Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Шум-факгор усилителя равен 4 дБ, ширина полосы — 500 кГц, а входное сопротивле- ние — 50 Ом. Вычислите напряжение входного сигнала, необходимое для получения на выходе 5ХК = 1 при присоединении усилителя к источнику сигнала с сопротивлением 50 Ом при температуре 290 К. Рассмотрим систему связи, имеющую следуюшую спецификацию: частота передачи— 3 ГГц, схема модуляции — ВР5К, вероятность появления ошибочного бита — 10 ', ско- рость передачи данных — 100 бит/с, энергетический резерв линии — 3 дБ, Е18Р— 100 Вт, усиление принимающей антенны — 10 дБ, расстояние между передатчиком и приемником — 40000 км.
Потерями в линии ме:кду принимающей антенной и приемни- ком можно пренебречь. а) Вычислите максимальную допустимую спектральную плотность мощности шума (в Вт/Гц) относительно входа приемника, б) Чему равна максимально допустимая эффективная шумовая температура (в К) для приемника, если температура антенны равна 290 Ку в) Чему (в дБ) равен максимальный допустимый шум-фактор для приемника? Шум-фактор предварительного усилителя приемника равен 13 дБ, усиление равно 60 дБ, а ширина полосы — 2 МГц.
Температура антенны — 490 К, мощность входного сигнала— 10 'з Вт. а) Найдите эффективную температуру (в К) предварительного усилителя. б) Найдите температуру системы (в К), в) Найдите выходное 5Хк (в дБ). Дан приемник со следующими параметрами: усиление — 50дБ, шум-фактор — 10 дБ, ширина полосы — 500 МГц, мошность входного сигнала — 50 х 10 " Вт, температура ис- точника Т„' — 10 К, потери в линии — 0 дБ. Между антенной и приемником нужно вве- сти предварительный усилитель, который должен иметь усиление 20 дБ и ширину полосы 500 МГц. Найдите шум-факгор предварительного усилителя, получаемый при улучшении общесистемного ЯХК на 10 дБ. Найдите максимально допустимую эффективную температуру системы Тз', необходимую дая закрытие г минимальными требованиями определенного канала с вероятностью битовой ошибки 10' при скорости передачи данных К = 10 Кбит/с.
Канал имеет следующие параметры: частота передачи — 12 ГГц, Е1КР— 10 дБВт, усиление принимающей антенны — 0 дБ, тип модуляции — кодировка ВРБК с некогерентным детектированием, другие потери — 0 дБ, расстояние между передатчиком и приемником — 100 км. Рассмотрим приемник, сделанный из следуюших трех каскадов: входной каскад — это предварительный усилитель с усилением 20 дБ и шум-фактором 6 дБ; второй каскад — сеть с потерями 3 дБ; выходной каскад — усилитель с усилением 60 дБ и шум-фактором 16 дБ.
а) Найдите общий шум-фактор всего приемника. б) Повторите и. а для приемника без первого каскада. а) Найдите эффективную шумовую температуру Т„' приемника, состоящего из трех последовательно соединенных усиливающих касавдов с коэффициеишми усиления 10, 16 и 20 дБ и эффективными шумовыми температурами 1800, 2700 и 4800 К 328 Глава б. Анализ канапасвяэи б) Каким должно быль усиление первого каскада, чтобы вклад в Тл' других каскадов снизился до 10% ат вклада первого каскада? 5.И.
Эффективная температура многокаскадного приемника должна быль равна 300 К. Пусть эффективная температура и коэффициенты усиления каскадов 2-4 равны, соответственно, Тг" = 600 К, Тг' = Тге= 2000 К, бг = 13 дБ, ггг= 04 = 20дБ. а) Вычислите усиление бг первого каскада при Т,'= 200, 230, 265, 290, 295 и 300 К. б) Изобразите компромиссные соотношения С~ и Т,'. в) Почему (относительна вклада в эффективную температуру приемника) можно пренебречь всеми каскадами по сравнению с четвертым? г] Какая область компромиссов мехшу Т; и 01 (с практической инженерной точки зрения) заслуживает рассмотрении? 5.13. Приемник состоит из предварительного усилителя, за которым следуют множественные усиливающие каскады.
Общая эффективная температура всех усиливающих каскадов равна 1000 К относительно выхода предварительного усилителя. а) Вычислите эффективную шумовую температуру приемника относительно входа предварительного фильтра дяя однокаскадного предварительного усилителя с шумовой температурой 400 К и коэффициентами усиления 3, 6, 10, 16 и 20 дБ. б) Повторите и, а для двухкаскадного предварительного усилителя с шумом 400 К на каскад и коэффициентами усиления 3, 6, 10 и 13 дБ на каскад. в) Изобразите зависимость эффективной температуры приемника от коэффициента усиления первого каскада для пп.
а и б. 5,М. а) В уравнении (5.42) показан шум-фактор сети, состоящей из линии с потерями, за которой следует усилитель. Выведите выражение для шум-фактора последовательного соединения таех таких сетей. б) Рассмотрим сеть, составленную из усилителя, за которым слелует линия с потерями.
Выведите общее выражение для шум-фактора паследоввгельнага саегшнеши трех таких сетей. в) Приемник составлен из последовательного соединения принимающей антенны с температурой Тл — — 1160 К, линии с потерями 1 с Л1 = 6 дБ, усилителя 1 с шум-фактором Е, = 3 дБ и усилением 13 дБ, линии с патерами 2 с (а = 10 дБ и усилителя 2 с шумфактором Тг = 6 дБ и коэффициентом усиления Ог = 10дБ. Мощность входного сигнала равна 80 пнковатг (пВт), а ширина полосы сигнала — 0,25 ГГц.
Определите мошносп сигнала, шум-фактор и БХК во всех точках системы. 5.15. а) Усилитель с коэффициентом усиления 10 дБ и шум-фактором 3 дБ соединен непо- средственно с выходом принимающей антенны (без линии с потерями между ними). За усилителем следует линия с коэффициентом потерь 1О дБ. Пусть мощность входного сигнала равна 10 пВт, температура антенны — 290 К, а ширина полосы сигнала — 0,25 ГГц. Найлите БХК в усилителе, на его выходе и вне линии с потерями. б) Повторите п. а лля антенны с температурой 1450 К.
5.16. Приемник с коэффициентом усиления 80 дБ и эффективной шумовой температурой 3000 К соединяется с антенной, шумовая температура которой равна 600 К. а) Определите номинальную мощность шума, поступающего от источника в полосу 40 МГц. б) Найлите мощность шума приемника относительно входа приемника. в) Найдите мощность выходного шума приемника в полосе 40 МГц. 5.1?. Антенна ориентирована так, что ее шумовая температура равна 50 К Она соединена с предва- рительным усилителем, шум-фактором 2 дБ и номинальным усилением 30 дБ в эффективной паласе 20 МГц.
Мощность сигнала на входе предварительнога усилителя равна 1Оа Вт. а) Определите эффективную шумовую температуру предварительного усилителя. 5.9. Резюме 327 б) Найдите 8)ЧВ вне предварительного усилителя. 5.18. Приемник с шум-фактором 13 дБ соединен с антенной с помощью 75 футов линии передачи, имеющей сопротивление 300 Ом и потери 3 дБ на 100 футов. а) Вычислите общий шум-фактор линии и приемника, б) Между линией и приемником внесен предварительный усилитель (усиление — 20 дБ, шум-фактор — 3 дБ). Определите общий шум-фактор линии, предварительного усилителя и приемника. в) Вычислите общий шум-фактор, если предварительный усилитель вставлен между антенной и линией передачи. 5.19. Система спузниковой связи использует передатчик, дающий 20 Вт мощности на несущей частоте 8 ГГц, которая подается на параболическую антенну диаметром 2 фута.
Расстояние к принимающей наземной станции равно 20 000 морских миль (37 072 км). Принимающая система использует 8-фуговую параболическую антенну, а ее шумовая температура равна 100 К Пусть эффективность антенны равна 0,55. Случайные потери равны 2 дБ. а) Вычислите максимальную скорость передачи данных, если используется дифференциальная когерентная модуляция РБК (ОРБК), а вероятность битовой ошибки не превышает!О з б) Повторите п, а, предполагая, что передача на наземную станцию ведется на не- сушей 2 ГГц: 5.20. Пусть автоматический космический аппарат с несущей 2 ГГц и транспондером 10 Вт работает в непосредственной близости от Сатурна (расстояние 7,9 х 10' миль от Земли).
Размер антенны принимающей наземной станции равен 75 футов, шумовая температура системы — 20 К Вычислите граничный размер антенны космического аппарата, необходимой двя закрытия канала со скоростью передачи 100 бит/с. Пуси требуемое отношение Ег)йа — 10 дБ„а случайные потери не превышают 3 дБ. Эффективность каждой ыпенны считать равной 0,55. 5.21. а) Имеем входной каскад приемника со следующими параметрами: усиление — 60 дБ, ширина полосы — 500 МГц, шум-факгор — б дБ, мощность входного сигнала = 6,4 х 10 " Вт, температура источника, ҄— 290 К, потери в линии — 0 дБ. Между антенной и приемником введен предварительный усилитель со следующим характеристиками: усиление — 10дБ, шум-факгор — 1 дБ.
Определите общий шум-фактор (в дБ). Каково при данной реализации было получено улучшение шум-факгора (в дБ)? б) Найлите (в дБ) улучшение параметра 8(яй на выходе, связанное с улучшением шумфактора. в) Повторите и, б для Тл = б000 К. Чему (в дБ) равно улучшение 8ХК на выходе? г) Повторите п. б для Тл' = 15 К. Чему (в дБ) равно улучшение 8ХК на выходе? д) Какой вывод можно сделать из ответов на предыдущие вопросы относительно влияния улучшения шум-фактора на улучшение параметра 8(чй на выходе? Ответ аргументируйте.
5.22. а) Испачьзуя данные параметры канала, найдите максимальный допустимый шум-факгор приемника. Применяется когерентная схема ВРБК с вероятностью битовой ошибки 10 ' при скорости передачи данных 10 Мбит/с. Чжтота передачи — 12 ГГц, мощность Е1ВР— 0 дБВт, диаметр принимающей антенны — 0,1 и (зффективносзь предполагаеггя равной 0,55), а температура антенны — 800 К Расстояние между передатчиком н приемником равно 1О км. Резерв равен 0 дБ; также предполагается отсуктвне непредвиденных лагерь. б) Если в условии п, а удвоить скорость передачи данных, то как это скажется на шумфакторе? в) Если в условии п, а удвоить диаметр антенны, то как это скажется на шум-факторе? 5.23.
а) Десять польювателей одновременно (используя схему Н)МА) получают доступ к нерегснеративному спугниковому ретранслятору с шириной полосы 50 МГц. Пуси мощность 328 Глава б. Анализ канала связи Е(пр каждого пользователя равна 10 дБВт, А, = 0„//ч/„= -140 дБ. Чему равна общая мощность Рг, полученная приемником спутника? б) Пусть шумовая температура спутника равна 2000 К. Чему равно значение шума спутника (в Вт) относительно входа цриемника? в) Чему равно отношение 5(чй в канале "земля-спутник" для каждого пользовательского сигналят г) Пусть спутник получает одинаковые мощности от всех пользователей. Чему равна доля Е!ВР спутника, выделяемая каждому из 10 полыовательских сигналов? Если мощность Е1КР канала "спутник-земля" равна 1000 Вт, какая мощность (в Вт) на одного пользователя приходится в этом канале? д) Какую мощность выделяет спутник для ретрансляции шума канала "земля-спутник"? е) Каким каналом ограничена система? Ответ аргументируйте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
