Рассмотрим еще одну составляющую шумов антенны в формулах (24) и (25), обусловленную омическими потерями в антенне,

Т Ш.А.=То(Lм-1)/Lм

где Т0=290 К; Lм — потери в материале зеркала антенны.

Современные металлические зеркальные антенны имеют весьма низкие потери, поэтому значения ТшА весьма малы и составляют на разных частотах значения, указанные в таблице 2.

Таблица 2 значения потерь на частотах.

Теперь определим Т∑б и Т∑З по формуле (21) с учетом входящих в нее величин, представленных формулами (24) и (25), а также рисунками 7— 8. Полученные значения Т∑б и Т∑З также будут квазипиковыми, так как они вычислены на основе квантилей распределения интенсивности осадков.

Тя.а=260*(1,02*3,78-1)/(1,02*3,78)=192,5 К; 

Тя.кб=0 К;  Тя.к.(β)3=4 К (из рисунка 7),

Тя.3 з=250 К; Тя.зб=90 К (из рисунка 8).

Из таблицы 2 находим:

ТшАз=0,075 К, 

Т ш.А.б=0,065 К,

Тя.а-з=290-250=40 К,

Т об=0 К,  с=0,4,

ТА.з=4+0,4*(250+40)+0,075=120 К, Та.б.=192,5+90+2*0,4*0+0,065=282,5 К.

Таким образом получим:

Т∑б=120+290*[(1-0,9)/0,9]+12/0,9=165,5К.

Т∑б =282,5+290*[(1-0,9)/0,9]+30/0,9=348К.

5.2 Расчет мощностей передатчиков

Подставляя полученные значения в (9) и (10), получаем мощности земного и бортового передатчиков, необходимые для обеспечения требуемого отношения сигнал-шум (12 дБ согласно рекомендации SSОG 308.2 для QPSK IDR) на конце линии связи в течение заданного процента времени (99,9%):

P пер.з=[(16π2*37,897*106)2*3,85*1,38*10-23*384*1,75*106)/((0,047)2*251 188,6*316*0,9*0,9)]*5*15,84=4 Вт,

Рпер.б=[(16π2*(40,8*106)2*2,9*1,38*10-23*165,5*36*106)/ /((0,079) 2*63* 125892*0,9*0,9)]*1,26*26,3=52 Вт .

Следует отметить, что найденные значения мощностей передатчиков обеспечит получение требуемого значения отношения сигнал/шум в канале (12 дБ в течении 99,9 % времени).

6. Расчет электромагнитной совместимости двух спутниковых систем.

Расчет электромагнитной совместимости основан на представлении, что по мере возрастания уровня мешающего излучения, увеличивается шумовая температура системы, подвергающейся помехам.

Согласно этому методу рассчитывается кажущееся увеличение эквивалентной шумовой температуры линии, обусловленное помехами, создаваемыми мешающей станции и отношение этого увеличения к эквивалентной шумовой температуры спутниковой линии, выраженной в процентах [1].

Для конкретного случая выберем земную станцию находящуюся на территории г.Алматы эта станция является мешающей станцией для рассматриваемой системы.

Мешающая система работает на тех же частотах, что и рассматриваемая система и использует геостационарный спутник российского производства «Экспресс 6А». Исходные данные: Система А —> Система В Плотность мощности:

РКМА= -52,8 дБВт/Гц                   Ркмв = -51,4 дБВт/Гц

РЗМА = -27,4 дБВт/Гц                   Рзмв = -40,4 дБВт/Гц

Координаты земной станции А:   76°13' восточной долготы

43°54' северной широты
Координаты земной станции В:             76° 13' восточной долготы

43°54' северной широты
Диаметр антенны ЗСА                                9,3 м

Диаметр антенны ЗСВ                       4,5 м

Коэффициент усиления антенны спутника для ЗСл, дБ 18
Коэффициент усиления антенны спутника для ЗСв, дБ 17
Шумовая температура ЗСд, К                165,5

Шумовая температура ЗСв, К      150

Координаты спутника А:              64° восточной долготы

Координаты спутникаВ:               80° восточной долготы

Дополнительные данные для расчета, по ИСЗ Экспресс-бА: Назначение: передача данных, телевидение, телефония, Интернет,

радиовещание, видеоконференцсвязъ, и др.

Орбита геостационарная;

Срок службы 7 лет;

Мощность, потребляемая ретранслятором 1450 Вт; Мощность источников питания 36ОО Вт;

Антенны- фиксированные:

1 приемная 17°х17°, глобальная;

1 приемная 5°х11°, зоновая;

1 передающая 5°х11°, зоновая;

1 передающая 15°х15°, квазиглобальная- перенацеливаемые 1 передающая 5°х11°, зоновая;

1 передающая 5°х5°, зоновая;

1 передающая 3,5°х7°, зоновая;

Транспондеры:

Параметры

С-диапазон;

Центральные частоты (передача/прием) МГц:

№5 - 5950/3625,

№6 - 6000/3675,

№7 - 6050/3725,

№8-6100/3775,

№9-6150/3825,

№10-6200/3875,

№11 -6250/3925,

№14-6300/3975,

№15-6350/4025,

№16-6400/4075,

№17-6450/4125,

Выходная мощность, Вт:

20 (9 транспондеров),

40 (2 транспондера),

75 (1 транспондер),

35 (5 транспондеров),

Поляризация сигнала круговая правого вращения и левого вращения.

ЭИИМ в центре луча, дБВт 32,0 - 48,0;

Добротность в центре луча, дБ/К1,0 (1 1 транспондеров).

В системе используют простые ретрансляторы с преобразованием частоты, приращение эквивалентной шумовой температуры линии может быть определено из выражения/1/,

ΔТл=ΔТзс↑+γ ΔТкс↓                                                                    (30)

где ΔТз - увеличение шумовой температуры приемной системы ЗС на выходе приемной антенны ЗС, (К);

ΔТб - увеличение шумовой температуры приемной системы космической станции на выходе приемной антенны космической станции, (К);

γ- коэффициент передачи спутниковой линии между выходом приемной антенны космической станции и выходом приемной антенны ЗС, его значение обычно меньше 1 и характеризует степень влияния помех, создаваемых на линии Земля - спутник. Подробнее можно записать

ΔТкс↓= (Рз.м.*Gз.м.(θt)*Gк.с(δ))/(к*Lu) ,                            (31)

ΔТзс↑= (Рк.м.*Gк.м.(η)*Gз.c.(θt))/(к*Ld) ,                            (32)

где Рз.м, Рк.м - максимальная плотность мощности в полосе 1 Гц, усредненная в наихудшей полосе 4 кГц для несущих ниже 15 ГГц, подводимая к антеннам мешающего спутника и мешающей земной станции соответственно;

Ок.м.( η) - усиление передающей антенны мешающего спутника в направлении ЗС, подверженной помехам;

Оз.с.( θt) - усиление приемной антенны ЗС, подверженной помехам, в направлении на мешающий спутник;

Оз.м.( θt) - усиление передающей антенны мешающей ЗС в направлении на спутник, подверженный помехам;

Ок.с(δ) - усиление приемной антенны спутника, подверженного помехам в направлении на мешающую ЗС; К - постоянная Больцмана (1,38*10-23 Вт/Гц*К);

Lu; Ld - потери на передачу в свободном пространстве на линии Земля — спутник и спутник - Земля соответственно; Өі - топоцентрический угловой разнос между спутниками. Потери (дБ) на передачу в свободном пространстве

L = 20*(Lgf+Lgd)+ 32,45 ,                                                      (33)

где f— частота, МГц;

d - расстояние (км) между земной станцией и геостационарным спутником;

а = 42644* √1 - 0,2954соsψ,                                                (34)

где соsψ = соsξ *соsβ;

ξ- широта земной станции;

β - разность по долготе между спутником и ЗС.

Соsψ=cos 43,2°*соs3° = 0,7289*0,9986 = 0,73,

dA=42644* √1-0,2954*0,73 = 42644*0,885 = 37767 км,

cosψ = соs43,2°*соs13° = 0,7289*0,9743 = 0,71,

dв = 42644* -71-0,2954*0,71 = 42644*0,889 = 37909 км.

Lu - потери на передачу в свободном пространстве на линии Земля -спутник;

Ld - потери на передачу в свободном пространстве на линии спутник-Земля.

Lu = 20*(Lg 6268+Lg 37909)+32,45 = 199,9 дБ, Ld = 20*(Lg 3794+Lg 37767)+32,45 - 195,6 дБ.

Рисунок 9.- Пояснение к расчету ЭМС

Топоцентрический угловой разнос между двумя геостационарными спутниками

θt = аrc соs((dа2+dв2-(84322*sin(θg/2))2)/2*dа*dв),                (35)

где θg - геоцентрический угловой разнос между спутниками;

θg —16 градусов.

θt = аrc соs((377672+379092-(84322*0,139)2)/2* 37767 * 37909) = 5°

.

Коэффициенты усиления антенн земной станции в направлении на другой спутник, определяется в зависимости от отношения В/Х и топоцентрического угла между спутниками и земными станциями.

Станция А:

λ= с/f = 3*108/6383*106 = 0,047 м,

D/λ= 93,7/0,047 = 197,87>10°

Формула для расчета Gзс (Ө) выбирается для случая D/ λ > 100,

Өr = 15,85*(197,87)-0,5 =1,1°,

Тогда

GЗС(Ө) = 32-25*lg Ө при Ө≤Ө≤48°,

GЗС(Ө) = 32-25* lg 5 =14,5 дБ.

Станция В:

λ=c/f=3*108/3794*106= 0,079 м,

D/λ=4,5/0,079=56,9<100

Формула для расчета GЗС(Ө)= выбирается для случая D/λ<100,

λ/D = 0,017,

GЗМ(Ө)= 52-10*lg(D/λ)-25*lgӨ при 100*λ/D≤ Ө < 48 т.е.1,7 ≤ 5 < 48,

GЗМ (Ө) =52 -10 * lg 57 - 25 * lg 5 = 16,5 дБ.

Так как известны сведения об используемой в системах поляризации, то учтем поляризационную развязку Ү.

Δ Тл = Δ Тл/Yd+γ* Δ Ткс/Yu

В связи с тем, что в системах используются системы с круговой поляризацией с разными направлениями вращения, тоҮ=4. Подставим найденные значения в выражения (32) и(33)

Т кс = Рзм + Gзм (Ө) + Gкс (δ) + 228,6 - Іи = -40,4+ 1 6,5+1 8+228,6- 1 99,9=22 дБК,

Следовательно Δ Ткс =186 К.

Δ Тзс=Р км+Gкм(η)+Gзс(Өi)+228,6-Ld =-51,4+17+14+228,6-195,6 = 12,6 дБК,

Следовательно Δ Тзс =18,2 К.

Δ Тл = Δ Тл/Yd+γ* Δ Ткс/Yu= 18,2/4 + 0,032 * 186/ 4= 4,5 + 1,4 = 5,9 К.

Отсюда Δ Т/T * 100% =5,9/150*100 = 3,99% .

Полученное значение 3,99 % не превышает пороговое 6%, то есть мешающая система В не оказывает существенного влияния на рассматриваемую систему А, следовательно координация не нужна.

7. Расчет РРЛ прямой видимости

Расчет РРЛ сводится к тому, что нужно определить качественные показатели двух пролетов, протяженность которых меньше средней дальности, на которую рассчитано оборудование РРЛ /8/.

Радиорелейная трасса состоит из двух пролетов: «Атакент»-«Рахат Палас» и «Рахат Палас»-«ТехаКа-банк» их протяженность 2,3 км и 5,8 км соответственно.

Данные пролеты находятся на территории города Алматы. Производитель оборудования Місrowave radio corporation Модель: Сalifornia Microwave-MNS

Диапазон частот 17,7-19,7 ГГц в соответствии с рекомендацией G.703.823,

7.1.Построение профилей пролетов и определение минимального просвета

Пролет «Атакент»-«Рахат-Палас»

Определим условный нулевой уровень по следующей формуле [8]:

y=﴾R20/2*a)*k(1-k) , (36)

Где а - радиус кривизны Земли 6370 км;

Rо - протяженность пролета;

к = Ri / R0- относительная координата точки, определения радиуса кривизны Земли.

К = Ri / Ro =1 / 2,3 = 0,43

Y1 = (R2 0 /2*a) K(1-k) = (2,32 / 26370)*0,43 (1-0,43) = 1*10 –4км = 0,1 м,

 К = Ri / Ro =2 / 2,3 = 0,87

Y2 = (R2 0 / 2*a ) K (1-k) = (2,32 / 26370)*0,87 (1-0,87) = 5*10 –5км = 0,05 м,

Профиль данного пролета приведен на рисунке 10.

Рисунок 10. - Профиль пролета РРЛ «Атакент»-«Рахат-Палас»

Определим радиус минимальной зоны Френеля в любой точке пролета, по следующей формуле:

Н0 = √ 1/3 *R 0 λ* k*(1-k),(37)

λ= c/f = 3*10-8/18*109 =0,016 м,

к = Ri / R0= 2/2,3 = 0,87

Н 0=√ 1/3 *2,3* 0,016 * 0,87 * (1 - 0,87) = 0,037м

Определим приращение просвета за счет рефракции:

        ΔH(g+σ) = - R20/4* (g+σ)*K*(1-K)                                    (38)

где g - среднее значение вертикального градиента, для Алматы равен -11*10-8 1/м;

 σ - стандартное отклонение, для Алматы равно - 11*10 - 8 1/м.

ΔH(g+σ) = - 23002/4*(- 11*10 -8 +11 * 10 - '8) * 0,87* (1 – 0,87 ) = 0 м.

Тогда, просвет без учета рефракции (а именно для этого случая построен профиль пролета).

H (o) = H0 – ΔH (g+σ) = 0,037 - 0 = 0,037 м.

Аналогично производим расчет .

Пролет «Рахат-Палас»-«ТехаКа-банк»

Определим условный нулевой уровень по формуле:

к = Ri / R0= 1/5,8 = 0,17,

y1 = (R20/2*a)*k(1-k) = (5,82/2*6370)*0,17*(1-0,17) = 3*10 –4км = 0,3м.

к = Ri / R0= 2/5,8 = 0,34,

y2 = (R20/2*a)* k(1-k) =(5,82/2*6370)*0,34*(1-0,34) = 6*10 –4км = 0,6м.

к = Ri / R0= 3/5,8 = 0,51,

y3 = (R20/2*a)* k (1-k) = (5,82/2*6370)*0,51*(1-0,51) = 6,6*10 –4 км = 0,66 м.

к = Ri / R0= 4/5,8 = 0,68,

y4 = (R20/2*a)* k (1-k) = (5,82/2*6370)*0,68*(1-0,68) = 5,7*10 –4 км = 0,57 м.

к = Ri / R0= 5/5,8 = 0,86,

y5 = (R20/2*a)* k (1-k) = (5,82/2*6370)*0,86*(1-0,86) = 3,1*10 –4 км = 0,31 м.

Профиль данного пролета приведен на рис. 11.

Рисунок 11. - Профиль пролета РРЛ «Рахат-Палас»-«Техака»

Определим радиус минимальной зоны Френеля в любой точке пролета, по формуле(37) :

K = Ri / R0 = 0,1/5,8 = 0,017

H0 = √ 1/3*5,8*0,016*0,017*(1-0,017) = 0,022 м.

Определим приращение просвета за счет рефракции по формуле (38)

ΔH (g+σ) = -58002/4*(-11*10-8 + 11*10-8)*0,017*(1-0,017) = 0.

Тогда, просвет без учета рефракции (а именно для этого случая построен профиль пролета).

H (0) = H0 - ΔH (g+σ) = 0,022 – 0 = 0,022 м.

7.2 Расчет запаса на замирание

Определим запас замирания по следующей формыле

F1 = SG + Gпрд + Gпрм – L0 - 2η,                                                    (39)

где SG - коэффициент усиления системы;

GПРМ, GПРД - усиление передающей и приемной антенны

соответственно ;

2η - КПД антенно-фидерного тракта, примем равным 3 дБ, так как используется компактное расположение наружного блока (ODU);

L0 = 20 * (lg f + lg R0 ) + 32,45 – где затухание радиоволн в свободном

пространстве;

f - средняя частота диапазона, МГц;

Rо - длина пролета в км.

Пролет «Атакент»-«Рахат-Палас»

L0= 20 * (lg 18000 + lg 2,3) + 32,45 = 1 44,8 дБ,

Ft = 110 + 38 + 38 - 144,8 - 3 = 35 дБ.

Пролет «Рахат-Палас»-«ТехаКа-банк»

L0 = 20 * (lg 18000 + lg 5,8) + 32,45 = 152 дБ,

Ft = 110 + 38 + 38 - 152 - 3 = 31 дБ.

7.3 Расчет времени ухудшения связи из-за дождя

Казахстан относится к зоне Е, для которой интенсивность осадков

 (превышаемая в 0,01% времени) и R0,01 = 22 мм/час[9].

Коэффициенты а и к для горизонтальной и вертикальной поляризации на частоте 18 ГГц, равны:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9