СОДЕРЖАНИЕ 1.Вступление. 2.Выбор оборудования и его техническая характеристика. 3.Выбор трассы РРЛ. 4.Расчет просвета на участке РРЛ. 5.Расчет высоты подвеса антенн. 6.Расчет мощности шумов на входах телефонных и телевизионных стволов. 7.Расчет уровня шумов в телефонных и телевизионных стволах. 8.Расчет устойчивости связи. Графическая часть проекта.
1.Трасса РРЛ 2.Профиль трассы РРЛ. 3.Профиль двух пролетов РРЛ. 1. Вступление. Радиорелейные линии связи прямой видимости (РРЛ) являются одним из основных современных средств связи. Они используются для передачи на большие расстояния сигналов многоканальной телефонии (как аналоговой, так и цифровой), телевидения и радиовещания, передачи телеграфных и фототелеграфных сигналов, газетных полос, передачи данных. Радиорелейные линии используются на магистральных направлениях,
для передачи сигналов между областями и регионами, и на ответвляющихся от них зоновых направлениях, которые предназначены для передачи сигналов внутри областей. В энергосистемах широко применяется радиорелейные линии для коммерческой связи, для связи вдоль автомобильных трасс и железных дорог, для обмена программами звукового вещания и телевидения. Основной задачей радиорелейных линий является качественная передача сигналов с внесением в них минимума
шумов и помех. В настоящее время на радиорелейных линиях работает аппаратура как отечественного производства (КУРС на диапазонах 2, 4, 6, и 8 ГГц, Ракита, Рубеж, Горизонт – М, Электроника – связь, Восход, Рассвет, Р – 600), так и импортного производства (NEC производства Японии, Teletra производства Италии и др.). Данная аппаратура обеспечивает высокие качественные показатели
передачи сигналов. В настоящее время наблюдается тенденция использования других современных средств связи для передачи сигналов передаваемых по радиорелейным линиям. Сигналы телефонии и телевидения передаются по оптоволоконным линиям связи, которые обеспечивают большее число каналов связи, чем РРЛ и спутниковым системам, которые обеспечивают большое расстояние передачи сигналов с использованием искусственных спутников земли. Например по спутниковой линии связи передаются сигналы телеканала «1+1». Однако оптоволоконные кабели обеспечивают передачу сигнала в одном направлении, что требует прокладки двух параллельно идущих кабелей. Прокладка оптоволоконных кабелей вызывает большие трудности в горных районах и в районах с каменистой почвой. В этих случаях используются традиционные радиорелейные линии. Использование спутниковых систем передачи невыгодно в полярных районах, где невозможно использовать
спутники на геостационарной орбите. В этих районах обычно используются спутники на низколетящих орбитах. Недостатками таких систем являются ограниченное время связи спутника с земной станцией и сложная система слежения за спутником. Более простой и надежной системой передачи сигналов для этих районов являются радиорелейные линии связи. В настоящее время телефонные стволы существующих радиорелейных линий связи используют не только для передачи аналоговых сигналов многоканальной телефонии, а и для передачи цифровых
потоков данных. Это передача сигналов сети Internet, передача сигналов от базовых станций мобильной связи к центру коммутации абонентов и обратно. Для такого использования радиорелейных линий их штатная аналоговая каналообразующая аппаратура заменяется специальными цифровыми модемами. Аналоговые телефонные стволы радиорелейных линий обеспечивают передачу цифровых потоков данных со скоростью более 2 Мбит/сек. Небольшие радиорелейные линии создаются для передачи потоков данных между базовыми
станциями мобильной связи, для передачи выходных программ телецентров на радиотелевизионные передающие центры. Качественные показатели каналов связи радиорелейных линий должны удовлетворять рекомендациям Международного Консультативного Комитета по телефонии и телеграфии и Международного Консультативного комитета по радиовещанию, а также соответствующим государственным стандартам. Строительство новых и реконструкция существующих радиорелейных линий ведется в соответствии с техническими проектами. Наиболее важные задачи которые решаются при проектировании и строительстве радиорелейных линий – это повышение эффективности капитальных вложений, сокращение сроков сооружения объектов, ускорение освоения проектных мощностей, повышения качества и снижение стоимости строительства, реконструкция и техническое перевооружение действующих радиорелейных линий на базе использования новейших достижений науки и техники. 2. Выбор оборудования и его техническая характеристика.
Исходя из задания курсового проекта для передачи сигналов 2 телевизионных программ и 700 каналов телефонии выбираем аппаратуру радиорелейной связи «КУРС – 4». КУРС – комплекс унифицированных радиорелейных систем связи предназначен для построения экономичных, надежных и высококачественных радиорелейных линий, отвечающих всем требованиям построения сетей связи с учетом их резервирования. Пропускная способность телевизионного ствола аппаратуры «КУРС – 4» один
канал изображения и два канала звукового сопровождения, емкость телефонного ствола 720 каналов. По телевизионному каналу будет осуществляться передача сигналов 2 программ телевидения, что задействует работу двух телевизионных стволов. По телефонному каналу будет осуществляться передача 700 каналов телефонии, что задействует работу одного телефонного ствола. Так как выбранная аппаратура будет использоваться в системе резервирования 1+3, то оставшийся ствол
обеспечит надлежащий резерв. Основные технические характеристики аппаратуры «КУРС – 4». Рабочий диапазон частот, ГГц 3,4…3,9 Средняя длина волны, см 8,2 Пропускная способность телевизионного ствола 1 канал изображения 2 канала звука Пропускная способность телефонного ствола 720 дуплексных каналов Система резервирования 3+1 или 6+2 Мощность передатчика, Вт (дБВт) 0,5 (-3) Ширина полосы пропускания приемника, кГц 40 Коэффициент шума приемника, раз (дБ) 8 (9) Промежуточная частота, МГц 70 Верхняя частота группового спектра, кГц 3340 Девиация частоты «на канал», Гц 200 Уровень включения замещающего генератора, пвт (дБпВт) 25 (-106) Коэффициент системы в дБ телевизионного ствола 146,4 телефонного ствола 139,1
Выбор трассы РРЛ. Стоимость строительства проектируемой радиорелейной линии, а также ее последующей эксплуатации в значительной мере зависит от правильности выбора трассы прохождения сигнала. Поэтому при выборе трассы проводят большую работу по экономическому обоснованию оптимального ее направления. Прежде всего собирают материалы характеризующие экономику и природно – географические условия районов прохождения трассы проектируемой радиорелейной линии, пути обеспечения и основные местные строительные
ресурсы, перспективы обеспечения электроэнергией промежуточных радиорелейных станций (РРС) и пр. Затем трассу выбирают по топографическим картам. Одним из важнейших условий которое необходимо соблюдать при выборе трассы радиорелейной линии является условие «зигзагообразности». При выполнении его четыре станции нельзя размещать на одной прямой. Их размещают зигзагообразно. Это позволяет исключить помехи от станций, расположенных через три – пять
пролетов, поскольку при существующих планах распределения радиочастот на каждой четвертой станции возможен прием сигналов не только от соседней РРС, но и от первой, так как частота передачи первой станции совпадает с частотой приема четвертой станции. Ослабление мешающего сигнала при зигзагообразном расположении РРС достигается за счет направленного действия антенн. При этом угол между направлением на соседнюю станцию и направлением на станцию отстоящую на три пролета от данной, становится больше ширены диаграммы направленности антенны. Выполняя условие «зигзагообразности», необходимо также следить за тем, чтобы площадки РРС были размещены на доминирующих высотах, а также были максимально приближены к населенным пунктам, трассам автомобильных и железных дорог. Максимальные расстояния между РРС определяются задачами организации связи, а также рельефом местности, типом используемой аппаратуры
и допустимыми высотами подвеса антенн. Исходя из вышесказанного выбираем расстояние между РРС равным 30 – 55км. Исходя из задания курсового проекта выбираем трассу радиорелейной линии Березивка – Ямполь состоящую из семи пролетов: 1.Березивка – Николаевка – протяженность 40,5км. 2.Николаевка – Марьяновка – протяженность 45км. 3.Марьяновка – Ставровое – протяженность 49,5км. 4.Ставровое –
Слободка– протяженность 34,5км. 5.Слободка – Чечельник – протяженность 37,5км. 6.Чечельник – Крыжополь – протяженность 40,5км. 7.Крыжополь – Ямполь – протяженность 45км. Общая протяженность выбранной трассы РРЛ составляет 293,5км. Построение продольного профиля интервала. Профиль интервала строят, используя топографическую карту местности.
Профиль пролета представляет собой вертикальный разрез местности в плоскости проходящей через линию прямой видимости и центр земли. Профиль строят в прямоугольных координатах. Расстояние откладываем не по дуге окружности, а по оси абсцисс, а высоты по оси ординат. Для того, чтобы профиль в системе прямоугольных координат соответствовал реальному, используют параболический масштаб. Построение профиля начинают с расчета линии первого уровня. , где az – геометрический азимут
земли равный 6370км; – протяженность пролета (трассы); – относительная координата точки; -относительная координата точки. Для всей трассы Березивка – Ямполь. К=28/293,5=0,1 Y=(/(2*6370))*0,1*(1-0,1)=0,58 К=56/293,5=0,19 Y=(/(2*6370))*0,19*(1-0,19)=1,04 К=84/293,5=0,29 Y=(/(2*6370))*0,29*(1-0,29)=1,38 К=112/293,5=0,38 Y=(/(2*6370))*0,38*(1-0,38)=1,60 К=140/293,5=0,48 Y=(/(2*6370))*0,48*(1-0,48)=1,69 К=168/293,5=0,57 Y=(/(2*6370))*0,57*(1-0,57)=1,65 К=196/293,5=0,68 Y=(/(2*6370))*0,68*(1-0,68)=1,5 К=224/293,5=0,76 Y=(/(2*6370))*0,76*(1-0,76)=1,22 К=252/293,5=0,86 Y=(/(2*6370))*0,86*(1-0,86)=0,82 К=280/293,5=0,95 Y=(/(2*6370))*0,95*(1-0,95)=0,29 Для пролета Березивка – Марьяновка. К=10/86,5=0,12 Y=(/(2*6370))*0,12*(1-0,12)=0,06
К=20/86,5=0,23 Y=(/(2*6370))*0,23*(1-0,23)=0,1 К=30/86,5=0,35 Y=(/(2*6370))*0,35*(1-0,35)=0,13 К=40/86,5=0,46 Y=(/(2*6370))*0,46*(1-0,46)=0,15 К=50/86,5=0,58 Y=(/(2*6370))*0,58*(1-0,58)=0,14 К=60/86,5=0,69 Y=(/(2*6370))*0,69*(1-0,69)=0,12 К=70/86,5=0,81 Y=(/(2*6370))*0,81*(1-0,81)=0,09 К=80/86,5=0,92 Y=(/(2*6370))*0,92*(1-0,92)=0,04 Расчет просвета на участке
РРЛ. На пролете Березивка – Николаевка. 4.1. Расчет ориентировочного просвета. , где Λ – длина волны передатчика; К – относительная координата самой высокой точки на пролете; , где – расстояние до конца пролета. – расстояние до наивысшей точки пролета. К=26,5/41,5=0,64 4.2. Расчет приращения просвета за счет рефракции радиоволн , существующее в течение 50% времени: , где g – среднее значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости тропосферы 1/М.
σ – стандартное значение вертикального градиента диэлектрической проницаемости тропосферы 1/М. 4.3. Расчет просвета в отсутствие рефракции (для реального профиля пролета): Н(0)=16,1-1,49=14,6 На пролете Николаевка – Марьяновка. 4.4. Расчет ориентировочного просвета. К=20,75/45=0,46 м. 4.5. Расчет приращения просвета за счет рефракции радиоволн , существующее в течение 50% времени. м.
4.6. Расчет просвета в отсутствие рефракции (для реального профиля пролета). Н(0)=17,4-1,89=15,5м. На пролете Марьяновка – Ставровое. 4.7. Расчет ориентировочного просвета. К=30,5/49,5=0,62 м. 4.8. Расчет приращения просвета за счет рефракции радиоволн , существующее в течение 50% времени. м. 4.9. Расчет просвета в отсутствие рефракции (для реального профиля пролета). Н(0)=17,8-2,16=15,6м. На пролете Ставровое – Слободка. 4.10. Рассчет ориентировочного просвета. К=25,5/34,5=0,74 м. 4.11. Расчет приращения просвета за счет рефракции радиоволн , существующее в течение 50% времени. м. 4.12. Расчет просвета в отсутствие рефракции (для реального профиля пролета). Н(0)=13,4-0,86=12,5м. На пролете Слободка – Чечельник.
4.13. Расчет ориентировочного просвета. К=24,5/37,5=0,65 м. 4.14. Расчет приращения просвета за счет рефракции радиоволн , существующее в течение 50% времени. м. 4.15. Расчет просвета в отсутствие рефракции (для реального профиля пролета). Н(0)=15,2-1,2=14м. На пролете Чечельник – Крыжополь. 4.16. Расчет ориентировочного просвета. К=11,5/40,5=0,28 м.
4.17. Расчет приращения просвета за счет рефракции радиоволн , существующее в течение 50% времени. м. 4.18. Расчет просвета в отсутствие рефракции (для реального профиля пролета). Н(0)=14,9-1,24=13,7м. На пролете Крыжополь – Ямполь. 4.19. Расчет ориентировочного просвета. К=29/45=0,64 м. 4.20. Расчет приращения просвета за счет рефракции радиоволн , существующее в течение 50% времени.
м. 4.21. Расчет просвета в отсутствие рефракции (для реального профиля пролета). Н(0)=16,7-1,75=14,9м. Расчет высоты подвеса антенн. Для расчета высоты подвеса антенн на пролете откладываем значение H(0) от критической точки профиля, проводим линию прямой видимости, находим высоты подвеса антенн. 5.1. Для пролета Беризивка – Нколаевка: 58,6м. 40,6м.
5.2. Для пролета Николаевка – Марьяновка: 40,6м. 80,0м. 5.3. Для пролета Марьяновка – Ставровое: 80,0м. 35,6м. 5.4. Для пролета Ставровое – Слободка: 35,6м. 41,5м. 5.5. Для пролета Слободка – Чечельник: 41,5м. 30м. 5.6. Для пролета Чечельник – Крыжополь: 63,7м. 30,7м. 5.7. Для пролета Крыжополь – Ямполь: 30,5м. 35,7м. Расчет мощности сигнала на выходе приемника. Для аппаратуры «КУРС – 4» используется антенна РПА – 2П – коэффициент усиления которой равен 39,5 дБ. В качестве горизонтального фидера длиной 5м используется волновод ЭВГ – 2 с затуханием α = – 0,045 дБ/м, а в качестве вертикального фидера используется круглый
биметаллический волновод диаметром 70 мм с погонным затуханием α = – 0,02 дБ/м. Потери в сосредоточенных элементах АФТ в соответствии с техническими данными аппаратуры КУРС – 4 составляют -1,6дБ. На пролете Березивка – Николаевка. 6.1. Расчет потерь в фидере. Lф = α * Lг + α (h1 + h2) – 1,6, где Lг – длина горизонтального фидера.
Lф = -0,045*5+(-0,02)*(58,6+40,6)-1,6 = -3,809 дБ. 6.2. Определяем постоянные потери мощности сигнала: дБ 6.3.Определяем потери мощности в свободном пространстве: 6.4. Потери мощности сигнала в АФТ на станции Березивка: η – потери в сосредоточенных элементах АФТ. и – погонные затухания горизонтального и вертикального участка волноводов. дБ 6.5. Допустимое значение мощности сигнала на входе приемника на станции
Березивка: мкВт. На пролете Николаевка – Марьяновка. 6.6. Расчет потерь в фидере: Lф = -0,045*5+(-0,02)*(40,6+80,0)-1,6 = -4,137 дБ 6.7. Определяем постоянные потери мощности сигнала: дБ 6.8. Определяем потери мощности в свободном пространстве: 6.9. Потери мощности сигнала в АФТ на станции Николаевка: дБ 6.10.
Допустимое значение мощности сигнала на входе приемника на станции Николаевка: мкВт 6.11. Потери мощности сигнала на станции Марьяновка: дБ 6.12. Допустимое значение мощности на входе приемника на станции Марьяновка: мкВт Расчет уровня шумов в телефонном и телевизионном стволах. В телефонном стволе. Уровень мощности тепловых шумов на выходе верхнего телефонного канала в ТОНУ (дБпВт) определяется по формуле: в которую подставляем значение найденное из таблицы. Средняя Длинна волны, см Значение , дБ, при длине пролета не более, км. 30 40 50 60 16 8,2…5,1 3,8…2,7 -1,5 -2 -3 -2 -3 -4 -3 -4 -5 -4 -5 -6 7.1. Для пролета Березивка – Николаевка: дБпВт пВт. 7.2. Для пролета Николаевка – Марьяновка: дБпВт пВт 7.3.
Находим следующие параметры аппаратуры КУРС – 4 Мощность шума, определяемая нелинейностью фазовой характеристики ВЧ тракта Р = 12 пВт; Мощность шума вносимая модемами группового тракта Ргр = 50 пВт; Мощность теплового шума вносимого гетеродинами Рт.гет = 3пВт; Мощность шума вносимого АФТ і – того пролета Рафті = 5,2 пВт; Мощность шума вносимого стойками резервирования
Ррез = 30пВт. 7.4. Тогда суммарная мощность шума на выходе ТФ канала (в ТОНУ) в конце проектируемой РРЛ находится согласно формулы: , где n – число промежуточных станций; m – число условных станций; i – число станций испытывающих мешающее действие. Рм(80) – мощность шумов, создаваемых помехами внутри РРЛ. Рш = (35,48+45,8)+2*5,2+2*12+50+40 = 205,68 пВт.
Допустимую мощность шумов находим из таблицы: Допустимая мощность шума на выходе ТФ канала, существующая в течении 80% времени. Рекомендации МККР (нормы ЕАСС) по длине РРЛ Равной L, км. Нормы ЕАСС для зоновых РРЛ при длине L, км. 280<L<840 840<L<1670 1670<L<2500 50<L<200 200<L<600 600<
L<1400 Рш.доп(80), пВт 3L+200 3L+400 3L+600 3L+200 3L+200 3L+400 Рш.доп = 3Lуч+200 = 3*86,5+200 = 459,5 пВт. Сравнивая расчетную и допустимую мощность шумов на выходе верхнего ТФ канала в ТОНУ и убеждаемся, что: 205,68 < 459,5 Таким образом, нормы ЕАСС по шумам в ТФ канале проектируемого участка РРЛ выполняются. В канале изображения передачи ТВ. Отношение квадратов на протяжении тепловых шумов к размаху напряжения сигнала изображения (в дБ) определяется по формуле: 7.5. Для пролета Березивка – Николаевка: дБ. 7.6.Для пролета Николаевка – Марьяновка: дБ 7.7. Из технических параметров аппаратуры КУРС – 4 находим: Отношение шум сигнал на выходе канала яркости, определяемое тепловыми шумами гетеродинов: гет = -81 дБ; гет = 7,94* Тепловыми шумами модемов: мод = -74 дБ; мод = 39,8* 7.8.
Суммарное отношение шум – сигнал на выходе канала изображения определяется по формуле: , где и – отношения шум – сигнал в канале изображения, определяемые тепловыми шумами гетеродинов и модемов (эти величины задаются в технических данных аппаратуры; n – число ПРС в РРЛ; m – число переприемов по видеочастоте на РРЛ. 7.9. Таким образом дБ Допустимое значение соотношение шум – сигнал на выходе канала изображения:
дБ. Сравнивая расчетное и допустимое отношение шум – сигнал на выходе канала, убеждаемся, что проектируемый участок РРЛ удовлетворяет нормам ЕАСС по шумам в канале изображения при передаче телевизионных программ. Расчет устойчивости связи. Расчет устойчивости связи для пролета Березивка – Николаевка. 8.1. Минимально допустимое значение множителя ослабления для телефонного ствола при коэффициенте системы Ктф = 139,1 дБ определяем по формуле:
Vminтф = 44 – Ктф – Lпост. Vminтф = 44 – 139,1 – (-60,6) = -34,5 дБ 8.2. Минимально допустимое значение множителя ослабления для телевизионного ствола при коэффициенте системы Ктф = 146,4 дБ определяем по формуле: Vminтв = 44 – Ктв – Lпост. Vminтв = 44 – 146,4 – (-60,6) = -41,8 дБ Для дальнейших расчетов оставляем большее значение минимально допустимого множителя ослабления. Vminтв = -41,8 дБ 8.3. Рассчитываем процент времени ухудшения качества связи на участке РРЛ из-за замираний, вызванных субрефракцией радиоволн существующих в течении 50% времени. м 8.4. Просвет с учетом рефракции, существующей в течении 50% времени: H(q) = 14,6 + 8,93 = 23,53 м 8.5. Относительный просвет находим по формуле: . м 8.6. Аппроксимируем препятствие сферой и из профиля пролета находим параметр аппроксимируемой сферы r =6,2
км. Далее рассчитываем по формуле: . I = 6,2/41,5 = 0,15 8.7. Параметр препятствия находим по формуле при α = 1: Из рис. 1 находим = -9,15 дБ. 8.8. По формуле находим относительный просвет, при котором V = Vmin: 8.9. По формуле определяем: . 8.10. Рассчитываем параметр : Ψ = 2,31*0,94*(1,46-(-3,54)) = 10,86 Из рис. 2 находим, что То(Vmin) = 0%. 7.11.Процент времени ухудшения качества связи на участке
РРЛ из-за интерференционных замираний на пролете определяем по формуле: Тинт(Vmin) = Т(ΔЕ) – вероятность появления в тропосфере слоя с резким скачком диэлектрической проницаемости, она находится по формуле: , ξ = 1. % Тинт(Vmin) = Расчет устойчивости связи Николаевка – Марьяновка. 7.12. Минимально допустимое значение множителя ослабления для телефонного ствола при коэффициенте
системы Ктф = 139,1 дБ Vminтф = 44 – 139,1 – (-61,71) = -33,39 дБ 7.13. Минимально допустимое значение множителя ослабления для телевизионного ствола при коэффициенте системы Ктф = 146,4 дБ Vminтв = 44 – 146,4 – (-61,71) = -40,69 дБ Для дальнейших расчетов оставляем большее значение минимально допустимого множителя ослабления. Vminтв = -40,69 дБ 7.14. Рассчитываем процент времени ухудшения качества связи на участке РРЛ из-за замираний, вызванных субрефракцией радиоволн существующих в течении 50% времени. м 7.15. Просвет с учетом рефракции, существующей в течении 50% времени: H(q) = 17,4 + 11,32 = 28,72 м 7.16. Относительный просвет находим по формуле: м 7.17. Аппроксимируем препятствие сферой и из профиля пролета находим параметр аппроксимируемой сферы r = 5,7 км. Далее рассчитываем по формуле: I = 5,7/45 = 0,12 7.18.
Параметр препятствия находим по формуле при α = 1: Из рис. 1 находим = -8,92 дБ 7.19. По формуле находим относительный просвет, при котором V = Vmin: 7.20. По формуле определяем: Рассчитываем параметр : Ψ = 2,31*0,803*(1,65-(-3,56)) = 9,66 Из рис. 2 находим, что То(Vmin) = 0%. 7.21. Процент времени ухудшения качества связи на участке
РРЛ из-за интерференционных замираний на пролете определяем по формуле: % Тинт(Vmin) = Список литературы. 1.Маковеева М. А. Радиорелейные линии связи. Москва. «Радио и связь» 1989г. 2.Мордухович Л. Г. Радиорелейные линии связи. Курсовое и дипломное проектирование. Москва. «Радио и связь» 1989г. 3.Тимищенко М. Г. Радиорелейные системы передачи прямой видимости.
Москва. «Радио и связь» 1982г.