Радиоэлектроника

Энергетический расчет спутниковой линии связи для передачи телевизионных сигналов

                 Министерство образования Украины.
      Одесский     национальный      политехнический     университет.
           Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций.
                            Кафедра РТС.



                             Комплексное задание


         "Энергетический расчет спутниковой линии связи для передачи
                           телевизионных сигналов"



                                              Выполнил: ст. гр. РС-971
                                                   Cмысл В. Н.

                                       Проверил:  доцент кафедры РТС
                                                   Мамочка А.Д.



                                 ОДЕССА 2002


       Требуется рассчитать линию связи "Исскуственный спутник  Земли  (ИСЗ)
- Земля"  и  определить  мощность  бортового  передатчика,  необходимую  для
передачи телевизионного сигнала в системе  непосредственного  телевизионного
вещания.

    Исходные данные:

     . Орбита спутника - геостационарная
     . Ширина диаграммы направленности бортовой антенны - [pic]
     . КПД Антенно-Волнового Тракта (АВТ) -
       1) Земная станция - 0,9 (- 0,5 дБ)
       2) Бортовая станция - 0,8 (- 1 дБ)
     . Метод модуляции - Частотная Модуляция (ЧМ)
     . Высшая частота ЧМ сигнала - [pic]6 МГц
     . Отношение сигнал/шум на выходе приемника - [pic](46 дБ)
     .  Процент  времени,   в   течение   которого   нарушается   норма   в
       отношении [pic] - 0.1 %
     . Визометрический коэффициент - ВВ = 27 (14 дБ).
    Этот   коэффициент   учитывает   особенности   восприятия   шумов    на
телевизионном изображении зрительным аппаратом человека.
     . Координаты Земной станции  -
        1) Широта - [pic]
        2) Долгота - [pic]
     . Долгота под спутниковой точки (TeleX) - [pic]
     . Диаметр антенны Земных станций - [pic]
     . Частота излучения "вниз" - [pic]МГц (12 ГГц диапазон)
     . Дальность от ИСЗ до Земли – H = 42170км
     . Выигрыш за счет введения предыскажений - ( = 1,4



          1. Расчет угла места ( и азимута А антенны Земной станции

                               [pic]                                   (1.1)
                      [pic]                                            (1.2)

                     2.Рассчёт дальности от ИСЗ до Земли

                                    [pic] ,          (2.1)


    где R=6831 км-радиус Земли
              H=42170 км-расстояние от центра Земли до ИСЗ
         Подставив численные значения в выражение (1.3) получим, что

                                    [pic]

3. Расчет требуемого отношения [pic]на входе приемника Земной станции

    Отношение сигнал/шум на выходе  приемника  в  случае  телевизионных  ЧМ
сигналов связано с входным отношением сигнал/шум соотношением:
                    [pic]                          (3.1)
    где А - коэффициент, учитывающий методику оценки взвешенного    шума (А
= 8), а     В(ЧМ)  -  выигрыш  в  отношении  сигнал/шум  за  счет  частотной
модуляции.

              [pic],                                                   (3.2)
       где [pic]-  эффективная  (энергетическая)  полоса  частотного  канала
приемника.
          [pic] ,                                                      (3.3)
    где ( - коэффициент, учитывающий  большую  энергетическую  полосу  шума
приемного  тракта  по  отношению  к  полосе  пропускания   по   уровню   0,7
        (( = 1,1 .. 1,2), а [pic]- девиация частоты  от  пика  до  пика  (от
"черного" до "белого").
    Таким образом, получим:
                      [pic]                                            (3.4)
    Зададимся стандартным значением частоты девиации [pic]= 6 МГц.
                                  [pic] МГц
                                    [pic]
                               [pic]= 17.5 дБ

               4.Расчет высокочастотной части линии ИСЗ-Земля

    4.1  Рассчитаем  дополнительные  потери,   обусловленные   прохождением
сигнала через  атмосферу.  Эти  затухания  обусловлены  поглощением  энергии
молекулами кислорода  и  водяных  паров,  рефракцией  волн  (рассогласование
диаграмм направленности антенн), неидеальностью поляризации,  деполяризацией
электро-магнитных волн при прохождении через тропосферу,  а  также  наличием
осадков.
                        [pic],                                         (4.1)
    где  Lдоп_11,5  -  дополнительные   потери   на   частоте   11,5   ГГц,
обусловленные  углом  места  и  процентом  времени,   в   течение   которого
нарушается норма в отношении [pic], а f - частота излучения "вниз" в ГГц.
    Из таблицы получим Lдоп_11,5 = 4,8 дБ, и тогда:
                             [pic] дБ(3,069раз)
    4.2  Определим суммарную эквивалентную шумовую температуру:
                  [pic],                                               (4.2)
    где ТА - эквивалентная шумовая температура антенны
        Т0 - номинальное значение (290( К);
        Тпр - эквивалентная шумовая температура приемника;
         ( - КПД АВТ Земной станции.
    Используя  в  приемной  цепи   транзисторный   малошумящий   усилитель,
получим,что Тпр ( 250( К.
    Шумовая температура антенны, в свою очередь, складывается из нескольких
составляющих:
               [pic],                                                  (4.3)
    где Тк - температура обусловленная космическими излучениями;
              Татм - температура обусловленная атмосферными излучениями;
              Тз - температура Земли;
               с - коэффициент, учитывающий долю энергии излучения  принятую
по боковым лепесткам диаграммы направленности.
    Тк также зависит от излучения галактик, излучения  солнца  и  излучений
луны  и  планет.  Однако,  на  столь  высоких  частотах,  влияние  излучения
галактик и планет ничтожно  мало  и  ими  можно  пренебречь.  Учитывая,  что
антенна  спутника  направлена  соотвествующим  образом,   излучением  солнца
можно  также  пренебречь.  По  таблице   определяем   Татм   для   наихудших
метеоусловий. Температура Земли приблизительно равна 260( К.
    Итак:
                                Татм = 120( К
                                 Тз = 260( К
                                   с ( 0,2

                                   [pic] К
    и
                                   [pic] К

    4.3  Расчитаем коэффициенты усиления антенн  приемника  и  передатчика.
Существует две взаимосвязанные формулы для расчета  коэффициентов  усиления,
поэтому воспользуемся обеими в зависимости от заданных величин:
    1) Земная станция
                                                                      [pic],
                                                                       (4.4)
    где q - коэффициент использования поверхности зеркала (КИП), q  (  0,5;

               Da - диаметр антенны;
               ( - длина волны, ( = 26,9 мм.
                                    [pic]
    2) Бортовая станция
                      [pic]                                            (4.5)

                       5. Расчет мощности передатчика

                      [pic],                                           (5.1)
где Рш - полная мощность шумов на входе приемника.
       [pic],                                                          (5.2)
где k - постоянная Больцмана: [pic].
                                   [pic]Вт

                                    [pic]

Вывод:

    В данной работе был проведен  расчет  спутниковой  связи  для  передачи
телевизионных сигналов на отрезке ИСЗ-Земля.  Полученное  значение  мощности
передатчика  требует  определенной   коррекции   в   связи   с   несколькими
допущениями,   принятыми   для   простоты   расчета.   Остальные   параметры
удовлетворительны.



смотреть на рефераты похожие на "Энергетический расчет спутниковой линии связи для передачи телевизионных сигналов "