Дайын болмау нормасын тексеру

Тараз 2013

Әдістемелік нұсқау _______ практикалық жүмыстарды __________________орындау үшін

/тәжірибелік, зертханалық жұмыстың атауы/

_ Спутниктік және радиорелелік беріліс жүйелері______________________

/пәннің атауы/

_ 5В071900 «РЭТ» ____________________________ мамандығының білімгерлері үшін

/мамандық шифры/

пәннің типтік оқу бағдарламасына сәйкес жасалған.

Әдістемелік нұсқауды құрастырушылар:

Джанузакова Р.Д __________ ______________________

/аты-жөні/ /қолы/

Тайғараев _ Ж _____________ ______________________

/аты-жөні/ /қолы/

Әдістемелік нұсқау ____ Автоматика және телекоммуникация __________________

/кафедра атауы/

______________________________________________ кафедра мәжілісінде талқыланды

Хаттама №_____ «______»_____________20__ж.

КІРІСПЕ

Спутниктік және радиорелелі берілу жүйесі бойынша есеп жинағының негізгі тапсырмасы – спутниктік жүйенің параметрлерін анықтау, РРС-та байланыс тұрақтылығын есептеу, сонымен қатар «төмен» екі спутниктік жүйенің электрмагнитті үйлесімділігін бағалау болып табылады.

Жинақтың алғашқы тарауында сандық радиорелелі байланыс желісіне есептеу жүргізу қажет, ал нақтырақ, РРС профилін құру, антенна ұзындығын анықтау және басқа да СРРС параметрлерін есептеу, соның ішінде РРС жұмысы кезінде бос кеңістіктегі радиотолқынның өшуі мен қатуы қосымшасы (запас) Жаңбырдың әсерінен болатын байланыстың төмендеу уақытын, байланыстың төмендеу уақыттарына есептеулер жүргізу. Дайын болмау нормасын тексеру.

Екінші тарауда «төмен» спутниктік байланыс желісіне энергетикалық есептеулер орындау қажет және «жоғары». Бөліктегі деңгей диаграммасын құру.

Ал жинақтың үшінші тарауында екі спутниктік: жобаланатын және құрылған жүйелердің электр магниттік үйлесімділігіне есептеу жүргізу қажет. Сонымен бірге, әсер ету болмаған жағдайдағы шулық температураның мәнімен салыстыру арқылы әсер етудің кедергілік шамасын бағалау қажет.

1 Сандық РРЖ есептеу

Тапсырма 1

Жердің радиусын анықтау, егер ұзындығы белгілі болса.

№1кесте. 1.Негізгі берілген мәндер

	Варианты

Длина пролета РРЛ, км

Тапсырма 2

Жердің белгілі биіктігі бойынша профилін құру.

№1кесте. 2 – Профильді құруға арналған мәндер.

Данные для построения профиля

Вариант 1	Аппаратура Pasolink NEO
Отметка Земли, м						f, ГГц
Расстояние, км		0,3·R₀	0,6·R₀	0,8·R₀	R₀

Вариант 2	Аппаратура Minilnk
Отметка Земли, м						f, ГГц
Расстояние, км		0,3·R₀	0,6·R₀	0,8·R₀	R₀

Вариант 3	Аппаратура Minilnk
Отметка Земли, м						f, ГГц
Расстояние, км		0,2·R₀	0,4·R₀	0,6·R₀	R₀

Вариант 4	Аппаратура Pasolink NEO
Отметка Земли, м						f, ГГц
Расстояние, км		0,2·R₀	0,4·R₀	0,6·R₀	R₀

Вариант 5	Аппаратура Pasolink NEO
Отметка Земли, м						f, ГГц
Расстояние, км		0,2·R₀	0,4·R₀	0,7·R₀	R₀

Вариант 6	Аппаратура Natesk-Mikrolink
Отметка Земли, м						f, ГГц
Расстояние, км		0,3·R₀	0,6·R₀	0,8·R₀	R₀

Вариант 7	Аппаратура Natesk-Mikrolink
Отметка Земли, м						f, ГГц
Расстояние, км		0,2·R₀	0,5·R₀	0,7·R₀	R₀

Вариант 8	Аппаратура Minilnk
Отметка Земли, м						f, ГГц
Расстояние, км		0,3·R₀	0,6·R₀	0,8·R₀	R₀

Вариант 9	Аппаратура Pasolink NEO
Отметка Земли, м						f, ГГц
Расстояние, км		0,2·R₀	0,4·R₀	0,7·R₀	R₀

Вариант 0	Аппаратура Natesk-Mikrolink
Отметка Земли, м						f, ГГц
Расстояние, км		0,11·R₀	0,44·R₀	0,88·R₀	R₀

Тапсырма 3

Рефракция болмағандағы жарықтандыру мен Френель аймағының минимальды радиусын есептеу.

Тапсырма 4

1, 2, 3 тапсырмасының нәтижесі бойынша антеннаның ілу биіктігін анықтау.

Тапсырма 5

РРЖ жұмысы кезінде бос кеңістіктегі радиотолқының өшуі мен тоқтап қалу қосымшасына (запас) есептеу жүргізу.

№1.3кесте.Негізгі берілген мәндер

Параметры	Варианты

Коэффициенты усиления передающей антенны, G_ПРД дБ	45,5			46,5	47,5		44,5	46,5
Коэффициент усиления приемной антенны, G_ПРМ,дБ
Коэффициент системы, S_c, дБ
Коэффициент полезного действия антенно-фидерного тракта, дБ		5,5	3,5			5,5	3,5

Тапсырма 6

Жаңбыр кезіндегі өткіннің тиімді ұзындығын анықтау. Өткіннің ұзындығын екінші есептен аламыз

Тапсырма 7

0,01% уақыт кезінде бар болатын өшуді анықтау. Толқынның ұзындығы екінші тапсырмадан алынады. Коэффициентті А қосымшадан қарау керек.

Тапсырма 8

Жаңбыр себебінен байланыстың төмендеу уақытын есептеу.

Тапсырма 9

Салыстырмалы жарықтандыру мен өткіндегі жарықтандырудың орташа шамасын анықтау.

Тапсырма 10

4 тапсырмадан алынған антеннаның ілу биіктігі арқылы түзу сәулені құру әдісі бойынша кедергінің ұзындығын, аппроксимирленген ортаны сипаттайтын, параметрлер мен кедергілердің салыстырмалы ұзындығын есептеу.

Тапсырма 11

Б қосымшасы бойынша (7 суретті қара) «Босаңсу көбейткішінің μ параметрінен тәуелділігін» босаңсу көбейткішін анықтау.

Тапсырма 12

Тоқталудың қосымша мәнін пайдалана отырып, минимальды көбейткіш босаңсуын және қатысты шамасын есептеу.

Тапсырма 13

А және Б қосымшасы бойынша ψ параметрлерін есептеу, (сурет 8) «Тәуелділігі (Vmin) ψ» рефракция есебінен байланыстың төмендету уақытын анықтау.

9, 12 тапсырмадан алынатын қатысты жарықтандыру мәні Р_g және P_g0.

Тапсырма 14

Дайын болмауын тексеру.

Тапсырма 15

Көп сәулелі кеңейтуден радиобайланысты төмендету уақытын есептеу.

Тапсырма 16

16 тапсырмадан алынған нәтижелер бойынша радио толқынның көп сәулелі таралу есебінен байланыстың мүмкін болатын төмендеу уақытын тексеруді жүргізу.

1-16 тапсырмаларды орындаудың әдістемелік нұсқаулары.

1.1 Интервалдың бойлық профилін құру

Интервалдың бойлық профилі белгілі бір масштабтағы сызық бойынша жергілікті аймақты вертикальды кесу болып табылады, ол екі көршілес радиорелелі станцияны жалғайды. РРС интервалдың кескіш профилі толық, әр байланыс интервалында жергілікті рельеф сипатталады және негізгі жұмыс құжаты болып табылады, оның сапалы көрсеткіштері бойынша радиорелелі сызықтың тұрақтылық жұмысын есептеу.

Кескіш профильді құру горизонталь және вертикаль бойынша әр түрлі масштабты қолдана отырып координатаның тік бұрышты жүйе негізінде жүргізіледі. Жердің беткейіндегі биіктігі метрмен өлшенеді, ал радиорелелі станция арасындағы арақашықтық – километрмен өлшенеді. Демек, биіктіктер профильде сызық бойынша емес, жердің орталығы арқылы өтетін, (демек, жердің радиусы бойынша), ал вертикаль бойынша (ордината осі бойынша), оның есебі профильдің горизонтальды сызығымен жүргізіледі, ал жердің беткейінің қисық сызығынан шартты нолдік деңгей немесе қабылданатын сызық деңгейі. Станциялар арасындағы ара қашықтық қисық сызықты беткей бойынша өтеді, ал горизонталь бойынша (абсцисса бойынша). Жердің қисық доғасын құру (парабола) жердің беткейінің максимальды биіктігі мен станциялар арасындағы арақашықтықты анықтаған соң жүргізіледі, себебі арақашықтықтан вертикаль бойынша масштабы өзгереді. Станциялар арасындағы арақашықтық (R₀, км), сонымен қатар төменгі (hmin) және жоғарғы (hmax) нүктелер РРС интервал профилінің нүктелері, топографиялық карта мәліметтері бойынша анықталады, содан соң биіктіктің максимальды айырмашылығы есептеледі, м.

Масштабын таңдап алған соң, жердің доғасын құру жүргізіледі.

Теңіз деңгейіндегі профильдің көрсетілген сызығы (жердің доғасы) немесе шартты нолдік деңгейі (шартты горизонт немесе жердің радиусы) және парабола түрі, 1.6. формула бойынша есептеледі.

Жердің радиусы

, (1.1)

мұнда R км түрінде келтірілген.

Сызбаның көлемін қысқарту үшін сызықтың шартты горизонтынан белгіленеді, ол жергілікті релеьефке байланысты алынады. Алынған қисық берілген байланыс аймағының интервалы профилімен сипатталады.

1.2 Антеннаны ілу кезіндегі оптимальды биіктігін таңдау

Атмосфераның диэлектрлік өткізгіштілігі тегіс емес вертикалды градиент болғандықтан, радио сәуле қисаяды, ол радиобайланыстың төмендеуіне алып келеді. Егер ол табиғи әсер арқылы кездесетін болса, онда байланыс бұзылады. Сондықтан антеннаны ілудің биіктігін дұрыс таңдау арқылы трассаның жарықтандыруын дұрыс анықтау қажет.

Радио сәуле Френельдің ішкі аймағына ығыстырылады, ол берілу және қабылдау нүктесінде айналмалы эллипсодтан тұрады. Френель аймағының минимальды радиусы төмендегі формула бойынша анықталады:

, (1.2)

мұндағы – берілу толқынының ұзындығы;

f – БС1дан БС2 берілу жылдамдығы,

k - критикалық нүктенің координатасы.

мұндағы R₁ – қарама-қарсы арақашықтығы (1.3)

1.3 Рефракция есебінен жарықтандырудың өзгеруінің орташа мәнін анықтау.

80% уақыт ішінде болатын, жарықтандыру өзгеруінің орташа мәні төмендегі формула бойынша есептеледі:

, (1.4)

мұндағы және – өткізгіштің вертикальды градиентінің стандартты ауытқуы мен сәйкесінше орташа мәні.

Өткін ұзындығы 50 км болған кезде стандартты ауытқу мына формула бойынша анықталады:

, (1.5)

мұндағы – стандартты ауытқудың мәні, 1/м;

y – 1.1 суреттен алынады.

Рефракция болмаған жағдайда жарықтандыру формуласы мынадай:

. (1.6)

Алматы үшін σ = 9·10^–8 м^–1 и g = –7·10^–8 м^–1.

Есептеудің мысалы

Ақмола облысы үшін , 1/м и , 1/м.

, м,

, м.

1.4 Антенна ілудің биіктігін есептеу

Антенна ілудің биіктігі оңтайландыру әдісімен алынады. Ол үшін профильдің критикалық нүктесінен арақашықтық және берілген нүкте бойынша үш ерікті сәулелену өткізіледі. Сәулелену h1+h2=min алынады, мұндағы h1 – берілетін антенна ілудің биіктігі, h2 – қабылдағыш антеннаның ілу биіктігі.

Өткіннің профилін моделдеу үшін және антенна ілудің оптимальды биіктігін таңдау үшін білімгерлер DDRL31 бағдарламасын пайдалана алады. Бұл бағдарлама әр түрлі жиіліктегі, құралдардың типтері үшін өткіннің, профильде мүмкін болатын бейнелеу нүктесі, Френель аймағы көрсетіледі. Антенна ілудің биіктігін таңдау мүмкіндігі бар.

(1.7)

мұндағы MN – профильдің максимальды биіктігі;

CD, YZ – қабылдағыш немесе берілгіш – антеннаның типіне байланысты тракт соңыңда және басына сәйкесінше профильдің биіктігі.

Профильді құру мысалы.

Профильді құру үшін мәліметтер.

R₀=27 км

	Аппаратура Pasolink NEO
Жерді белгілеу Жер, м						f, ГГц
Арақашықтығы, км		0,11·R₀	0,44·R₀	0,88·R₀	R₀	7,5

1.4 кестеге сәйкесінше профильді құрамыз.

Расстояние, км
Отметка Земли, м

Рисунок 1.3 – Профиль пролета РРЛ

Жердің қисық радиусы (R₀= 27 км)

Критикалық нүктенің координатасы

Френель аймағының минимальды радиусы

мұндағы – берілудің толқын ұзындығы;

f – БС1-н БС2 берілу жиілігі.

Казахстан үшін σ = 9·10^–8 м^–1 и g = –7·10^–8 м^–1.

Рефракция болмаған жағдайда жарықтандыру

Антенна ілу биіктігі

Ілудің нүктесін жалғай отырып, сәулелендіру жүргізу.

1.5 Тоқтап қалу қосымшасын есептеу

дБ, (1.8.)

мұндағы - жүйенің коэффициенті, дБ

- қабылдау және берілу антеннасының күшейткіш коэффициенты;

дБ – антенналы-фидирлі трактының пайдалы әсер ету коэффициенті;

- бос кеңістіктегі радио толқынның өшуі

дБ, (1.9)

мұндағы d=Ro – өткін ұзындығы, км.

Есептеу мысалы L₀, F_t

дБ;

дБ.

1.6 Жаңбырдың әсерінен байланыстың төмендеу уақытын есептеу.

Радиосәулеленулердің жиілігі жоғары болған сайын, соғырлым тамшының өлшемі мен жаңбардың мөлшері сигналдың саябырлауына әсер етеді. Сол себептен уқытты есептегенде климаттық зонаның тәуелділігіне байланыты жаңбырдың мөлшері 0,01% уақыт аралығында.

ТМД аумағы 16 климаттық аймағына бөлінген. Қазақстанда жауын шашын мөлшері R_0,01 =22 мм/сағ тең болатын Е аймағына жатады.

Регрессия коэффицентіне арналған толқынның поляризациялауына байланысты сөнуі 11 А кестесінде ұсынылады.

Жауын шашын мөлшерінің, трассада бірқалыпты орналаспауына байланысты өткіннің тиімді ұзындығын анықтаймыз.

, (1.10)

Мұндағы, Ro – өткін ұзындығы, км;

- кему еселігі(коэффицнті);

- арақашықтық, км. (1.11.)

Жаңбырдың үлесті өшуі толқындық поляризациялануға байланысты:

(дБ). (1.12)

Көлденең және тік поляризациялау үшін анықталады және азы алынады:

және , дБ. (1.13)

0,01% уақытта артқан трассадағы сөну мына формуламен анықталады:

, дБ. (1.14)

Қордың тоқтау аралығына қарағанда сигналдың саябырлауы көбірек уақыт алады:

, %; (1.15)

мұндағы ті ретінде қабылдаймыз

уақытты есептеген кездегі байланыстың жаңбырдан нашарлауына мысал:

f = 7 ГГц - ке

, дБ/км;

, дБ/км.

Ескерту: аумақтар аз болғандықтан, бұрынғы келтірілген жиілік жоспарына сәйкес поляризациялау түрін таңдаймыз.

Көлденең поляризациялау:

, км.

, дБ.

1.7 Субрефракция радиотолқыны әсері кезіндегі пайда болған байланыстың нашарлауы

Стандартты атмосфера жер бетінде жоғары тығыздыққа ие, сол себепті радиосәулер төмен иіледі Нәтижесінде анықталған ең төмен френель аймағының радиусы өткін саңылауының түпкілікті аумағын қамтымайды, себебі атмосфера тығыздығы өзгереді және тәулік уақтымен атмосфера жағдайына тәуелді болады.

Саңылау өткіннің орташа қалпы.

. (1.16)

Салыстырмалы саңылау

. (1.17)

Сызбадағы өткін профиліне тік параллель радиосәулені арақашықтықта бөлетін ең жоғарғы жерінен (төменгі жерінен) өткіземіз,содан соң бөгетің енін r табамыз.

Бөгеттің салыстырмалы ұзындығы

. (1.18)

, параметірі сипатталған апроксимерленген орта

, (1.19)

немесе .

деп аламыз

Салстырмалы саңылау мәні P(go),сигналдың терең сөнуі шақыртылғанэкрандалу, френель аймағының ең төменгі бөгеті.

, (1.20)

Мұндағы Vo – бәсеңдеудің көбейткіші H(0)=0, 6 суреттегі анықталған мәніне ие;

ең төменгі ықтимал бәсеңдеудің көбейткіші;

(1.21)

Параметр

мұндағы . (1.22)

график бойынша (8 сурет Б) анықтаймыз

R = 18.75 км.

, м.

, дБ.

, дБ (қосымшаБ. сурет Б-1,).

% (қосымша Б, сурет Б-2), антенна ілудің оңтайландыру биіктігі, егер %, сол кезде арттыру керек , санау керек және сәйкесінше өткінде h₁ және h₂ шамасын арттыру керек.

Дайын болмау нормасын тексеру

ГЭСТ (гипотетикалық эталондық сандық тракт) арналған дайын болмау мінездемесі 557МСЭ-Р рекомендациясымен орнатылған.

Егер соңғы 10 секунд арасына мынадай жағдайлар немесе осылардың біреуі туындаған жағдайда ГЭСТ дайын емес болып саналады, олар:

- сандық сигналдың берілісі үзілсе;

- әр секундта BER нашарласа10(-3).

Аппаратура тығыздығының дайын болмауы ескерілмейді. Дайын емес сипаттамалары дайын емес және дайын емес құрал деп бөлінеді, таратылған радиотолқын шарттары негізінде құрылады, мысалы, дайын емес шамасы, жаңбырмен туындалған, 30-50% құрайды.

Дайындық сипаттамасы ГЭСТ аралықта 2500 км шамасы 99,7% болған жағдайда анықталады, бұл проценттер уақыт интервалы жеткілікті болғанда анықталады. Бұл интервал 1 жылды құрау қажет, шамасы 0,3% болған кезде, дайын емес сипаттамасы анықталады.

Дайын емес нормасы

, (1.23)

мұндағы L – өткін ұзындығы, км,

2500 – эталонды гипотетикалық сызықтың ұзындығы.

Мысалы: %.

Мынадай шарт орындалу қажет:

мұндағы .

Демек,

, яғни, 2.16 шарты орындалады.

% алу үшін H(g) артуын ескере отырып, оптимальды биіктікті белгілейміз. Негізгі тірегі диаметрі 2,5м болатын, құбырлы матчтан тұрады, секция ұзындығы 6,5 және 11м. Мысалы, h1=65м үшін – 11м бойынша 6 секция, h2=15м үшін 1 секциядан – 11м және 1 секция – 6,5 м.

1.9 Көп сәулелі таралудан радиобайланыстың төмендеу уақытын есептеу

Радиосызық аралығында моделдеу кезінде таза атмосферада төрт тоқталу механизмі ескеріліп, бірнеше қабаттардан тұру қажет:

а) сәулені кеңейту (ағылшын тіліндегі техникалық әдебиетте бұл сәуленің фокусировкасы деп аталады);

б) антеннадағы қиылысу;

в) беткі көп сәулелі таралу;

г) атмосфералы көп сәулелі таралу.

Көптеген бұл механизмдер басқа да механизмдер арқылы комбинацияда немесе өздігінен пайда болады. Күшті жиілікті-таңдамалы өшу беткі сигналдың бейнеленуі арқылы түзу сәуленің фокусирлеу кезінде пайда болады, көп сәуленің таралуы әсерінен тоқталады. Атмосферада турбулентті әсер ету арқылы пайда болған тоқтаулар, бұл механизм кезінде әрдайым орны болады, бірақ жиілігі 400 ГГц төмен болған жағдайда, оның жалпыға таралу әсері болмайды. Көптеген жағдайда тоқтау уақыт проценті Т_инт, атр сызықты жүйеде қабылдау сигналы артпайды, ол асимптотикалық теңдеу көмегімен анықталуы мүмкін.

, %, (1.24)

мұндағы – A=F_t – тоқталу қосымшасы, дБ;

d – өткіннің ұзындығы, км;

f – жиілігі, ГГц;

K – климат әсері мен жергілікті рельеф ескеретін коэффициент;

Q – трассаның басқа да параметрлерін ескеретін коэффициент;

B, C – коэффициент, учитывающий региональные эффекты: В = 0,89; С = 3,6.

, (1.25)

мұндағы P_L =5%=0.05 – рефракцияның вертикальды градиент арқылы уақыт проценті.

Казахстан үшін 0 тең болатын C_LAT және C_LON коэффициенттер.

Трассаның басқа да параметрлерін ескеретін, коэффициент:

, (1.26)

мұндағы - радиотрассаның иілуі, мрад;

онда h₁, h₂ – м; d – км.

Есептеу мысалы

1.9 Көп сәулелі радиотолқынның таралуынан байланыс нашарлауының шектік уақыт нормасы

Байланыстың жоғарғы сапасы үшін байланыстың төмендеуі кезіндегі мүмкін болатын уақыттың нормасы

, (1.27)

мұндағы R₀ – өткін ұзындығы, км;

2500 – эталонды гипотетикалық сызық ұзындығы.

Мына шарт орындалу қажет

. (1.28)

Есептеу мысалы

% - шарт орындалады.

Әдебиеттер тізімі

1 Л. Г. Мордухович, А. П. Степанов. Радиобайланыс жүйелері. Курстық жобалау: Жоғарғы оқу орнына арналған оқулық. – Москва: Радио и связь, 2003

2 Л. Г. Мордухович Радиорелелік байланыс желілері. Курстық және дипломдық жобалау.: ЖОО арналған оқулық – Москва, Радио и связь, 2002.

3 Радиобайланыс жүйелері / Под редакцией Н. И. Калашникова. – Москва: Радио и связь, 2002

4 Радиорелелік байланыс анықтамалары. Каменский Н. Н. и др. / Под редакцией С. Н. Березина. – Москва: Радио и связь, 2003

5 Басқару радиобайланыстары. Под ред. В.А. Вейцеля.- Москва: Высшее образование, 2005.

6 Космостық аппараттардың ұшулары. Под общей редакцией А.С. Виницкого.- Москва: Радио и Связь, 2002.