Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование (1987) (1152059), страница 28
Текст из файла (страница 28)
При1ом в качестве критерия качества используется отношение [£3(Wo] (§ 3.5),.тветствующее вероятности ошибок 10~6, Ю- 4 и 10~3 для различных процентов времени (Приложение 4).Основные параметры реализованной аппаратуры МДВР 4 ОФМ, оказываюие влияние на энергетику линии связи:Процент времени20%месяцаЮ- 610,80,3%месяца10~в8,80,01 %года10~37,3Вероятность ошибокТеоретическое значение [EJNo], дБ .
.Потери, дБ, обусловленные:нелинейностью ретранслятора. . .1,30,70,5.нелинейностью ЛБВ ЗС. . . .2,01,10,8Шумами модема и межсимвольными искажениями1,61,31Дсигналами с ортогональнойполяризацией0,61,01,8помехами от наземных радиослужб.0,60,50,4|Ребуемое значение [ЕаМ>], дБ ..
.помехамиотназемныхрадиослужб0,616,90,513,40,412,0|Р е б у е м о е з н а ч е н и е [ЕаМ>],дБ..Р' ебуемоезначение[Н1Ш,]Л0П, д Б Г ц,94,791,289,8151При разработке описываемой ССС полагалось, что на участке «вверх» ослабление в атмосфере не влияет на энергетику линии, так как его можноскомпенсировать увеличением мощности передатчика ЗС. Последнее справедливо в диапазоне 6/4 ГГц и может оказатьсяневыполненным в диапазоне14/11 ГГц из-за ограниченной возможности аппаратуры ЗС. Учитывая, что врассматриваемом примере передающая и приемная ЗС удалены друг от дру.та, считалось, что на участках «вверх» и «вниз» влияние атмосферы некорре..лировано. Поэтому энергетический расчет проводился для случая, когда научастке «вверх» условия распространения радиоволн соответствовали распространению в свободном пространстве, а на участке «вниз» имели место дополнительные потери, обусловленные влиянием атмосферы (с учетом осадков).•При сделанном предположении суммарная шумовая температура на участке«вверх» определяется в основном шумами приемника и шумами, обусловленными тепловым излучением Земли (§ 3.6).
При результирующем коэффициентешума приемника спутника 5,2 дБ (3,3 единицы) суммарная шумовая темпераггура на участке «вверх»7 ^ = 290 + 2 9 0 ( 3 , 3 -1)«960К.Ма участке «вниз» влияние атмосферы проявляется в увеличении ослаблениярадиоволн по сравнению с потерями в свободном пространстве и в увеличении•(Шумовой температуры.Экспериментальные исследования в рассматриваемомпоказали, что ослабление в атмосфере (с учетом осадков) составляет•случаене более 0,3 дБ (1,07) в течение 80% времени любого месяца, не более 3 дБ{2,0) в течение 99,7% времени любого месяца и не более 6,1 дБ (4,07) в течение 99,99% времени года.
Суммарная шумоваятемпература на участке«вниз», приведенная к облучателю антенны,Т2 | = Т'дзс + Тзс>где ТдЗС— результирующая шумовая температура антенны ЗС, учитывающая шумы атмосферы, тепловое излучение Земли и шумы космического происхождения (§ 3.6); Г з с — шумовая температура ЗС, включающая шумовуютемпературу приемника. В рассматриваемом случае Г д З С =Г а тм, в результате,.яри известном значении затухания в атмосфере для 80% времени месяцаГ 2 | = 2 3 0 + 290(1 — 1/1,07) = 249 К.Таким образом, шумовая температура на участке «вниз» превышает 249 Кне более 20% времени месяца, 375 К не более 0,3% времени месяца, 448 К не«более 0,01% времени года.Участок «вверх» при МВДРПередающая ЗСМощность передатчикаПотери в фидереУсиление антенныПотери из-за нестабильности ЭИИМ З Сдения антеннЭИИМ з сТракт распространенияОслабление в свободном пространствеОслабление в атмосфере29,5 дБВт5 дБ64,8 дБи неточности наве0,5 дБ88,8 дБВт207,2 д0,5 дБIПриемник спутникаМаксимальное усиление антенныПотери усиления антенны в направлении на ЗС..Уровень сигнала на входе приемникаПотери усиления ЛБВ на входе ..Суммарная шумовая температура на участке «вверх»Отношение несущая-шум на участке «вверх», [H/IIIf] f.26,5 дБ2,6 дБ—95 дБВтО дБ960 К103,8 дБГщУчасток «вниз» при МДВР20%месяцаПроцент времени0,3%месяца0,01 %года37,937,9 дБВт0,50,5 дБ0,4037,00,4 дБ037,0 дБ205,43,0205,4 дБ6,1 дБ63,563,5 дБ0,23750,2 дБ448 К—108,1—1И ,2 дБВг94,890,9 дБГц94,390,7 дБГц3.10,9 дБПередатчик спутникааксимальная ЭИИМ С П..
.37,9Потери:счетстарения аппаратуры0,5усиления антенны в направлениинаЗ С 0 , 4 0 , 4 0 , 4усиления ЛБВ на выходе ДрВых0Результирующая ЭИИМ С П..37,0Тракт распространенияслабление:в свободном пространствев а т м о с ф е р е 0 , 33,..205,406,1Приемная ЗСУсилениеантенны....i63,563,5Потери из-за неточности наведенияа н т е н н ы 0 , 2 0 , 2 0 , 2Суммарная шумоваятемпература249Уровень сигнала на входе приемника—105,4Отношение несущая-шум на участке «вниз» [H/UIf] | . .
.99,3Результирующееотношение несущая-шум [Himt]s90,7Запас по сравнению с требуемымотношениемнесущая-шум(табл.3.11) . . . . . . . .3,3Таким образом, качество передачи, соответствующее рекомендациям MKKPj,обеспечивается для всех процентов времени.Пример 3.Спутниковая система связи при передачеТВ сообщения с помощью ЧМ в диапазоне 6/4 ГГщРассмотрим случай, когда используется ретранслятор спутника «Simphonio,раметры которого приведены в примере 1.
Найдем параметры передающей вприемной ЗС, обеспечивающие требуемое качество передачи ТВ сообщения сПомощью заданного ретранслятора. При этом допускаемое значение отношениясигнал-взвешенный шум на выходе канала принимается равным 48 дБ, шумоВая полоса Я ш = 27 МГц, верхняя граничная частота спектра ТВ сообщения^2ТВ == 5 МГц, а полный размах девиации частоты (с учетом синхроимпульсов)153-Д/тв = 6 МГц. В данном случае использованы оптимальные (нестандартныепредыскажения, при которых с учетом взвешивания результирующий выигрцВ отношении сигнал-шум X S = 2 4 , 2 дБ. Суммарное отношение (в дБГц) н е с у-щая-шум для всей линии {§ 3.5)[H/UIf]s = 4 8 + 10 l g ( 2 f a r B / 3 ) + Ю lg(F2JB/^fтвy- х 2 = 87,4.Принимая во внимание потери в модеме (0,2 дБ), потери за счет помех•от сигналов соседних стволов (0,6 дБ) и помех от наземных радиослужб(0,6 дБ), получим, что требуемое отношение равно 88,8 дБГц.
Для учета це.идентичности участков «вверх» и «вниз» зададимся коэффициентом запаса научастке «вверх» а = 7 дБ (§ 3.9). При этом коэффициент запаса на участке«вниз» Ь=1 дБ (рис. 3.35). В результате [Н/Ш(] | =95,8 дБГц, в то времякак [Н/lIIf] | =89,8 дБГц. Используя параметры, приведенные в примере 1-Для участка «вверх»Таким образом, для достижения заданного качества необходимо выполнениеусловияР э З С > 9 5 , 8 - 17,7 = 78,1 дБВт.'.При этом полагалось, что передатчик ЗС находится в центре зоны обслуживания спутника, где усиление приемной антенны спутника на 3 дБ больше чемна краю зоны. Если использовать существующую антенну передающей ЗС (пример 1) с усилением 56,3 дБ (диаметр D=\2 м), то с учетом потерь в фидереи неточности наведения мощность передатчика составит примерно 23 дБВт(200 Вт).
Если же использовать имеющийся передатчик с мощностью около13 дБВт, то потребуется увеличить усиление передающей антенны ЗС примерно на 10 дБ и довести его до 65 дБ, что соответствует диаметру £>=32 м(рис. 3.16).Для участка «вниз» в односигнальном режиме+228,6 = 31,5-195,7"Таким образом, заданное качество передачи обеспечивается при выполненииусловия8 9 , 81Тзс>- 64,4 = 22,4 дБ/К.При этом было положено, что приемная ЗС находится в центре зоны о•служивания, где усиление передающей антенны спутника (а следовательно, ЧЭИИМ с п на 3 дБ выше минимального (на краю зоны).
В связи с тем, чтов полосе пропускания ретранслятора усиливается только один ЧМ-ТВ сигнаЛ_>Э И И М С „ соответствует режиму насыщения ЛБВ. Использование приемной.антенны ЗС с усилением 53,4 дБ (D = 12 м) потребует использования приемного устройства с суммарной шумовой температурой около 600 К (с м . ъ с3.17). Если же использовать существующее приемное устройство с шум° в 0температурой 260 К, то для обеспечения требуемого качества потребуется атенна с усилением около 50 дБ.Отметим, что в практических случаях может иметь место и д р у г о е Рвпределение отношения несущая-шум по участкам, обусловленное в^очередь экономическими соображениями.
При этом полезно учесть, что вантенны составляет обычно около 50% общей стоимости ЗС.-стоимостьа154Пример 4.Спутниковая система вещания в диапазоне 12 ГГщВ рассматриваемом случае в роли критерия качества используется отношение несущая-шум в полосе частот Яш на входе демодулятора приемника инивидуального или коллективного пользования. Его значение должно быть неньше 14 дБ в течение 99% времени любого месяца (Приложение 4). При;ом Яш = 27 МГц, F 2 T B = 5 М Г Ц И Л/ТВ = 1 2 МГЦ. В результате[H/UIf] = [Н/Ш] + 10 lgПш = 1 4 + 74, 3 = 88,3 дБГц.Будем считать, что на участке «вверх» шумы пренебрежимо малы, а результирующая добротность приемной ЗС составляет 6 дБ/К. При этом предполагается, что коэффициент усиления антенны диаметром 0,9 м составляет38,5 дБ (коэффициент использования поверхности антенны 0,55) и учитываются потери из-за неточности наведения антенн (1 дБ), старения оборудования (1 дБ) и потери в фидере (0,5 дБ).
Коэффициент шума приемника равен 6 дБ, а шумовая температура антенны при малых углах места с учетомяния осадков составляет 150 К.При заданных координатах точки подвеса спутника и известной конфигуии зоны обслуживания или координатах приемной ЗС с помощью рис. 3.6рудно определить минимальный угол места. Далее, с помощью рис. 3.27можно найти затухание в реальной атмосфере. Предположим, что в рассматриваемом примере зона обслуживания расположена во второй климатическойзоне (см. рис.
3.26), а минимальный угол места составляет 40°. В этом случае 1Доп = 1,5 дБ (рис. 3.25) для 99% времени месяца. Потери в свободномпространстве L 0 =205,5дБ на краю зоны обслуживания при максимальном значении дальности (см. рис. 3.19). Таким образом, суммарные потери в тракте распространения L p ,на участке «вниз» составят 207 дБ. В результатеРэс п- Lp ;+ G / 7 3 C + 2 2 8 , 6 = Р в с п - 2 0 7 + 6 + 228,8.Отсюда для обеспечения требуемого качества необходимо выполнение условия;Рэвс п> 8 8 ' 3 - 27>6 = 62 ДБВт-Полагая, что ширина диаграммы направленности эллиптического сечения.о взаимно перпендикулярных плоскостях ф х = 2,5° и ф у = 1°, получаем (§3.5)1 = 4 5 — 10 lgфх — 10 lg ф у = 4 5 — 10 lg2,5 = 41 дБ.Таким образом, в рассматриваемомслучае для обеспечения требуемой:, мощность передатчика должна быть не менее 20 дБВт (100 Вт).Ири этом плотность потока мощности, создаваемая у поверхности Земли, с;Учетом (3.14),= Pa c n- L p | + 2 0 lg/+21,5 = 61-207 +2• 20 lg 12 + 2 1 , 5 = — 103дБВт/м ,0соответствует принятым в данном диапазоне частот ограничениям по Пла'" ВДкр.77 для Района 1 [12] (гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
