Кi,
км
|
0.0
|
0.1
|
0.2
|
0.3
|
0.4
|
0.5
|
0.6
|
0.7
|
0.8
|
0.9
|
1.0
|
Ri,
км
|
0.0
|
4.0
|
8.0
|
12.0
|
16.0
|
20.0
|
24.0
|
28.0
|
32.0
|
36.0
|
40.0
|
уi(кi),
м
|
0.0
|
11.2
|
20.0
|
26.2
|
30.0
|
31.2
|
30.0
|
26.2
|
20.0
|
11.2
|
0.0
|
У2(кi), м
|
79.0
|
99.0
|
74.0
|
56.0
|
35.0
|
20.0
|
26.0
|
44.0
|
57.0
|
45.0
|
Y=Y1+Y2
|
79.0
|
110.2
|
94.0
|
82.2
|
65.0
|
51.2
|
56.0
|
70.2
|
72.0
|
68.5
|
45.0
|
Расчёт величины просвета Н(0)
Находим величину просвета без учёта
рефракции по формуле (4.4):
Н(0)=Н0-ДН(g), (4.4)
где Н0 - критический
просвет, определяемый как:
, (4.5)
где R0 - длина пролёта (R0=39,883
км),
л - рабочая длина волны
(л =0,037 м),
Ктр - относительная
координата наивысшей точки профиля пролёта (Ктр=0,1).
, (4.6)
где -
среднее значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости
тропосферы, (=-6*10-8
1/м).
Тогда согласно формуле
(5.4):
Н(0)=6,65-2,15=4,5 м.
Все параметры,
необходимые для предварительного определения высот подвеса антенн, найдены.
Произведём необходимые построения и графическим методом находим высоты подвеса
антенн (рисунок 4.1)
Рисунок 4.1 Профиль
пролёта
Методика вычисления
высот следующая: от наивысшей точки профился вертикально вверх откладываем
величину просвета без учёта рефракции радиоволн Н(0). Через полученную точку
проводим линию прямой видимости так, чтобы высоты подвеса на обоих пунктах были
примерно одинаковы. Вертикально вниз от наивысшей точки профиля откладываем
отрезок, равный критическому просвету Н0. Через полученную точку
проводим линию, параллельную линии прямой видимости. По точкам пересечения этой
линии с профилем пролёта определяем величину параметра s,
характеризующего протяжённость препятствия на пролёте. Находим, что высоты
подвеса антенн равны по 40 метров.
Расчёт минимально допустимого
множителя ослабления
Расчёт
минимально-допустимого множителя ослабления проводится по формуле:
Vмин
= РПОР-РПД+АСВ-GПД
- GПР+aпрд+aпрм, дБ (4.7)
где
РПОР -
пороговая мощность сигнала на входе приёмника, дБВт;
Рпд -
мощность сигнала на выходе передатчика, дБВт;
Асв -
затухание сигнала в свободном пространстве, дБВт:
(4.8)
GПД,
GПР - коэффициенты усиления передающей и приёмной антенн, дБ.
Величина G рассчитывается по формуле
, (4.9)
где S - площадь раскрыва антенны:
КL - коэффициент использования поверхности раскрыва антенны. В
расчетах принимаем КL=0,6.
Суммарную величину
потерь в антенно-фидерном тракте принимаем равной 1 дБ
Vмин=-114+6+142,62-2*36,36+1=-37,092
дБ
Расчёт устойчивости
связи для выбранных высот подвеса антенн
В общем виде
(4.10)
- процент времени, в
течение которого множитель ослабления меньше минимально-допустимого за счёт
интерференции прямой волны и волн, отражённых от земной поверхности;
- процент времени, в
течение которого множитель ослабления меньше минимально допустимого за счёт
интерференции прямой волны и волн, отражённых от земной поверхности;
- процент времени, в
течение которого множитель ослабления меньше минимально допустимого за счёт
интерференции прямой волны и волн, отражённых от неоднородностей тропосферы;
- процент времени, в
течение которого множитель ослабления меньше минимально допустимого за счёт
деполяризационных явлений в осадках.
Расчёт замираний за счёт
экранирующего действия препятствий
Величина зависит
от протяжённости интервала, длины волны, величины просвета, рельефа местности и
рассчитывается после построения профиля пролёта. При этом находится
в зависимости от параметра , который определяется
по формуле (4.11):
(4.11)
Параметр А
рассчитываются по формуле (4.12):
, (4.12)
где у - стандартное
отклонение градиента диэлектрической проницаемости тропосферы;
р(g) - относительный просвет на пролёте при среднем значении
градиента диэлектрической проницаемости тропосферы:
(4.13)
р(g0) - относительный просвет на интервале, при котором V=VМИН. Определяется из графиков на рисунке 5.2 в зависимости от
параметра м, который определяется по формуле (4.14):
, (4.14)
где -
относительная ширина препятствия. Эта величина определена в пункте 5.1.2 на
рисунке 4.1 графическим путём L=0.08.
Рисунок 4.3. Зависимость
от
параметра ш
По графику на рисунке 5.2
находим р(g0)=-5,5; По формуле (4.13) р(g)=1
Находима параметр ш:
По графику на рисунке
5.3 определяем, что <
10-5 и =0.
=0.
Расчёт составляющей,
обусловленной интерференцией прямой волны и волн, отражённых от земной
поверхности
При расчёте составляющей
из-за интерференции прямой волны и волн, отражённых от земной поверхности,
важное значение играет коэффициент отражения Ф.
Если профиль гладкий,
т.е. Дh=hМАКС-hМИН < 2H0,
где hМАКС, hМИН
- соответственно наивысшая и наименьшая высоты трассы, то в этом случае Ф→1;
Если профиль
пересечённый, т.е. Дh=hМАКС-hМИН > 2H0,
то в этом случае Ф=0 и отражений нет;
В моём случае Дh=hМАКС-hМИН=110,2-56 = 56,2 > 2Н0=2*6,65=13,3, следовательно,
эта составляющая отсутствует.
=0
Расчёт замираний,
обусловленных интерференцией прямой волны и волн, отражённых от неоднородностей
тропосферы
Вероятность того, что
множитель ослабления будет меньше VМИН
за счёт интерференции прямой и отражённой от тропосферы волны, определяем по
формуле:
, (4.15)
где -
параметр, учитывающий вероятность возникновения многолучевых замираний,
обусловленных отражениями радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы с
перепадом диэлектрической проницаемости воздуха.
, (4.16)
где Q - климатический коэффициент, равный 1 для сухопутных районов и
равный 5 для приморских районов, а также для районов вблизи водохранилищ и
крупных рек и озер.
В формулу (4.16)
величина R0 подставляется в километрах, f0
- в Гигагерцах. В этом случае величины Т(ДЕ) и получаются в процентах.
Для моего случая Q=5;
R0
- длина пролёта, в км;
f
- рабочая частота, в ГГц;
Получим
Vмин
=37,092 (дБ);
Vмин
=10-0,05*37,092=0,013977 раз
Расчёт замираний,
обусловленных потерями энергии в осадках
Замирания радиоволн
из-за деполяризации и ослабления в дожде сказываются на частотах от 8 ГГц и
выше. Для определения длительности замираний по известному VМИН определяют минимально допустимую интенсивность дождей Iдоп для данного пролёта (рисунок 5.4).
После этого по
найденному Iдоп для заданного климатического района можно определить процент
времени, в течение которого I>
Iдоп, т.е. искомую величину по графикам,
приведённым на рисунке 5.5.
На рисунке 5.5 кривые
соответствуют следующим регионам:
- Европейская часть
Росси,
- Западная Сибирь,
- Восточная Сибирь.
Рисунок 4.4 Зависимости
допустимой интенсивности дождей от длины пролёта и VМИН
Рисунок 4.5 Кривые для
определения
По графику на рисунке
4.4 при VМИН=-37,02 дБ Iдоп>190.
Так как Астрахань находится в европейской части России, то по кривой 1 по
графику на рисунке 4.5 возьмём минимальное значение Тд=0,0001
Расчёт замираний для
всей ЦРРЛ Тож(VМИН)
Расчёт производим по
формуле:
, (1.17)
где n - число пролётов на линии (n=13).
Полученное значение
превышает допустимую величину замираний Тдоп(VМИН)=0,012%.
Для дальнейших расчётов
проанализируем полученные результаты. Как следует из проведённых расчётов,
основной вклад в замирания вносят замирания, обусловленные интерференцией
прямой волны и волн, отражённых от неоднородностей тропосферы .
Поэтому не имеет смысла делать оптимизацию высот, которая могла бы помочь
уменьшить замирания и
.
Необходимо проводить резервирование.
Расчёт устойчивости
связи при наличии резервирования
Нарушения связи из-за
замираний и неисправностей аппаратуры снижает надёжность работы ЦРРЛ. Для
повышения устойчивости связи и надёжности применяют резервирование.
Для моей аппаратуры я
возьму резервирование (1+1). Применение такой конфигурации значительно повышает
надёжность связи. Переключение стволов производится «безобрывным» способом,
предусматривающим предварительное выравнивание времени задержки цифровых
сигналов в двух стволах. Это сохраняет структуру цифровых сигналов и не
приводит к нарушениям работы оборудования временного группообразования.
Применим «горячее
резервирование»: в этом случае организована работа стволов на двух парах
частот. Передатчики обоих стволов включены на излучение одновременно. На
приёмной стороне в модуле доступа производится анализ качества принимаемых
сигналов обоих стволов и выравнивание по фазе принимаемых цифровых потоков.
Резервирование осуществляется независимо по направлениям.
В случае поучастковой
системы резервирования, которую я и использую, неустойчивость связи на ЦРРЛ в
пределах одного участка резервирования может быть рассчитана:
(4.18)
где k - число пролётов на участке резервирования;
N
- число рабочих стволов на участке;
Сf -
поправочный коэффициент, учитывающий корреляцию разнесённых сигналов. Обычно в
расчётах для учебных целей принимают равным единице. Для всей проектируемой
ЦРРЛ с поучастковым резервированием неустойчивость связи определится по
формуле:
, (4.19)
где m - число участков резервирования.
Согласно схемы на
рисунке 3.1 возьмём 2 участка резервирования: «Волгоград - Грачи» и «Грачи -
Астрахань».
участок. «Волгоград -
Грачи»
N=12
- так как у нас 6 пролётов, и на каждом работает по 2 ствола;
-ой участок. «Грачи -
Астрахань»
N=14
- так как у нас 7 пролётов, и на каждом работает по 2 ствола;
Это укладывается в норму
Тдоп(VМИН)=0,012%.
Расчёт диаграммы уровней
на пролётах ЦРРЛ
При проектирования ЦРРЛ
рассчитывают средние мощности сигнала на входах приёмников всех интервалов
линии. Средние значения уровней сигналов рассчитываются для оценки качества
настройки аппаратуры и антенно-волноводного тракта; для проверки правильности
построения профилей пролётов; для оценки точности юстировки антенн; для
определения и поддержания в заданных пределах при эксплуатации ЦРРЛ
энергетического запаса аппаратуры на замирания сигнала, определяемого как:
где Рср - средний
уровень сигнала, дБВТ,
Рпор - пороговый уровень
сигнала, дБВт.
Средняя мощнсть сигнала
на входе приёмника:
, (4.21)
где Р0 -
мощность сигнала на входе приёмника для случая свободного пространства,
определяемая по формуле:
, дБВТ (5=4.22)
где Асв - затухание
радиоволн в свободном пространстве;
апрд и апрм
- потери энергии в антенно-волноводных трактах (по 0,5 дБ каждая);
Рпд - уровень мощности
сигнала на выходе передатчика;
Gпд
и Gпр - коэффициенты усиления передающей и приёмной антенн;
Vср
- значение множителя ослабления при среднем значении градиента диэлектрической
проницаемости тропосферы.
Величина Vср находится в зависимости от относительного просвета при среднем
значении градиента по формуле 5.13;
Так как оптимизация
высот мною не производилась, то расчёт диаграммы уровней будет проводиться для
2-х случаев: для свободного пространства и для V=Vмин.
Расчеты диаграммы
уровней для самого длинного пролёта приведу в таблице 4.2
Таблица 4.2 Расчёт
диаграммы уровней
Р(g)=1; Vср=0 дБ *(свободное пространство)
|
Рпрд, дБ
|
Рвх.ант.прд, дБ
|
Рвых.ант.прд, дБ
|
Рвх.ант.прм, дБ
|
Рвых.ант.прд, дБ
|
Рср, дБ
|
Vз,
дБ
|
-6
|
-6,5
|
29,86
|
-112,76
|
-76,4
|
-76,9
|
37,1
|
V=Vмин=-37,092
дБ
|
-6
|
-6,5
|
29,86
|
-149,852
|
-113,492
|
-113,992
|
Рпр=Рпор
|
По результатам расчёта построю
диаграмму уровней (рисунок 4.6)
Рисунок 4.6 Диаграмма уровней
сигнала на пролёте ОРС1 - ПРС1-В
В данном случае передача
осуществляется при наилучших условиях, предельно приближенных к условиям
свободного пространства. Запас на замирание Vз =37,1 дБ.
Заключение
В данном курсовом проекте в
соответствии с заданием спроектирована ЦРРЛ протяжённостью 481 км между
городами Волгоград и Астрахань. Разработана структурная схема цифровой
радиорелейной линии, состоящая из 13 пролётов. Произведён выбор радиотехнического
оборудования, в качестве которого предложена аппаратура «Эриком -8».
Разработана схема организации связи на проектируемой линии с выделением 5
потоков Е1. Проведён расчёт качественных показателей ЦРРЛ: выбраны оптимальные
высоты подвеса антенн, рассчитана устойчивость связи для малых процентов
времени. Расчёты показали, что на проектируемой ЦРРЛ обеспечивается требуемое
качество связи при применении резервирования в соответствии с рекомендациями
ВСС РФ. Построена диаграмма уровней сигналов на заданном пролёте, из которой
следует, что при выбранных высотах подвеса антенн обеспечивается требуемый
запас на замирания, что свидетельствует о правильность проделанных расчётов.
Список литературы
радиотехнический
антенна линия множитель
1. Маглицкий Б.Н. Проектирование
цифровых радиорелейных линий. - Учебное пособие/ Сиб. гос. университет
телекоммуникаций и информатики: Новосибирск, 2006 г. - 58 с.
2. Маглицкий Б.Н.
Низкоскоростные цифровые радиорелейные станции. - Учебное пособие/ Сиб. гос.
университет телекоммуникаций и информатики: Новосибирск, 2006 г. - 126 с.