Реферат: Энергетический расчет спутниковой линии связи для передачи телевизионных сигналов
Министерствообразования Украины.
Одесский национальный политехнический университет.
Институтрадиоэлектроники и телекоммуникаций.
Кафедра РТС.
Комплексное задание
«Энергетическийрасчет спутниковой линии связи для передачи телевизионных сигналов»
Выполнил: ст. гр. РС-971
Cмысл В. Н.
Проверил: доценткафедры РТС
МамочкаА.Д.
ОДЕССА2002Требуется рассчитать линию связи «Исскуственныйспутник Земли (ИСЗ) — Земля» и определить мощность бортового передатчика,необходимую для передачи телевизионного сигнала в системе непосредственноготелевизионного вещания.
Исходныеданные:
· Орбитаспутника — геостационарная
· Ширинадиаграммы направленности бортовой антенны — />
· КПДАнтенно-Волнового Тракта (АВТ) —
1) Земная станция — 0,9 (- 0,5 дБ)
2) Бортовая станция — 0,8 (- 1 дБ)
· Методмодуляции — Частотная Модуляция (ЧМ)
· Высшаячастота ЧМ сигнала — />6 МГц
· Отношениесигнал/шум на выходе приемника — />(46 дБ)
· Процентвремени, в течение которого нарушается норма в отношении /> - 0.1 %
· Визометрическийкоэффициент — ВВ = 27 (14 дБ).
Этоткоэффициент учитывает особенности восприятия шумов на телевизионном изображениизрительным аппаратом человека.
· КоординатыЗемной станции —
1) Широта — />
2) Долгота — />
· Долготапод спутниковой точки (TeleX) — />
· Диаметрантенны Земных станций — />
· Частотаизлучения «вниз» — />МГц (12ГГц диапазон)
· Дальностьот ИСЗ до Земли – H= 42170км
· Выигрышза счет введения предыскажений — D= 1,4
1. Расчет угламеста bи азимута А антенныЗемной станции
/> (1.1)
/> (1.2)
2.Рассчётдальности от ИСЗ до Земли
/> , (2.1)
где R=6831 км-радиус Земли
H=42170 км-расстояниеот центра Земли до ИСЗ
Подставив численныезначения в выражение (1.3) получим, что
/>
3.Расчет требуемого отношения />на входеприемника Земной станции
Отношение сигнал/шумна выходе приемника в случае телевизионных ЧМ сигналов связано с входнымотношением сигнал/шум соотношением:
/> (3.1)
где А — коэффициент,учитывающий методику оценки взвешенного шума (А = 8), а В(ЧМ) — выигрыш вотношении сигнал/шум за счет частотной модуляции.
/>, (3.2)
где />-эффективная (энергетическая) полоса частотного канала приемника.
/> , (3.3)
где g — коэффициент, учитывающий большуюэнергетическую полосу шума приемного тракта по отношению к полосе пропусканияпо уровню 0,7 (g= 1,1… 1,2), а /> — девиация частотыот пика до пика (от «черного» до «белого»).
Такимобразом, получим:
/> (3.4)
Зададимся стандартнымзначением частоты девиации />= 6 МГц.
/> МГц
/>
/>= 17.5 дБ
4.Расчетвысокочастотной части линии ИСЗ-Земля
4.1 Рассчитаемдополнительные потери, обусловленные прохождением сигнала через атмосферу. Этизатухания обусловлены поглощением энергии молекулами кислорода и водяных паров,рефракцией волн (рассогласование диаграмм направленности антенн),неидеальностью поляризации, деполяризацией электро-магнитных волн припрохождении через тропосферу, а также наличием осадков.
/>, (4.1)
где Lдоп_11,5 — дополнительныепотери на частоте 11,5 ГГц, обусловленные углом места и процентом времени, втечение которого нарушается норма в отношении />,а f — частота излучения«вниз» в ГГц.
Из таблицы получим Lдоп_11,5 = 4,8 дБ, и тогда:
/> дБ(3,069раз)
4.2 Определим суммарнуюэквивалентную шумовую температуру:
/>, (4.2)
где ТА — эквивалентнаяшумовая температура антенны
Т0 — номинальное значение (290° К);
Тпр — эквивалентная шумовая температура приемника;
h- КПД АВТ Земной станции.
Используя в приемнойцепи транзисторный малошумящий усилитель, получим, что Тпр @ 250° К.
Шумоваятемпература антенны, в свою очередь, складывается из нескольких составляющих:
/>, (4.3)
где Тк — температура обусловленная космическими излучениями;
Татм — температураобусловленная атмосферными излучениями;
Тз — температураЗемли;
с — коэффициент, учитывающийдолю энергии излучения принятую по боковым лепесткам диаграммы направленности.
Тк такжезависит от излучения галактик, излучения солнца и излучений луны и планет.Однако, на столь высоких частотах, влияние излучения галактик и планет ничтожномало и ими можно пренебречь. Учитывая, что антенна спутника направленасоотвествующим образом, излучением солнца можно также пренебречь. По таблицеопределяем Татм для наихудших метеоусловий. Температура Землиприблизительно равна 260° К.
Итак:
Татм = 120° К
Тз = 260° К
с @ 0,2
/> К
и
/> К
4.3 Расчитаемкоэффициенты усиления антенн приемника и передатчика. Существует двевзаимосвязанные формулы для расчета коэффициентов усиления, поэтомувоспользуемся обеими в зависимости от заданных величин:
1) Земная станция
/>, (4.4)
где q — коэффициентиспользования поверхности зеркала (КИП), q @ 0,5;
Da — диаметр антенны;
l — длина волны, l= 26,9 мм.
/>
2) Бортовая станция
/> (4.5)
5. Расчет мощностипередатчика
/>, (5.1)
где Рш — полная мощность шумов навходе приемника.
/>, (5.2)
где k — постоянная Больцмана: />.
/>Вт
/>
Вывод:
Вданной работе был проведен расчет спутниковой связи для передачи телевизионныхсигналов на отрезке ИСЗ-Земля. Полученное значение мощности передатчика требуетопределенной коррекции в связи с несколькими допущениями, принятыми дляпростоты расчета. Остальные параметры удовлетворительны.