Реферат: Энергетический расчет спутниковой линии связи для передачи телевизионных сигналов
Реферат: 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 -
·
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 - 6 МГц
·
Отношение
сигнал/шум на выходе приемника - (46 дБ)
·
Процент
времени, в течение которого нарушается норма в отношении - 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 -
2) Долгота -
·
Долгота
под спутниковой точки (TeleX) -
·
Диаметр
антенны Земных станций -
·
Частота
излучения "вниз" - МГц (12
ГГц диапазон)
·
Дальность
от ИСЗ до Земли – H
= 42170км
·
Выигрыш
за счет введения предыскажений - D
= 1,4
1. Расчет угла
места b и азимута А антенны
Земной станции
(1.1)
(1.2)
2.Рассчёт
дальности от ИСЗ до Земли
, (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
3.
Расчет требуемого отношения на входе
приемника Земной станции
Отношение сигнал/шум
на выходе приемника в случае телевизионных ЧМ сигналов связано с входным
отношением сигнал/шум соотношением:
(3.1)
где А - коэффициент,
учитывающий методику оценки взвешенного шума (А = 8), а В(ЧМ) - выигрыш в
отношении сигнал/шум за счет частотной модуляции.
,
(3.2)
где -
эффективная (энергетическая) полоса частотного канала приемника.
,
(3.3)
где g - коэффициент, учитывающий большую
энергетическую полосу шума приемного тракта по отношению к полосе пропускания
по уровню 0,7 (g
= 1,1 .. 1,2), а - девиация частоты
от пика до пика (от "черного" до "белого").
Таким
образом, получим:
(3.4)
Зададимся стандартным
значением частоты девиации = 6 МГц.
МГц
= 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.
,
(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 ,
а f - частота излучения
"вниз" в ГГц.
Из таблицы получим Lдоп_11,5 = 4,8 дБ, и тогда:
дБ(3,069раз)
4.2 Определим суммарную
эквивалентную шумовую температуру:
,
(4.2)
где ТА
- эквивалентная
шумовая температура антенны
Т0
- номинальное значение (290° К);
Тпр -
эквивалентная шумовая температура приемника;
h
- 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:
,
(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
К
и
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
,
(4.4)
где q - коэффициент
использования поверхности зеркала (КИП), q @ 0,5;
Da - диаметр антенны;
l - длина волны, l
= 26,9 мм.
2) Бортовая станция
(4.5)
5. Расчет мощности
передатчика
,
(5.1)
где Рш - полная мощность шумов на
входе приемника.
,
(5.2)
где k - постоянная Больцмана: .
Вт
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.
|