Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование (1987) (1152059), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Прииспользовании ЧРК-ЧМ это в основном шумы, аналогичные шумам ВЧ и труштовото трактов РРЛ. Отметим, что так как наприемной ЗС основное усиление сигнала сосредоточено на ПЧ,а на передающей ЗС мощный усилитель в большинстве случаевработает в односигнальном режиме, другие виды нелинейных шумов ЗС можно не учитывать. Эти шумы составляют обычно неболее 10% общей мощности шумов в многосигнальном и не более5% — в односигнальном режимах работы ЗС.Внешние шумы обусловлены воздействием сигналов другихсистем, работающих на совместной основе в выделенных полосахчастот. В первую очередь они определяются сигналами РРЛ идругих ССС или ССВ.
Эти шумы зависят от методов обработкисигналов, взаимного расположения и ориентации антенн взаимодействующих станций. Строго говоря, эти шумы зависят от энергетических параметров, которые в свою очередь связаны с уровнями полезного и мешающего сигналов. Однако существенноговлияния на энергетику внешние шумы не оказывают. Для некоторых наиболее распространенных случаев существуют ограничения влияния мешающих сигналов на качество связи. Обычномаксимально допустимое значение помех на выходе канала должно составлять не более 10% суммарной мощности шумов.
Болееподробно вопрос об учете воздействия мешающих сигналов рассмотрен в гл. 4.Поскольку «энергетические» шумы составляют больший процент, рассмотрим его составляющие подробнее.Тепловые шумы. Основным источником тепловых шумов научастках «(вверх» и «вниз» являются собственные тепловые шумыприемных устройств в целом, включающих антенны. При этомучет всех факторов, влияющих на данный вид шумов, обеспечивается с помощью суммарной эквивалентной шумовой температуры приемного устройства в целом, которая непосредственносвязана с добротностью G/T (§ 3.6).При работе ретранслятора в односигнальном режиме для участка «вверх» с учетом (3.11)[НЩЦ = Ра з с - £ p f + G/ Tc n + 228,6.116[В этом же случае для участка («вниз»Здесь Рэзс РэСп—ЭИИМ передающей ЗС и ретранслятора спутника соответственно, дБВт; G/T3C, G/Tcn —добротность прием*ной ЗС и приемной -части ретранслятора спутника соответственно, дБ/К; £Pt> L?i —потери в тракте распространения на участках «вверх» и «вниз», дБ.Отметим, что в односигнальном режиме в целях повышенияэффективности использования источников электропитания ретранслятора ЭИИМ передающей ЗС выбирается таким образом, чтобыЛБВ работала в режиме насыщения (см.
рис. 3.11).В М'НО'Гооигнальном режиме для уменьшения влияния нелинейности рабочая точка ЛБВ ретранслятора должна быть смещенав сторону линейного участка на Лр в х - Для этого требуется соответствующее снижение ЭИИМ передающей ЗС, которое приводитк ухудшению отношения несущая-шум на линии «вверх» по сравнению с односигнальным режимом.Таким образом, при работе ретранслятора в многосигнальномрежиме для участка «вверх»где Рнзс —' ЭИИМ -передающей ЗС, соответствующая точке насыщения ЛБВ ретранслятора, дБВт; ApBX — энергетические потери на линии «вверх» при многосигнальном режиме, дБ.В свою очередь смещение рабочей точки ЛБВ приводит к эквивалентному снижению выходной мощности /передатчика спутника (ом. рис.
3.11), что ухудшает отношение несущая-шум научастке «вниз».В 'результате в многосигнальном режиме для участка «вниз»ри = нсп—A/W—- М +G/T 3 C + 228,6,где Р н сп — ЭИИМ передатчика спутника в режиме насыщения,дБВт; Дрвых — энергетические потери на линии «вниз» при многосипнальном режиме, дБ.Итак, при многосигнальном режиме работы ЛБВ ретранслятоа на обоих участках спутниковой линии имеют место энергетические потери, которые приводят к ухудшению отношения несуая-шум за счет возрастания тепловых шумов.Нелинейные шумы ретранслятора. Нелинейные шумы ретранс-ятора обусловлены нелинейностью его передаточной характеристики и наличием АМ-ФМ преобразования в ЛБВ, используемой вкачестве мощного усилителя СВЧ на «шутнике.
Характерной особенностью данного вида шумов является их зависимость от загрузки ствола и от положения рабочей (точки на передаточнойхарактеристике ЛБВ. Заметим, что их практически можно не учитывать при односигнальном (режиме загрузки ствола ретранслятора.II?Имеется много методоврасчета мощностидопродуктов нелинейности,возникающих при работеЛБВ в многосигнальномрежиме[13, 14]. Приэтом для расчета должныбыть известны некоторыехарактеристики и параметры, измеренные в процессе экспериментальногоисследования конкретнойЛБВ.• 70Рис.
3.21. Зависимостьуровня нелинейныхшумов от загрузки ствола и энергетическихпотерь ретранслятораВ практических случаях обычно используютрезультирующие экспериментальные данные, характеризующиеуровеньпродуктов нелинейностидля какого-либо конкретного типа ЛБВ и режизагрузки. При этомм амапродуктыг'„,нелинейностиудобнорассматриватькак эквивалентный шум и характеризовать их уровень с помощьюотношения иесущая-шум в зависимости от (положения рабочейточки на передаточной характеристике ЛБВ. На рис.
3.21 длядвух вариантов загрузки приведены экспериментальные характеристики используемых на спутниках «Интелсат» ЛБВ французского производства. Нетрудно заметить, что отношение несущаяшум ухудшается при увеличении числа несущих в связи с увеличением загрузки, а при уменьшении энергетических потерь — всвязи с увеличением нелинейности вблизи точки насыщения. Отметим, что эти кривые достаточно типичны и могут использоватьсяв качестве ориентиров при расчетах и проектировании.Внутрисистемные шумы. В настоящее время широкое применение находит .многократное использование полос частот спутниковыми системами связи.
Это достигается с помощью разделениясигналов одинаковых частот в пространстве с (помощью узконаправленных антенн или по поляризации. Отмстим, что в практических случаях в условиях свободного пространства удается обеспечить развязку между ортогонально поляризованными сигналамиоколо 30 дБ как при линейной, так и при круговой поляризации.Б то же время развязка между (радиосигналами с линейной икруговой поляризацией составляет 3 дБ. При этом в /реальныхусловиях недостаточная пространственная развязка лучей антенн(или одной многолучевой антенны) и деполяризация в осадкахна частотах выше 8 ГГц приводит к снижению развязки междусигналами.
В результате в рамках одной системы возникают ме118шающие сигналы, воздействие которых можно свести к увеличению -шумов или уменьшению отношения несущая-шум, учитываемому составляющей (H/LUf)BC (рис. 3.20). Отметим, что в случаеоднократного использования полос частот эта составляющая должна отсутствовать, а параметр (H/UIf)BC можно считать бесконечнобольшим.РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЕ ВЛИЯНИЕ ШУМОВНА КАЧЕСТВО СВЯЗИРассмотренные выше причины ухудшения качества связи являются взаимонезависимыми, в связи с чем в линии происходитсложение мощностей всех видов шумов. При этом результирующее отношение несущая-шум можно определить из соотношенияI1+/т т I rjj1\Г~ITTI ЛWIiuf)HCnI U1(3.16>причемПри практических расчетах удобно использовать следующиесоотношения:для двух составляющих ~qX2—Щ\Л-Цг—10lg(Qi + Q2) и для трехсоставляющих <72з=^1 + Q2 + Qs—10lg(Q1Q2 + Q1Q3 +Q2Q3), где q t =\QВ качестве примера на рис.
3.22 для самого общего случаяприведены зависимости различных составляющих, а также результирующего значения несущая-шум от положения рабочейточки на•передаточной характеристике ЛБВ ретранслятора (см.рис. 3.11).В многосигнальном режимезависимость отношения несущаяшум на участке «вверх» носит линейно-нарастающийхарактер.Энергетический потенциал наэтом участке обычно бывает заметно выше, чем на участке«вниз». В свою очередь на линии«вниз» отношение несущая-шумувеличивается нелинейно, по мере приближения к точке насыщения ЛБВ (Др в х = 0 дБ). Практически зависимость отношения несущая-шум на линии «вниз» повторяет форму передаточной ха- терь ретранслятора119>рактеристики ЛБВ. Аналогичный вид носят зависимости, определяемые внутрисистемными и внешними шумами.
Это вызвано тем,что внутрисистемные и внешние шумы в значительной мере определяются отношением мощности полезного сигнала к мощности мешающего сигнала на входе приемника, которое растет по мере приближения к точке насыщения ЛБВ.Из рис. 3.22 видно, что для каждого конкретного случая имеетместо оптимальное положение рабочей точки, при котором достигается (максимальное значение результирующего отношения несущая-шум. В практических случаях оптимальное положение рабочей точки соответствует энергетическим потерям яа линии «вверх»,др вх = 3—16 дБ. При этом энергетические потери на линии «вниз»могут составлять 3—8 дБ [15].3.6. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЙРАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛНВлияние реальных условий на энергетику спутниковой линиисвязи проявляется )В увеличении потерь энергии радиоволн посравнению с потерями в свободном пространстве, что характеризуется дополнительными потерями Ьлоп в выражении (3.12) и вувеличении эквивалентной эффективной шумовой температурыприемной станции в целом по сравнению с идеальными условиями (идеальные антенна и волноводный тракт в свободном пространстве) .Потери энергии радиоволн в реальных условиях.
Дополнительные потери зависят от используемого диапазона частот и увеличиваются с уменьшением угла места e s , так как три малых црадиоволны проходят через большую толщу атмосферы. Дополнительные потери определяются ослаблением в спокойной атмосфере (в отсутствие осадков), ослаблением в осадках (в дождях), рефракцией радиоволн и поляризационными потерями.Ослабление в спокойной атмосфере определяется в основномпоглощением в кислороде и водяных парах тропосферы. Дополнительное затухание, обусловленное ослаблением в спокойной атMмосфере LaT , можно считать постоянным во времени и определять с помощью рис. 3.23. Нетрудно заметить, что L aTM оказывается заметным лишь на частотах более 15 ГГц, в связи с чем вполосах частот 14/11 ГГц И ниже можно считать ослабление Ьгшпренебрежимо малым.Ослабление в осадках определяется поглощением энергии радиоволн в дожде, в связи с чем носит статистический характер изависит от климатических условий. Этот вид потерь является основной составляющей дополнительных потерь в полосах частот14/11 ГГц и выше.
Потери Ьл за счет ослабления в осадках можно рассчитать с помощью известной методики [13], для чего необходимо знать статистику выпадения осадков различной интенсивности в заданном районе и эквивалентную длину пути радиоволн В дожде той или .иной интенсивности при различных угла1206fy,v•Sff/Wв/7^ ^"'kNV\\\IXNX\\NN\\\\NNXN^NXN^XNNN^/77\\\\\NK\\4:v><N\x::k\v.NX оs»—•ц-"11-—-^ >\\\\VN\'NN^4s0,1^|.——•1i>9x > ^^NVШ1,6 7в9Ц N\\^\Nx>>«n>^§^^ ^s\N\\Ччч:•^.(\л\\\1*NNN\\^\2030lit \w \Шt tjjt\xxx- •чХ\ \ S \NW ^Рис. 3.23.
Ослабление энергии радиоволнков) в различных полосах частотx-бч\4ш\N ^ ^^I *r x ^ ^xv,x»\\\Полог.;..'частот100inVils X\1 0,1N 60 708030.,W SOIQOв спокойной атмосфере(безосад-места. Для Европейской территории СССР и других районов сумеренным климатом удобно пользоваться представленными нарис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
