Контрольная работа

ЗАДАНИЕ НА РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ ПО КУРСУ «ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ И СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ»

ЦЕЛЬ: определить отношение сигнал/шум на входе приёмника земной станции при передаче сигнала с заданными параметрами по спутниковой линии связи (в данной работе рассматривается участок БОРТОВОЙ РЕТРАНСЛЯТОР – ПРИЕМНАЯ ЗЕМНАЯ СТАНЦИЯ).

ЭТАПЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ:
1. Определение географических координат (широта и долгота) заданной точки приема (населенного пункта).
2. Выбор спутника ретранслятора, обеспечивающего вещание в заданном регионе (заданный населенный пункт должен попадать в зону обслуживания спутника).
3. Определение геометрических параметров спутниковой линии связи (угол места, азимут, наклонная дальность).
4. Определение потерь энергии сигнала при его прохождении по спутниковой линии связи и расчет мощности полезного сигнала на входе приемника.
5. Определение мощности тепловых шумов приемной системы (приемной земной станции).
6. Расчет отношения сигнал/шум, приведенного ко входу приемника земной станции.

ЭТАП 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КООРДИНАТ (ШИРОТА И ДОЛГОТА) ЗАДАННОЙ ТОЧКИ ПРИЕМА (НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА).

ЭТАП 2
ВЫБОР СПУТНИКА РЕТРАНСЛЯТОРА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО ВЕЩАНИЕ В ЗАДАННОМ РЕГИОНЕ (ЗАДАННЫЙ НАСЕЛЕННЫЙ ПУНКТ ДОЛЖЕН ПОПАДАТЬ В ЗОНУ ОБСЛУЖИВАНИЯ СПУТНИКА).

ЭТАП 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СПУТНИКОВОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ (УГОЛ МЕСТА, АЗИМУТ, НАКЛОННАЯ ДАЛЬНОСТЬ).

ЭТАП 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ СИГНАЛА ПРИ ЕГО ПРОХОЖДЕНИИ ПО СПУТНИКОВОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ И РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПОЛЕЗНОГО СИГНАЛА НА ВХОДЕ ПРИЕМНИКА

ЭТАП 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВЫХ ШУМОВ ПРИЕМНОЙ СИСТЕМЫ (ПРИЕМНОЙ ЗЕМНОЙ СТАНЦИИ).

ЭТАП 6
РАСЧЕТ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ, ПРИВЕДЕННОГО КО ВХОДУ ПРИЕМНИКА ЗЕМНОЙ СТАНЦИИ
=============================================

Лабораторная работа №1

«Изучение факторов, влияющих на величину напряжённости поля в точке приёма»

Цель лабораторной работы: изучить характер изменения напряженности поля в точке приёма в реальных условиях распространения и в случае свободного пространства в зависимости от меняющихся исходных параметров среды распространении и приёмопередающих устройств.

Подготовка к лабораторной работе
1. Изучить конспект лекций по теме «Сети эфирного ТВ вещания»
2. Ознакомиться с принципами работы и заполнениями рабочих окон калькулятора по расчёту напряжённости поля в точке приёма.

Задание на лабораторную работу

1. Изучение зависимости напряженности поля в точке приёма в реальных условиях распространения и в случае свободного пространства от расстояния между ТВ передатчиком и точкой приёма.

1.1 Ввести в рабочие окна калькулятора следующие исходные данные в соответствии с вариантом (вариант – предпоследняя цифра пароля):

1.2 Снять зависимости напряженности поля в точке приёма в реальных условиях распространения и в случае свободного пространства от расстояния между ТВ передатчиком и точкой приёма для различных значений R, меняя их в соответствующем окне калькулятора от 1 до 100 км.

1.3 После заполнения соответствующих строк необходимо вычислить параметр V – множитель ослабления поля свободного пространства, показывающий различие между значениями напряжённости поля в точке приёма при распространении в свободном пространстве и в реальных условиях.

1.4 По результатам измерения и вычисления построить кривые: Ереальн = f(R) и Есвоб = f(R) – на одном графике, а также график V = f(R). Сделать выводы.

2. Изучение зависимости напряженности поля в точке приёма от рельефа местности.
2.1 Ввести в рабочие окна калькулятора следующие исходные данные в соответствии с номером бригады. Обратите внимания на изменения по сравнению с таблицей 1
2.2 Снять зависимости напряженности поля в точке приёма в реальных условиях распространения от величины неровности рельефа , меняя их в соответствующем окне калькулятора от 10 до 200 м. Заполнить таблицу измерений.
2.3 По результатам измерения построить график: Ереальн = f( ). Сделать выводы.

3. Изучение зависимости напряженности поля в точке приёма от мощности излучения радиопередатчика.

3.1 Ввести в рабочие окна калькулятора следующие исходные данные в соответствии с номером бригады:

3.2 Снять зависимости напряженности поля в точке приёма в реальных условиях распространения и величины уровня эффективной изотропной излучаемой мощности от величины мощности излучения передатчика Рпд, Вт, меняя их в соответствующем окне калькулятора от 10 до 5000 Вт. Заполнить таблицу измерений.

3.3 По результатам измерения построить график: Ереальн = f(Рэфф). Сделать выводы.

4. Изучение зависимости напряженности поля в точке приёма от высоты подвеса антенны ТВ передатчика.

4.1 Ввести в рабочие окна калькулятора следующие исходные данные в соответствии с номером бригады:

4.2 Снять зависимости напряженности поля в точке приёма в реальных условиях распространения и величины уровня эффективной изотропной излучаемой мощности от величины высоты подвеса передающей антенны h1,м, меняя их в соответствующем окне калькулятора от 20 до 200 м. Заполнить таблицу измерений.

Обратите внимание, что величина уровня эффективной изотропной излучаемой мощности меняется за счёт увеличения длины фидера lф=h1+20, м, что также нужно учесть в соответствующем окне «Параметры передатчика».

4.3 По результатам измерения построить графики:
Ереальн = f(h1), R прям. вид. = f(h1), Сделать выводы.

5. Определение максимального радиуса зоны обслуживания ТВ передатчика.

После прохождения предыдущих пунктов вам понадобится график, построенный в самом начале лабораторной работы: Ереальн = f(R).
После построения требуемых кривых можно графически определить максимальный радиус зон обслуживания полезного и мешающего передатчиков.

Максимальный радиус зоны обслуживания определяется исходя из условия: напряжённость поля на границе зоны обслуживания ТВ передатчика равна минимальной напряженности поля.
В случае организации цифрового ТВ вещания значения Емин зависят от номера ТВ канала (частоты радиосигнала), параметров приёмного устройства, и способа формирования радиосигнала (таблица 9)

Минимальное значение напряженности поля E_min в точке приема равно:

E_min=F+C⁄N-G_a+a_Ф-30+20 lg⁡(f),дБмкВ⁄м, (3)

где F – коэффициент шума приёмника (таблица 9),
C⁄N – требуемое отношение сигнал/шум (рисунок 2),
a_Ф - потери фидера между антенной и усилительным устройством (таблица 9),
f – рабочая частота (таблица 9),
G_a - коэффициент усиления приёмной антенны (таблица 9).

6. Контрольные вопросы
1. Как влияет увеличение высоты подвеса антенны на радиус зоны обслуживания радиопередатчика? Почему?
2. Как повлияет увеличение коэффициента усиления приёмной антенны на радиус зоны обслуживания радиопередатчика? Почему?
3. Как повлияет увеличение высоты подвеса антенны на радиус зоны обслуживания радиопередатчика? Почему?
4. Как повлияет увеличение мощности радиопередатчика на радиус зоны обслуживания системы радиосвязи?
5. С какой целью используется параметр «эффективная высота подвеса антенны»?
6. Как изменится расстояние прямой видимости при увеличении высоты подвеса передающей антенны? Почему?
7. Чем определяется эффективная излучаемая мощность сигнала на выходе передающей антенны?
8. Для каких нормированных параметров приёмопередающего оборудования и среды распространения построены графики Е(50,50)?
9. От каких факторов зависит значение параметра Emin.
10. Каким образом можно увеличить радиус зоны обслуживания ТВ передатчика?

Калькулятор для расчёта напряженности поля УКВ передатчиков

Рабочее окно калькулятора можно условно разделить на следующие элементы:
1. Окно ввода параметров радиопередатчика
2. Окно ввода параметров местности
3. Окно ввода высот подвеса антенн
4. Окно ввода статистических данных параметра Е(L,T)
5. Окно вывода результатов расчёта.

Рассмотрим подробнее функции перечисленных рабочих окон калькулятора.

1. Окно ввода параметров радиопередатчика «Параметры передатчика»

Данное окно позволяет задать такие параметры передающего устройства как:
 диапазон частот,
 мощность излучения передатчика,
 коэффициент усиления антенны,
 затухание сигнала в фидере передатчика. Причём величину затухания сигнала в фидере можно рассчитать, зная длину фидера (радиочастотного кабеля) и его коэффициент затухания на заданной частоте.
Все перечисленные параметры определяют величину эффективной изотропной излучаемой мощности радиопередающего устройства, которая измеряется на выходе передающей антенны непосредственно перед излучением энергии в эфир.
Элементы окна «Параметры передатчика» с дополнительными выпадающими окнами приведены на рисунке 1
При вводе параметров обратите внимание на единицы измерения в задании на лабораторную работу и их соответствие калькулятору.

2. Окно ввода параметров местности «Положение на местности»

Используя данное окно можно задать такие параметры как:
 расстояние от радиопередающего устройства до точки приёма (от 1 километра),
 плотность городской застройки путём выбора значения из предложенного перечня (0, 5, 10, 20, 30, 45%),
 неровность рельефа местности путём выбора соответствующей строки в выпадающем окне: равнинный, слабопересечённый, сильнопересечённый, гористый рельеф. При выборе строки «точное значение» становится активным окно ввода параметра .
Элементы окна «Положение на местности» с дополнительными выпадающими окнами приведены на рисунке 2.


Рисунок 1 - Элементы окна «Параметры передатчика»

Рисунок 2 - Элементы окна «Положение на местности»

3. Окно ввода высот подвеса антенн «Высота подвеса антенн»

Данное окно позволяет задать такие параметры системы ТВ вещания как:
 высота подвеса передающей антенны,
 высота подвеса приёмной антенны.
Все перечисленные параметры можно ввести путём выбора из предложенного перечня величин, а также ввести точное значение самостоятельно.
Элементы окна «Высота подвеса антенн» с дополнительными выпадающими окнами приведены на рисунке 3

Рисунок 3 - Элементы окна «Высота подвеса антенн»

4. Окно ввода статистических данных параметра Е(Т,L) «Статистические данные»

Данное окно позволяет ввести заданную вероятность приёма по времени (Т %) и по месту (L %) в точке приёма. Обычно Т = 50% и L = 50%. Однако, эти значения могут варьироваться в любых пределах. Наиболее распространенными вариантами при расчёте сетей ТВ вещания являются сочетания: Е(50,50), Е(50,75), Е(50,95), Е(50,99).
При расчёте цифрового сетей ТВ вещания используются Е(50,75), Е(50,95).
Элементы окна «Статистические данные» с дополнительными выпадающими окнами приведены на рисунке 4.


Рисунок 4 - Элементы окна «Статистические данные»

5. Окно вывода результатов расчёта

В соответствии с введёнными значениями в предыдущих окнах (рисунки 1 – 4) в окне вывода результатов расчёта можно увидеть следующие рассчитанные значения (рисунок 5):
 расстояние прямой видимости, зависящее от высот подвеса антенн, (Rпрям.вид, км),
 величину уровня эффективной изотропной излучаемой мощности радиопередающего устройства, выраженную относительно 1 кВт (Рэфф, дБкВт),
 величину напряжённости поля в точке приёма при распространении сигнала в реальных условиях (Ереальн, дБмкВ/м)
величину напряжённости поля в точке приёма при условии распространения в свободном пространстве (Есвоб, дБмкВ/м)

Используя калькулятор по расчёту напряжённости поля, можно определять не только перечисленные величины из окна вывода результатов расчёта, а также решать следующие задачи:
 проводить оптимизацию параметров сети ТВ вещания,
 оценивать параметры электромагнитной совместимости и частотно-территориального планирования,
 рассчитывать множитель ослабления поля свободного пространства,
 оценивать максимальный радиус зоны обслуживания ТВ передатчика с заданными параметрами.

Рисунок 5 - Окно вывода результатов расчёта

Этим вопросам и будет посвящёна лабораторная работа «Расчёт и планирование сетей ТВ вещания»

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОСЛЕДНЕЙ ЦИФРЫ ПАРОЛЯ: