3.2 Расчет мощности сигнала на входе приемников. 12

3.3 Расчет мощности принимаемого сигнала на пролете. 14

Заключение. 16

Библиографический список. 17

 

 

Введение

Одним из основных видов современной связи являются Цифровые радиорелейные линии (ЦРРЛ), которые используются для передачи любых видов сообщений.

ЦРРЛ стали важной составной частью цифровых сетей электросвязи – ведомственных, корпоративных региональных, национальных и даже международных, поскольку имеют следующие преимущества.

Возможность быстрой установки оборудования при небольших капитальных затратах (малые габариты и масса радиорелейных систем позволяют размещать их, используя уже имеющиеся помещения, опоры и всю инфраструктуру сооружений).

1. Экономически выгодная, а иногда и единственная, возможность организации многоканальной связи на участках местности со сложным рельефом (лес, горы, реки).

2. Эффективность развертывания разветвленных цифровых сетей в больших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком дорога или невозможна.

3. Высокое качество передачи информации по РРЛ.

4. Возможность применения для аварийного восстановления связи в случае бедствий, при спасательных операциях.

В данной курсовой работе необходимо организовать цифровую радиорелейную вставку на интервале с заданным профилем.

Учебно-методическое пособие содержит три основных раздела:

-варианты исходных данных для расчёта,

-перечень и описание основных технических параметров радиорелейного оборудования,

-методические указания по расчетам профиля интервала, высоты антенн, необходимого уровня принимаемого сигнала для различных показателей качества, диаграммы уровней сигнала в различных точках радиолинии.

 

Исходные данные

Для каждого варианта расчета индивидуальными являются длина интервала, характер профиля и рабочая полоса частот. На рисунке 1 показан пример профиля радиорелейного интервала. Вариант задания приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные для выполнения задания

Номер варианта	Длина интервала, км	Высота, м на расстоянии, км
2,6	11,2	14,4	19,9	27,6	32,4	36,0	s-КАМ

Описание оборудования

Радиорелейная аппаратура МИК-РЛ8 предназначена для организации зоновых, местных и технологических систем связи и передачи данных в диапазоне 7,9 – 8,4 ГГц. Указанная аппаратура обладает высокой гибкостью и обеспечивает построение как однопролетных, так и многопролетных радиорелейных линий (РРЛ) с произвольной топологией сети, со скоростями передачи цифровых потоков 2,048; 8,448 и 34,368 Мбит/с. Разработанная АО «НПФ «Микран», аппаратура входит в унифицированную цифровую радиорелейную систему нового поколения диапазона 8 – 40 ГГц. Основные технические характеристики МИК-РЛ8 приведены в таблице 2 и 3.

Таблица 2 – Основные технические характеристики линии

Фирма	Тип РРС	Диапазон частот, ГГц	Пропускная способность	Цифровые сервисные каналы, Кбит/с	Число пролетов РРЛ, охваченных ТУ-ТС
Микран	МИК-РЛ8	7.9 -8.4	Е1, Е2, Е3	4х64	>16

Таблица 3 – Основные технические характеристики оборудования

	Характеристики ODU (1+1)	Напряжение сети, В	Энергопот­ребление РРС для Е2(1+0), Вт
Тип РРС	Мин. разнос стволов, МГц	Возможность перестройки частот РРЛ	Масса, кг	Рабочая температура, °С
МИК-РЛ8	3,5	да	12, 22	-50…+50	+ 39… + 72	10/15

Состав радиорелейной аппаратуры МИК-РЛ может варьироваться в широких пределах в зависимости от ее назначения и конфигурации системы. Аппаратура подразделяется на выносное (ODU) и внутреннее оборудование (IDU). Для многопролетных систем дополнительно необходима система телеуправления и телесигнализации (ТУ ТС).

В состав выносного оборудования входят антенное устройство (АУ), одно или два приемопередающих устройства (ППУ) и соединительные кабели.

Антенные устройства позволяют осуществлять прием/передачу одновременно в двух ортогональных линейных поляризациях. Высокочастотным интерфейсом АУ является коаксиальный разъем с сечением 7/3.05 мм. В диапазоне 7.9 – 8.4 ГГц используются двухзеркальные антенные системы с диаметром зеркала 1 и 0,6 м, что позволяет осуществить заднее размещение приемопередающего устройства. Антенна с диаметром 1 м выполнена по схеме Кассегрена, а антенна с диаметром 0,6 м представляет собой антенну со смещенной фокальной плоскостью (типа АДЭ). Простой и надежный механизм позволяет производить юстировку антенного устройства по углу места и азимуту. Для антенны с диаметром зеркала 0,6 м имеется вариант поставки с радиопрозрачным обтекателем.

Приемопередающие устройства во всех диапазонах частот имеют одинаковую структуру и выполняют функции усиления, преобразования, модуляции и демодуляции сигнала. Кроме того, в ППУ производятся скремблирование и регенерация цифрового сигнала, компенсация потерь в кабеле, шлейфование по высокой частоте и цифровому сигналу. Микропроцессорная система телеметрии и управления ППУ обеспечивает диагностику всех основных элементов ППУ, управление шлейфами и установкой частот гетеродинов приемника и передатчика (для ППУ с синтезатором частоты). Высокочастотным интерфейсом ППУ является коаксиальный разъем сечением 7/3,05 мм (тип N). Входящим и исходящим сигналами ППУ являются групповые потоки в коде HDB3. ППУ выполняются в нескольких модификациях: по частотному диапазону, информационным скоростям передачи сигнала, выходной мощности передатчика и сервисным функциям. Низшей моделью является ППУ с фиксированной установкой частоты гетеродинов, отсутствием дополнительных сервисных каналов.

ППУ соединен с внутренним оборудованием одним соединительным кабелем, представляющим собой две скрученные пары с волновым сопротивлением 120 Ом. Кроме основных цифровых потоков по кабелю подаются питание ППУ и сигналы телеметрии. При информационных потоках Е1 и Е2 используется кабель типа КСПП максимальной длиной 300 м. При потоке Е3 применена скрученная пара, относящаяся по условиям эксплуатации (UTP5) к пятой категории, максимальная длина кабеля – 100 м. Состав внутреннего оборудования базовой станции (БС) определяется конфигурацией системы и зависит в первую очередь от наличия дополнительных сервисных каналов. В случае отсутствия дополнительных сервисных каналов внутреннее оборудование состоит из блока управления контроля и сигнализации БУКС-03 и, при необходимости, мультиплексора МЦП-12 или МЦП-13. Аппаратура позволяет строить как однопролетные, так и многопролетные радиорелейные линии, однако организация системы телесигнализации и телеуправления станции, канала служебной связи осуществляется с помощью аппаратуры группообразования (ИКМ). Кроме того, при использовании мультиплексоров МЦП-13 представляется возможность организации сквозного канала со стыком RS-232. При выборе варианта оборудования с дополнительными сервисными каналами кроме основного потока с пропускной способностью 8,448 или 34,368 Мбит/с передаются восемь цифровых каналов с пропускной способностью 64 кбит/с.

В этом случае в базовый комплект внутреннего оборудования входят:

1) БУКС-04;

2) мультиплексор и демультиплексор разделения/объединения, вторичных (Е2) или третичных (Е3) цифровых потоков и дополнительных сервисных каналов;

3) блок управления, контроля и сигнализации (БУКС);

4) система телеуправления, контроля и сигнализации (ТУТС);

5) преобразователь питания (внутреннего оборудования).

Кроме того, в состав внутреннего оборудования могут входить мультиплексоры вторичных (Е2) или третичных (Е3) цифровых потоков PDH и дополнительные каналы с различными стыками.

При этом два из восьми дополнительных сервисных каналов используются для передачи служебной информации: цифровой канал служебной связи, сигналы телесигнализации и телеуправления, специальные сигналы разделения потоков, низкоскоростные дискретные каналы. Остальные каналы представляют собой транспортную среду, на базе которой возможны построение корпоративных сетей связи и организация передачи данных с различными интерфейсами. Конфигурация использования дополнительных каналов произвольная и может быть изменена в процессе эксплуатации РРЛ. Возможность поэтапного наращивания пропускной способности обеспечивает гибкость в выборе оборудования и снижение начальных затрат на его приобретение.

Внутреннее оборудование исполнено по стандарту «Евромеханика-19» в виде модульных 1U кассет К-1, в которые устанавливаются все блоки.

Расчетная часть

Расчет высот антенн полукомплектов РРС

На условия распространения радиоволн существенное влияние оказывает характер местности, над которой они проходят. Учет рельефа местности при расчете и проектировании РРЛ производится с помощью профилей пролетов линии. Профиль пролета отображает вертикальный разрез местности со всеми высотными отметками, включая строения, лес и реки. Вычерчивание профиля пролета производится с помощью топографических карт. Для удобства при построении профилей используется параболический масштаб, в котором все высоты откладываются по оси ординат, а расстояния – по оси абсцисс. При таком построении линия, изображающая на профиле уровень моря, имеет вид параболы:

, (3.1)

где – относительная координата заданной точки определения радиуса минимальной зоны Френеля;

– расстояние до текущей точки, км;

– длина пролета, 23 км;

– радиус Земли, = 6370 км.

Пример расчета нулевого уровня показан в таблице 4.

Пользуясь топографической картой, нанесем высотные отметки точек профиля относительно условного уровня на различных расстояниях и соединим их прямыми линиями.

Основным критерием для расчета высоты подвеса антенн на пролете является условие отсутствия экранировки препятствиями минимальной зоны Френеля при субрефракции радиоволн.

Радиус минимальной зоны Френеля в любой точке пролета может быть определен по формуле:

, (3.2)

где – рабочая длина волны, м.

Просвет на пролете H ()(расстояние между линией, соединяющей центры антенн, и наивысшей точкой профиля) должен быть не менее , тогда напряженность поля в точке приема будет равна напряженности поля при распространении радиоволн в свободном пространстве [3].

Известно, что просвет с учетом рефракции определяется по соотношению:

, (3.3)

где – просвет в отсутствие рефракции, м;

Примем для интервала

H (0) = H₀. (3.4)

– приращение просвета за счет рефракции можно определить по следующей формуле:

. (3.5)

Из профиля пролета определим наивысшую точку рельефа (критическую точку) и ее координату .

Рассчитываем относительную координату критической точки:

К = R_i / R ₀, (3.6)

Для климатического района прохождения трассы проектируемой РРЛ выбираем среднее значение вертикального градиента и стандартное отклонение δ:

1/м; 1/м.

Рассчитаем радиус минимальной зоны Френеля H₀ по формуле (3.2).

Определим приращение просвета за счет рефракции в соответствии с формулой 3.5.

Находим просвет H () по выражению (3.3).

Значения высоты подвеса антенн и получаем графическим методом, откладывая величину вверх от критической точки профиля и соединяя антенны прямой линией, при этом высоту подвеса антенн целесообразно выбирать примерно одинаковой. h₁ =20 м, h₂ =21 м.

Приведем пример расчета.

Таблица 4 – Расчет условного нулевого уровня

, км	2,6	11,2	14,4	19,9
y, м	4,163	10,374	9,721	4,842
К	0,113	0,487	0,626	0,865
	5,397	8,531	8,258	5,831
	0,795	1,982	1,858	0,927
	6,192	10,513	10,116	6,758