Расчет цифрофровой радиорелейной линии связи

 

Таблица 1.5

Параметры местных предметов профиля  № 2

Вариант	№ МП	k1	k2	h, м	Вид МП
22	1   2	0.1   0.6	0.6   0.8	30   20	лес   лес

 

В настоящее время освоен весьма широкий  диапазон рабочих частот для целей  микроволновой радиосвязи, начиная  с диапазона 2 ГГц.

В этом разделе  курсового проекта необходимо сделать  предварительный выбор диапазона  рабочих частот, руководствуясь кратким анализом.

Важным критерием для  выбора диапазона частот будет минимальная  протяженность интервала (R_{0 min} ). В нашем случае R_{0 min} = 17 км, неоправданно выбирать диапазон рабочих частот меньше 10 ГГц, а правильно - 11-13 ГГц. Затем, по заданной скорости работы и выбранному диапазону частот, найти подходящий тип оборудования и выписать его основные параметры(таблица 6)

 

Таблица 1.6

Параметры оборудования

Аппаратура	Фирма	f, ГГц	Pпд,   дБм	Модуляция	Скорость,    Мбит/с	Рпор (10-3),   дБм
PASOLINK 13	NEC Япония	12.7-13.3	23	QPSK	4	- 92.5

 

Задавшись размерами (диаметром) приемных и передающих параболических антенн (0.3, 0.6, 0.9, или 1.2 м) необходимо рассчитать их коэффициенты усиления по формуле:

G = 20 Lg(D) + 20 Lg(f) +17.5, дБ

где D - диаметр антенны, м, f - рабочая частота, ГГц (при расчетах используйте округленное значение средней частоты выбранного диапазона).

Результаты  сведем в таблицы 1.7 и 1.8

 

Таблица 1.7

  f  = 12,7 ГГц

Размеры антенны (м)	0.3	0.6	0.9	1.2
G усиление (дБ)	29.1	35.1	40.5	41.1

 

 

Таблица 1.8

  f  = 13 ГГц

Размеры антенны (м)	0.3	0.6	0.9	1.2
G усиление (дБ)	29.3	35,3	40,7	41,3

 

При выборе антенн необходимо учитывать, что  на практике не применяются антенны  с коэффициентами усиления большими, чем 45 - 47 дБ. При дальнейших расчетах эти параметры можно будет  изменять для оптимизации проектируемой  линии связи.

 

 

2 Выбор мест  расположения станций и построение  профилей интервалов

Данные для построения профилей интервалов выбираются в соответствии с заданием или снимаются с  карты любой местности. При выборе данных профилей из задания, величины нужно свести в таблицы 6 и 7, примерный вид которых показан ниже.

Таблица 2.1

  Высотные отметки профиля №  1

№ точки	k	h, м
1	0	20
2	0.1	15
3	0.2	15
4	0.3	20
5	0.4	40
6	0.5	40
7	0.6	20
8	0.7	0
9	0.8	0
10	0.9	20
11	1.0	30

 

Таблица 2.2

  Высотные отметки профиля №  2

№ точки	k	h, м
1	0	30
2	0.1	15
3	0.2	15
4	0.3	0
5	0.4	20
6	0.5	30
7	0.6	20
8	0.7	20
9	0.8	20
10	0.9	20
11	1.0	30

 

 

Таблица 2.3

  Местные предметы профиля № 1

№ МП	k1	k2	h, м	Вид МП
1	0.3	0.4	30	лес
2	0.6	0.8	20	лес

 

Таблица 2.4 

Местные предметы профиля № 2

№ МП	k1	k2	h, м	Вид МП
1	0.1	0.6	30	лес
2	0.6	0.8	20	лес

 

 

В таблице 2.1, 2.2 содержатся одиннадцать высотных отметок (h), расположенных равномерно по длине интервала на относительных расстояниях k. В таблице 2.3,2.4 приведены параметры различных структур, расположенные на поверхности Земли вдоль линии распространения радиосигнала. К таким структурам, которые принято называть местными или наземными предметами, относятся лесные массивы, крупные отдельные строения, населенные пункты, линии электропередач и пр. Величины k1 и k2 соответствуют расположению крайних границ местных предметов на интервале, h- высота местного предмета. Последний столбец таблицы содержит название местного предмета. По данным таблиц 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4 нужно построить профили интервалов, которые отражают вертикальный разрез местности между соседними станциями. Методика построения профилей предполагает два этапа:

1) Сначала строится линия (парабола), изображающая условный нулевой  уровень. Уравнение параболы выглядит  следующим образом: 

,

где Y - высота параболы (м) на относительной координате k,  
R₀ - протяженность пролета, м,  
а_экв - эквивалентный радиус Земли, км.

При построении профилей без учета влияния  атмосферы, а_экв примем равным геометрическому радиусу Земли (6370 км).

Результаты  вычислений сведем в таблицу 2.5.

 

Таблица 2.5

  Данные для построения параболы

№ точки	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
Y	0	2	3.6	4.8	5.4	5.7	5.4	4.8	3.6	2	0

 

 

Далее строим для профиля № 1 и профиля № 2 по данным таблицы 2.6

 

Таблица 2.6

№ точки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
k	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
1 интерв.	20	15	15	20	40	40	20	0	0	20	30
2 интерв.	30	15	15	0	20	30	20	20	20	20	30

Данные  для создания профиля №1 и №2

 

2) Затем, используя данные к курсовому  проекту, наносим отметки точек  профиля относительно нулевого  уровня и соединяем их линиями.  Вид профилей показаны на рисунках 2.1, 2.2.

Рисунок 2.1 - Примерный вид профиля интервала №1

 линии  радиосвязи

 

 

Рисунок 2.2 - Примерный вид профиля интервала №2

линии радиосвязи

 

3 Ориентировочный выбор высот подвеса антенн

 

После вычерчивания профилей интервалов (по данным курсового  проекта) необходимо определить ориентировочные  значения высот подвеса антенн. При  этом нужно руководствоваться величиной  просвета между линией прямой видимости  и профилем трассы. Ориентировочное  значение просвета для короткопролетных микроволновых систем связи должно быть численно равно радиусу первой зоны Френеля, которая определяется по формуле:

где R₀ - протяженность пролета, км,  
       f - рабочая частота, ГГц,  
      k – относительная координата наивысшей точки на трассе.

Тогда:

для первого интервала   

(м),

для второго интервала   

(м).

Отложив на профилях величины R_1ф (рисунки 3.1 и 3.2) проведем линии прямой видимости и определим высоты антенн.

Для определения ориентировочной высоты подвеса антенн необходимо отложить на профилях величины просвета, численно равные R_1ф,  как показано на рисунке 3.1, 3.2.  Затем, пользуясь рекомендациями, провести линии прямой видимости, и определить ориентировочные значения высот подвеса антенн h1 и h2.

 

Рисунок 3.1 - Ориентировочное определение высот подвеса антенн (№1)

 

 

 

Рисунок 3.2 - Ориентировочное определение высот подвеса антенн (№2)

 

4 Учет атмосферной рефракции и уточнение высот подвеса антенн

 

Основная сложность расчетов РРЛ определяется тем, что траектория распространения электромагнитной волны непрямолинейна, случайна и  зависит от состояния атмосферы, от величины градиента диэлектрической  проницаемости атмосферы (g). Это явление называется атмосферной рефракцией. В среднем, атмосферная рефракция приводит к увеличению значения просвета по сравнению с геометрической величиной, определяемой высотами подвеса антенн. Однако при определенных атмосферных условиях (субрефракции), наблюдается уменьшение величины просвета и, при недостаточно высоких антенных опорах, трасса может закрываться, т.е. может нарушаться прямая видимость.

Для нормальной работы цифровой РРЛ, величина просвета с учетом атмосферной  рефракции на трассе, должна удовлетворять  условиям, приведенным в таблице  4.1.    

 

Таблица 4.1

Условия при учете атмосферной  рефракции

Критерии	R0 , км	Катм
Величина просвета должна соответствовать радиусу первой зоны Френеля при нормальной атмосферной  рефракции для данной местности.	любая	1.333
Величина просвета должна быть больше или равна нулю при субрефракции	≤15   >15	0.5   0.7

 

где  К_атм - коэффициент преломления атмосферы, представляющий собой отношение эквивалентного радиуса Земли (при атмосферной рефракции) к геометрическому радиусу Земли.

Необходимо иметь в  виду, что в ряде практических случаев (например, при узком препятствии  на пролете), можно выбрать меньшие  величины просвета, чем получатся по критериям из таблицы 14. При этом допускаются редкие события закрытия пролета из-за субрефракции, приводящие к некоторому ухудшению показателей неготовности ЦРРЛ.