II. Расчет радиосвязи ионосферными волнами на группе частот.

Связи

 

 

I. Кафедра Радиосвязи

 

 

Курсовое проектирование:

“Расчет показателей эффективности радиосвязи”

 

 

                                   Разработал: к-т Сальников

                                 Проверил: п-к Кабаченко

 

г.Рязань 2001 г.

Содержание:

1) Постановка задачи ________________________________________стр.2

2) Исходные данные__________________________________________стр.3

3) Расчет радиосвязи ионосферными волнами на закрепленных

     частотах__________________________________________________стр.4

4) Расчет радиосвязи ионосферными волнами на группе частот_____стр.8

5) Расчет радиосвязи земными волнами на закрепленных частотах_стр.11

6) Приложение_____________________________________________стр.14

7) Список используемой литературы___________________________стр.25

 

Постановка задачи

 

II. Рассчитать радиосвязи ионосферными волнами на закрепленных частотах.

III. Рассчитать радиосвязи ионосферными волнами на группе частот.

IV. Рассчитать радиосвязи земными волнами на закрепленных частотах.

 

Исходные данные :

 

1) Длинна радиотрассы - 500 км

2) Время связи - год, соответствующий периоду средней солнечной активности (число Вольфа W=50)

3) Сезон – лето (июль)

4) Время суток – 14.00-16.00

5) Мощность, подводимая к передающей антенне, Р_А=1 кВт

6) Номиналы выделенных частот связи – вблизи ОРЧ для заданных временных интервалов

7) Вид сигнала – F1-500

8) Допустимая вероятность ошибки в приеме элемента сигнала          Р_{ощ доп}=2*10^-3

9) Способ обработки сигналов – одиночный некогерентный прием по огибающей, полоса пропускания при приеме сигналов ЧТ ∆F=1,2 кГц

10) К_ид=0,85 – коэффициент исправного действия

11) Число частот в группе Q=8

12) Число радиолиний N=2

13) τ_n1=0,5;1,0

14) d₁=80 км, d₂=20 км

15) τ₁=2*10^-3, τ₂=1,5*10^-3

16) ε₁=4, ε₂=4

 

 

I. Расчет радиосвязи ионосферными волнами на закрепленных частотах.

 

1. Определение ОРЧ и расчет эффективных значений напря­женности поля сигналов в точке приема

В данном примере полагаем, что отражение радиоволн на трассе происходит только от слоя F2, а координаты конечных пунктов трассы совпадают с координатой точки отражения.

С учетом исходных данных (географической широты точки отражения, времени связи и протяженности трассы) на графике суточного хода МПЧ (см. рис. 1) находим значения ОРЧ. По условию курсового проектирования необходимо не менее трех частот, то из графика на рис. 1 выбираем три частоты, по принципу по одной с краев и одну из середины. При таком выборе частот после расчета заданный коэффициент исправного действия не выполняется К_ид=0,85. Поэтому исходя, что F_мпч для слоя F₂ равна 8 мГц выбираются частоты представленные в табл. 1

По графику на рис. 2, соответствующему числу солнечных пятен (W=100) и заданному времени года (июль) с уче­том заданного временного интервала связи (14.00-16.00) и географической широты точки отражения (59,0°С), опре­деляем значения критических частот слоя Е (индексы поглоще­ния foE). Эти значения также приведены в табл. 1

По найденным значениям индексов поглощения foE и ОРЧ из графика на рис.3, соответствующего заданной дальности свя­зи (d=500км), определяем эффективные значения напряженно­сти поля сигнала Е’_c[дБ] от передатчика с эффективной мощностью излучения 1 кВт. Далее по формуле (1.1) рассчитываем эффек­тивные значения напряженности поля сигналов Е_с от передат­чика с заданной мощностью. При этом значения коэффициента

усиления антенны ВН 13/9 находим из графика на рис. 4

                 (1.1)

где Р_{эф изл}=0,25Р_АG_ε – эффективная мощность излучения передатчика, кВт; Р_А – мощность, подводимая к передающей антенне, кВт; G_ε – относительный коэффициент усиления. С учетом формулы 1.1 имеем:

Р_{эф изл1}=0,25*1*2,8=0,7

Р_{эф изл2}=0,25*1*2,9=0,725

Р_{эф изл3}=0,25*1*3,0=0,75

Е_с1=34+10lg0,7=30,37

Е_с2=39+10lg0,725=37,6

Е_с3 =42+10lg0,75=40,75

Примечание: Здесь и в дальнейшем индексы соответствуют частотам соответственно

Результаты расчетов значений Е_с сведены в табл. 1

 

Таблица 1

Месяц	Время связи	ОРЧ МГц	f0Е, МГц	Е’с, дБ	Gε	Ес, дБ при РА=1 кВт
Июль Июль Июль	14.00-16.00 14.00-16.00 14.00-16.00	7,2 7,5 7,8	3,5 3,5 3,5	34 39 42	2,8 2,9 3,0	32,6 37,6 40,75

2. Расчет средних уровней сигналов на входе приемника

Расчет средних уровней сигналов на входе приемника производится по формуле (1.2). Значения коэффициентов усиления приемной антенны на рабочих частотах связи находим из графика рис .4; значения активной и реактивной составляющей входного сопротивления антенны ВН13/9 определяем из графика на рис.5. Входное сопротивление приемника полагаем чисто активным и равным 75 0м.

            (1.2)

где λ=300/f – длина волны связи, м; f – частота связи, МГц; G_ε – коэффициент усиления приемной антенны на рабочей частоте в направлении прихода волны; R_A, X_A – активная и реактивная составляющие входного сопротивления приемника, Ом (реактивная составляющая входного сопротивления приемника принимается равной нулю). С учетом формулы 1.2 имеем:

λ₁=300/7,2=41,7

λ₂=300/7,5=40

λ₃=300/7,8=38,6

           

Результаты расчета средних уровней сигналов на входе при­емника у (дБ) приведены в табл.2

Таблица 2

ОРЧ, МГц	Gε	RA	XA	у, дБ при РА=1 кВт
7,2 7,5 7,8	2,8 2,9 3,0	190 120 40	60 -80 -40	50,675 58,2 61

 

3. Определение значений рассеяния уровней сигналов на вхо­де приемника

На основе статистических данных по характеристикам KB ка­налов задаемся значениями рассеянии уровней сигналов на входе приемника:

σ _у=4дБ для дневного времени связи;

σ _у=6дБ для ночного времени связи.

4. Определение средних уровней помех на входе приемника

Ожидаемые средние уровни помех на входе приемника с по­лосой пропускания ∆F=1,2 кГц определяем из табл. П2, с учетом найденных ОРЧ и заданного времени связи.

Найденные значения средних уровней помех х приведены в табл.3

5. Определение значений рассеяния уровней помех на входе приемника

На основе статистических данных по характеристикам KB каналов задаемся значениями рассеяния уровней помех на входе приемника:

σ _х=10дБ для дневного времени связи;

σ _х =15дБ для ночного времени связи.

6. Расчет значений среднего превышения уровня сигнала над уровнем помех z [дБ] и значений рассеяния превышения сигнала над помехой σ _z[дБ]

Этот расчет производится по формулам

z=y – x;

z₁=50,675-18=32,675

z₂=58,2-18=40,2

z₃=61-18=43

σ_z=10,8

Результаты расчета представлены в табл.3

7. Расчет требуемого превышения уровня сигнала над уров­нем помех z_доп

С учетом заданных требований к достоверности передачи ин­формации, вида сигнала и способа его обработки, а также свойств канала связи значение z_доп рассчитывается по формуле (1.3). В рассматриваемом примере при норме ошибок Р_ошдоп=2*10^-3.

                                                    (1.3)

 z_доп=27 дБ.           

8. Расчет параметра ξ

По найденным значениям z, σ_x и z_доп рассчитываем параметр

. Результаты расчета представлены в табл.3

 

Таблица.3

ОРЧ, МГц	у, дБ	х, дБ	z , дБ	σz, дБ	ξ
7,2	50,675	18	32,675	10,8	1,04
7,5	58,2	18	40,2	10,8	1,32
7,8	61	18	43	10,8	1,5

 

9. Расчет вероятности связи с достоверностью не хуже задан­ной и средних длительностей пригодного и непригодного состоя­ний радиоканала

По найденным значениям параметра искомые значения вероятности связи определяются либо из графика на рис.6, либо из таблицы П4.

Расчет средних длительностей пригодного и непригодного со­стояний радиоканала производится по формулам (1.4), (1.5). Зна­чением интервала корреляции уровней помех во времени задаемся с учетом протяженности трассы τ_x=4м.

                                        (1.4)

31,85

58,4

                                 (1.5)

Окончательные результаты расчета сведены в табл. 4

 

 

Таблица .4

 

Месяц	Время связи	ОРЧ МГц	Р(Рош<=Рош доп)	τпр(zдоп), мин	τнпр(zдоп), мин
Июль Июль Июль	14.00-16.00 14.00-16.00 14.00-16.00	7,2 7,5 7,8	0,8508 0,9032 0,9332	31,85 58,4 60,34	8,3 6,26 4,32

 

Вывод: Исходя из данных полученных в ходе расчета первого пункта можно прийти к такому выводу, что связь на трех выбранных ОРЧ: f=7,2 МГц, f=7,5 МГц и f=7,8 МГц удовлетворяет К_ид=0,85, т.к. на этих частотах ожидаемое значение вероятности связи с достоверностью не хуже заданной соответственно равна: F₁(ζ)=0,8508, F₂(ζ)=0,9032 и F₃(ζ)=0,9332

 

II. Расчет радиосвязи ионосферными волнами на группе частот.

 

 

При заданных параметрах радиотрассы значения вероятности связи на закрепленных частотах Р₁=Р(Р_ощ <=Р_{ош доп}) и средней длительности пригодного состояния радиоканала τ_пр(z_доп) ,были рассчитаны ранее.

По формуле 1.6 рассчитать вероятность того, что для данной радиолинии в любой момент времени найдется хотя бы одна частота, на которой можно осуществить радио связь с требуемым качеством, т.е. Р_QNи 

 

                                (1.6)

 

где Р₁ – вероятность связи с качеством не хуже требуемого на одной закрепленной частоте.

Значения С_Q^k рассчитываются по формуле:

 

 

 

Среднее время работы на одной частоте τ_р в общем случае зависит не только от требований к достоверности передаваемой информации, помехоустойчивости применяемых для связи сигналов и от самих условий ведения связи, но и от способа выбора частот связи из числа резервных. Наиболее простыми в технической реализации являются выбор любой пригодной по уровню помех частоты или частоты с минимальным уровнем помех. И хотя второй способ более предпочтителен, как в первом, так и во втором случае:

τ_р1=16

τ_р2=29,2

τ_р3=30,17

Далее по формуле 1.7 находится ожидаемое значение вероятности связи на группе частот.

                                               (1.7)

Для τ_n1=0,5мин находим Р_QN

Для τ_n2=1,0 мин находим Р_QN

 

Окончательные результаты расчета сведены в табл. .5

 

 

Таблица .5

 

Месяц