Радиорелейная линия Мангыстау - Жармыш на аппаратуре NERA
Кафедра ТКС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ И ТЕЛЕВЕЩАНИЯ»
Радиорелейная линия Мангыстау - Жармыш
на аппаратуре NERA
Выполнил:
студент ФЗО и ПС
группы РРТу-01
шифр: 211658
__________ Поляхов В.В.
vladpoly@mail.ru
Проверил:
__________ Бутузов Ю.А.
Алматы
2004
Содержание:
Введение
1. Техническое задание 4
2. Выбор трассы РРЛ 5
3. Частотный план 6
4. Построение профилей пролетов 7
5. Выбор высоты подвеса антенны 8
6. Расчёт запаса на замирание
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
2 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
|
Разраб. |
|
Поляхов В.В. |
|
Провер. |
|
Бутузов Ю.А. |
|
Реценз. |
|
Н. Контр. |
|
Утверд. |
|
Радиорелейная линия Мангыстау – Жармаш на аппаратуре NERA |
|
Лит. |
|
Листов |
|
26 |
|
РРТу-01 |
7. Расчет времени ухудшения качества связи из-за дождей 12
8. Расчет времени ухудшения качества связи, вызванное субрефракцией
радиоволн 14
9. Проверка норм на неготовность 20
10. Окончательный выбор подвеса антенн 21
11. Расчет времени ухудшения качества связи из-за многолучевого
распространения радиоволн 22
12. Норма на допустимое время ухудшения качества связи из-за
многолучевого распространения радиоволн 23
13. Структурные схемы аппаратуры 24
Заключение 25
Список литературы 26
Приложение
Введение
Одним из основных видов современных средств связи является радиорелейные линии прямой видимости, которые используются для передачи сигналов многоканальных телефонных сообщений, радиовещания, телевидения, телеграфии и фототелеграфии, газетных полос. Все виды сообщений передаются по РРЛ на большие расстояния с высоким качеством и большой надёжностью.
При проектировании РРЛ необходимо выбрать оптимальный вариант трассы, где высота подвеса антенн оптимизированы и выбрана т
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
3 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
1. Техническое задание
Рассчитать трассу РРЛ в Мангистаусской области в направлении запад – восток в диапазоне 8 ГГц на аппаратуре NL245 OC/1-PPC-183.
Диапазон частот, ГГц 7,9 – 8,4
Пороговое значение мощности полезного сигнала на входе приемника,
при котором вероятность ошибок составляет 10-3
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
4 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Диаметр антенны, м 1,2
Коэффициент усиления антенны, дБ 39
Вариант трафика Е1
Конфигурация системы одноствольная с холодным резервом (1+1)
Вид модуляции дифференциальная фазовая манипуляция QPSK (4PSK)
2. Выбор трассы РРЛ
При выборе трассы РРЛ необходимо выполнить следующие требования:
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
5 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
1.
2.
3.
4.
Выбираем трассу Мангыстау - Жармыш с ответвлением в Беки.
Пролет 1 Мангыстау – Баянды ОРС-1 - ПРС-2 - 18 км
Пролет 2 Баянды – Большой Эмир ПРС-2 - ПРС-4 - 25 км
Пролет 3 Большой Эмир – Разъезд №15 ПРС-3 - ПРС-4 - 25 км
Пролет 4 Разъезд №15 – Шетпе ПРС-4 - УРС-5 - 30 км
Пролет 5 Шетпе – Жармыш УРС-5 - ОРС-6 - 28 км
Пролет 6 Шетпе – Беки УРС-5 - ОРС-7 - 30 км
Общая длина трассы – 156 км
Максимальная длина пролета – 30 км
Минимальная длина пролета – 18 км
Средняя длина пролета – 26 км
Всего станций на трассе – 7 станций: 3 ОРС; 3 ПРС; 1 УРС.
3. Частотный план
Дуплексный разнос Tx – Rx = 266 МГц
Разнос между стволами T
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
6 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
|
№ канала |
Нижняя полоса |
Верхняя полоса |
|
1 |
7926 |
8192 |
|
2 |
7954 |
8220 |
|
3 |
7982 |
8248 |
|
4 |
8010 |
8276 |
|
5 |
8038 |
8304 |
|
6 |
8066 |
8332 |
|
7 |
8094 |
8360 |
|
8 |
8122 |
8388 |
Рис.1 Распределение частот на трассе РРЛ
Применяем четырёхчастотный план. Поляризацию выберем после расчёта ухудшения связи из-за дождя.
4. Построение профилей пролетов
Определяем радиус кривизны Земли:
где
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
7 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Ro – длина пролёта;
a = 6370 км – Радиус Земли;
k – координата текущей точки.
k = Ri/Ro;
Ri = Ro/2;
k = 0,5
Пролет 1
Пролет 2, 3
Пролет 4,6
Пролет 5
5. Выбор высот подвеса антенн
Параметры статического распределения вертикального градиента диэлектрической проницаемости тропосферы для Прикаспийских районов Средней Азии
g = -11∙10-8 δ = 11 ∙ 10-8 при Ro< 50 км
δRo = (10 ∙ 10-8 + g/3,1)( - 1) + y находим по рис. П. 21 (Л.2)
Ro = 18 км
δ18 = (10 ∙ 10-8 -
δ25 = (10 ∙ 10-8 -
δ28 = (10 ∙ 10-8 -
δ30 = (10 ∙ 10-8 -
Из профиля находим относительную координату препятствия для определения радиуса минимальной зоны Фринеля
K = , где Ri – расстояние до препятствия
Рассчитаем приращение просвета за счет рефракции, существующие в течении 80% времени
Рассчитаем радиус минимальной зоны Френеля
Рассчитаем просвет на пролете в отсутствии рефракции:
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
8 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Ho = 7,48 – (-1,17) = 8,65м.
Пролет 2 к = 15/25 = 0,6
Ho = 8,66 – (-1,41) = 10,07 м
Пролет 4 к = 12/30 = 0,4
Ho = 9,48 – (-1,35) = 11,83 м
Пролет 3 к = 0,5
Ho = 8,83 – (-1,46) = 10,29 м
Пролет 5 к = 19/28=0,67
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
9 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Ho = 8,79 – (-1,3) = 10,09 м
Пролет 6 к = 26/30=0,86
Ho = 6,7 – (-0,67) = 7,37 м
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
PAGE * LOWER 10 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Пролет 1. Откладываем три луча и получаем:
h1 = 22,5 м; h2 = 30 м; h1 + h2 = 52,5 м
h1 = 28 м; h2 = 28 м; h1 + h2 = 56 м
h1 = 20 м; h2 = 30 м; h1 + h2 = 50 м
h1 и h2 –высоты подвеса антенн по соответственно передающей и приемлемой станцией.
Выбираем вариант h1 = 20 м; h2 = 30 м.
Пролет 2.
h1 = 60 м; h2 = 35 м; h1 + h2 = 95 м
h1 = 67,5 м; h2 = 28 м; h1 + h2 = 93,5 м
h1 = 64 м; h2 = 25 м; h1 + h2 = 25 м
Выбираем вариант h1 = 64 м; h2 = 25 м.
Пролет 3.
h1 = 23 м; h2 = 10 м; h1 + h2 = 33 м
h1 = 15 м; h2 = 15 м; h1 + h2 = 30 м
h1 = 13 м; h2 = 22 м; h1 + h2 = 35 м
Выбираем вариант h1 = h2 = 15 м.
Пролет 4.
h1 = 112 м; h2 = 40 м; h1 + h2 = 152 м
h1 = 119 м; h2 = 34 м; h1 + h2 = 153 м
h1 = 127 м; h2 = 20 м; h1 + h2 = 147 м
Выбираем вариант h1 = 127 м; h2 = 20 м.
Пролет 5.
h1 = 34 м; h2 = 30 м; h1 + h2 = 64 м
h1 = 42 м; h2 = 23 м; h1 + h2 = 65 м
h1 = 49 м; h2 = 20 м; h1 + h2 = 69 м
Выбираем вариант h1 = 34 м; h2 = 30 м.
Пролет 6.
h1 = 30 м; h2 = 20 м; h1 + h2 = 50 м
h1 = 45 м; h2 = 17 м; h1 + h2 = 62 м
h1 = 60 м; h2 = 15 м; h1 + h2 = 75 м
Выбираем вариант h1 = 30 м; h2 = 20 м.
Методом оптимизации выбираем высоты подвеса антенн. Окончательный выбор после расчёта времени ухудшения связи из-за рефракции радиоволн.
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
PAGE * LOWER 11 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
SG - коэффициент системы;
Gпер , Gпр - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн соответственно;
2ή ≈ 5 дБ – КПД АФТ
L0 – затухание радиоволн в свободном пространстве;
f (МГц), d (км)
Пролет 1.
Пролет 2,3
Пролет 4,6
Пролет 5
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
12 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Казахстан относится к зоне Е, для которой интенсивность осадков R0,01=22 мм/час.
Коэффициент регрессии для оценки затухания для частоты 8 ГГц в зависимости от поляризации волны:
άH = 1,327 Kн = 0,00454
άv = 1,31 Кv = 0,00395
Опорное расстояние:
do = 35(exp(-0,015 R0,01) = 35 е-0,015∙22 = 25,16 км
Коэффициент уменьшения:
Эффективная длинна трассы dэ = r Ro
Учитывая затухания в дожде в зависимости от поляризации волны:
Затухание, которое превышает для 0,01% времени:
Время в течении которого дождь вызовет затухание больше запаса на замирание
Пролет 1 Вертикальная поляризация
Проверяем величину
Проверяем горизонтальную поляризацию:
По величине A0,01 определяем, что поэтому T=10-6 %
Пролет 2,3 Вертикальная поляризация
A0,01=0,22∙12,5=2,75дБ
Пролет 4,6 Вертикальная поляризация
A0,01=0,22∙13,5=2,97дБ
Пролет 5 Вертикальная поляризация
A0,01=0,22∙13,2=2,9дБ
Т.к. при любом виде поляризации
Пролет 4 – вертикальная
Пролет 2 – горизонтальная
Пролет 1 – горизонтальная
Пролет 3 – вертикальн
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
PAGE * LOWER 13 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Пролет 5 – горизонтальная
Пролет 6 – вертикальная
8. Расчет времени ухудшения качества связи,
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
PAGE * LOWER 14 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Среднее значение просвета на пролете:
Относительный просвет:
Проводим прямую АВ параллельно радиолучу на расстоянии r.
- относительная длина препятствия
Параметр μ, характеризующий аппроксимирующую сферу:
, где α = 0,5; 1. Возьмем α равным 1.
Значение относительного просвета P(g0), при котором наступает глубокое замирание сигнала, вызванное экранированной препятствием минимальной зоны Френеля:
Vo – множитель ослабления при H(0) = 0, определяемый по рисунку 1.28 (Л.2) по значению μ; Vmin – минимальный допустимый множитель ослабления.
Vmin2 = - Ft
Vmin ≈ Ft/2
Параметр ψ:
По графику 1.29 (Л.2) определяем То (Vmin) по значению ψ.
Пролет 1
r = 27 км
Vo = -24 дБ; Nmin = -23,775 дБ
Т = 1 %
Увеличиваем H(g) на 10 метров
То(Vmin) = 0,00005%
Пролет 2
r = 8 км
Vo = -8 дБ; Vmin = - 22,375 дБ
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
PAGE * LOWER 15 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
То (Vmin) = 0,00015 %
Пролет 3
K = 0,5 r = 18 км
Vo = -12 дБ; Vmin = - 22,375 дБ
То(Vmin) = 0,05% > нормы, увеличиваем H(g) на 7 метров
To(Vmin)=0,00075%
Пролет 4
K = 0,4 r = 20 км
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
PAGE * LOWER 16 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Vo = -13 дБ; Vmin = - 21,5 дБ
То(Vmin) = 0,6% > нормы, увеличиваем H(g) на 15 метров
To(Vmin)=0,002%
Пролет 5
K = 0,67 r = 17 км
Vo = -10 дБ; Vmin = - 21,8 дБ
То(Vmin) = 0,02%; увеличиваем H(g) на 5 метров
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
PAGE * LOWER 17 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
To(Vmin)=0,00075%
Пролет 6
K = 0,86 r = 24 км
Vo = -13 дБ; Vmin = - 21,5 дБ
То(Vmin) = 0,02%; увеличиваем H(g) на 5 метров
To(Vmin)=0,0001%
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
PAGE * LOWER 18 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
9. Проверка норм на неготовность
- норма на неготовность.
Пролет 1
Пролет 2
Пролет 3
Пролет 4
Пролет 5
Пролет 6
Нормы на неготовность связи выполняются.
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
19 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
10. Окончательный выбор высот подвеса антенн.
Для обеспечения норм на неготовность, вызванную субрефракцией радиоволн, на пролетах увеличиваем просвет. На эту же величину увеличиваем высоты подвеса антенн.
Пролет 1 h1 = 20 + 10 = 30 м h2 = 30 + 10 = 40 м
Пролет 2 h1= 64 м h2 = 25 м
Пролет 3 h1= h2 = 15 + 7 = 22 м
Пролет 4 h1= 127 + 15 = 142 м h2 = 20 + 15 = 35 м
Пролет 5 h1= 34 + 5 = 39 м h2 = 30 + 5 = 35 м
Пролет 6 h1= 30 + 5 = 35 м h2 = 20 + 5 = 25 м
Высота опор на станциях выбираются, исходя из максимальной высоты подвеса антенн в зависимости от конструкции антенны. Типовые секции выбираются из условия экономии металла.
Мангыстау – мачтовая опора с трубчатым стволом диаметром 1220 мм, толщиной стенок 12 мм и высотой 32,5 м из пяти секций по 6,5 м.
Большой Эмир – мачтовая опора высотой 22 м из двух секций по 11 м.
Разъезд №15 – решётчатая мачта, выполненная из уголкик с переходными площадками, расположенными через 4,5 м по высоте. Высота мачты 144 м; 32 переходных площадки.
Шетпе – трубчатая опора высотой 40,5 м из девяти секций по 4,5 м.
Беки – трубчатая опора высотой 27 м из шести секций по 4,5 м.
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
20 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
11. Расчет времени ухудшения качества связи из-за
многолучевого распространения.
где
Kкp – коэффициент, учитывающий влияние климата и рельефа местности;
Q – учет других региональных факторов;
f- частота, ГГц;
Ro – длина просвета, км;
;
PL= 5%= 0,05 - процент времени с вертикальным градиентом рефракции
Коэффициенты для Казахстана:
CLon и CLAT = 0
- угол наклона радиолуча
h1 и h2 – высоты подвеса антенн
d = Ro; B = 0,89; C = 3,6
Пролет 1
Пролет 2
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
21 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Пролет 3
Пролет 4
Пролет 5
Пролет 6
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
22 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
12. Проверка норм на допустимое время ухудшения качества связи.
Норма на допустимое время ухудшения качества связи из-за многолучевого распространения радиоволн:
Пролет 1
Пролет 2
Пролет 3
Пролет 4
Пролет 5
Пролет 6
При сравнении норм с полученными результатами видно, что нормы выполнены.
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
23 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
13. Структурные схемы аппаратуры.
Цифровая радиорелейная станция состоит из двух блоков – базового блока (IDU) и внешнего приемо-передающего модуля (ODU). Информационный цифровой поток, сформированный в аппаратуре уплотнения или мультиплексным оборудованием, поступает на вход IDU, где происходит модуляция на 70 МГц, которая является первой промежуточной частотой. Обычно это один из видов фазовой манипуляции. В приемном тракте IDU происходит демодуляция. Кроме этого, в тракте передачи ещё осуществляется частотная модуляция аналоговым сигналом служебной связи. Суммарный сигнал поступает на вход ODU, где сигнал переносится на более высокую частоту сантиметрового диапазона, усиливается и переносится на рабочую частоту. В приемном тракте происходит обратное преобразование.
Данная цифровая станция не имеет ODU. Многоканальный цифровой сигнал поступает на МЦП, в базовом блоке цифровой поток объединяется с сигналами контроля и сигнализации и поступает в приёмопередатчик, где осуществляется модуляция, усиление СВЧ сигнала и передача в АФТ и антенну. В приёмном тракте идёт обратный процесс.
Рис. Схема ОРС
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
24 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
25 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Данный курсовой проект рассматривает возможность построения РРЛ в Мангыстаусской области в направлении запад – восток Мангыстау – Жарныш с ответвлением в Беки. РРЛ соответствует всем требованиям, предъявляемым к проектированию трассы РРЛ. Проведённый расчёт подтвердил, что связь будет устойчивой при рассчитанных высотах подвеса антенн, выбор которых осуществлялся путём оптимизации.
|
Изм. |
|
Лист |
|
№ докум. |
|
Подпись |
|
Дата |
|
Лист |
|
26 |
|
АИЭС 380540 211658 ПЗ |
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.