ОКП_и_МРЭС_Лаб_2 (1084963)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ,

ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ОСНОВЫ

КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

И МОДЕЛИРОВАНИЯ РЭС

Лабораторная работа «Расчёт линии радиосвязи

«наземный пункт – космический аппарат»

1. Цель работы

1.) Изучение методики расчета бюджета мощности космической линии радиосвязи.

2.) Знакомство с простыми вычислениями в MathCAD.

1. Основные определения и формулы

1. Зависимость мощности принимаемого сигнала от расстояния до передатчика

Радиоволна, излученная не направленной антенной передатчика, распространяется во все стороны пространства и имеет сферический фронт. При этом энергия волны равномерно распределяется по площади поверхности сферы и, следовательно, плотность энергии волны убывает с расстоянием прямо пропорционально увеличению площади поверхности сферы (S_сферы=4πR², где R – радиус сферы). Мощность, заключённая в некотором секторе сферического фронта определяется по формуле:

, [Вт] или , [дБ Вт],

где P_прд – мощность передатчика в Вт, S_апрм – площадь сектора (эффективная площадь приемной антенны в метрах), R- протяженность радиолинии в метрах.

График зависимости мощности принимаемого сигнала от расстояния показан на рис.1.1.

Динамический диапазон – отношение максимального уровня сигнала к минимальному – важный параметр, характеризующий возможности приёмного устройства. При полёте, например к Луне (расстояние от Земли 384 000 км), для поддержания постоянной радиосвязи с момента выхода на орбиту Земли высотой 500 км, динамический диапазон приёмника должен быть порядка 80 дБ.

1. Влияние атмосферы

При распространении электромагнитных волн в среде происходит их рассеяние и затухание. Космическое пространство, с достаточной для радиосвязи точностью, можно считать вакуумом и учитывать только потери в атмосфере.

В общем случае потери в атмосфере зависят от маршрута распространения радиоволны (длинны пути), от состояния атмосферы (погодных условий) и от частоты радиосвязи. Для количественного учёта атмосферных потерь вводят соответствующий коэффициент (β), определяемый экспериментально или по эмпирическим формулам и равный отношению мощности радиосигнала прошедшего через атмосферу к мощности сигнала излученной антенной:

, [раз] или , [дБ].

1. Коэффициент усиления антенны

Антенна, как пассивный элемент электрической цепи, не способна усиливать сигнал.

Из пункта 1 видно, что излучать мощность передатчика во все стороны очень невыгодно. Поэтому целесообразно использовать направленные антенны, передающие сигнал точно на приёмник.

Коэффициентом усиления антенны (другое название коэффициент направленного действия) называется величина, характеризующая направленные свойства антенны и показывающая во сколько раз данная антенна имеет более узкую диаграмму направленности чем абсолютно не направленная антенна (диаграмма направленности 360^о).

Рассчитать коэффициент усиления антенны (в разах) можно по формулам:

или ,

где θ – ширина диаграммы направленности в градусах, S_a – эффективная площадь антенны в м², λ – рабочая длинна волны, м. Видно, что использование более высокой частоты радиосвязи позволяет уменьшить площадь антенны, а значит уменьшить её массу и габариты, что очень важно на космическом аппарате.

Взяв десять логарифмов десятичных от коэффициента усиления антенны, выраженного в разах, получим коэффициент усиления антенны в децибелах.

1. Отношение сигнал/шум

Работа оконечного оборудования возможна при определённом отношении сигнал/шум на выходе радиоприёмника. Минимальный уровень сигнала на входе приёмника, при котором обеспечивается требуемое отношение сигнал/шум на его выходе, называется чувствительностью приемника.

О факторах, влияющих на мощность полезного сигнала, мы говорили выше. Шум имеет две составляющие: шум линии связи и собственные шумы радиоприёмника. Шумы линии связи – это радиоволны излучаемые радиопередатчиками других систем (связи, радионавигации, постановки помех), шумы индустриального и естественного происхождения. Собственные шумы приёмника обусловлены схемотехникой и применяемыми радиоэлементами.

Для количественной оценки шумов обычно задаётся эквивалентная шумовая температура – температура, в градусах Кельвина, до которой следует нагреть эквивалентное сопротивление источника шума, чтобы спектральная плотность мощности шума (g_ш) на его выходе совпадала с рассчитанной по формуле:

g_ш=k∙T_ш, [Вт/Гц],

где k=1,38∙10^-23 Вт/К∙Гц – постоянная Больцмана, Т_ш – эквивалентная шумовая температура, К.

Мощность шумов прямо пропорциональна полосе пропускания приемника (Δf) :

Р_шпрм= g_ш∙Δf, [Вт].

Полоса пропускания, в свою очередь, должна быть чуть больше (с некоторым запасом на расстройку и нестабильность) ширины спектра полезного сигнала.

Зная требуемое отношение сигнал/шум (С_тр) и эквивалентную мощность шумов пересчитанную ко входу приёмника (Р_шпрм) можно определить чувствительность приёмника:

Р_прм= С_тр∙ Р_шпрм , [Вт], Р_прм= 10∙log(С_тр∙k∙T_ш∙Δf), [дБ Вт].

2

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лабораторной работы