Материал: Проектирование радиорелейной трассы Лида – Березовка – Новогрудок

Проектирование радиорелейной трассы Лида – Березовка – Новогрудок

Содержание

радиорелейный станция антенна подвес

Введение

. Анализ задания на курсовое проектирование

. Построение продольного профиля интервала

. Определение высот подвеса антенн и их диаметр

. Определение величины потерь на интервале и расчет запаса на замирание

. Построение диаграммы уровней

. Описание структурных схем внутреннего и внешнего блоков

. Основные параметры приемопередающей аппаратуры и план распределения частот

. Расчет устойчивости связи в дожде и при интерференции

Заключение

Список литературы

Введение

Цель данной курсовой работы - научиться проектировать радиорелейные линии прямой передачи.

Такая необходимость обоснована широкой потребностью в качественных, надежных и емких каналах связи. Этим требованиям соответствуют волоконно-оптические линии связи, однако прокладка кабельных линий связи не всегда возможна по ряду объективных причин, главной из которых обычно является стоимость и целесообразность такого решения. В таком случае использование радиорелейных линий является, пожалуй, самым оправданным.

Особые свойства, которые отличают радиорелейную связь от традиционной проводной, делают ее все более привлекательной для использования в глобальных, региональных и местных сетях передачи данных. Основные достоинства радиорелейных линий:

) быстрота развертывания;

) экономичность организации;

) возможность использования для экстренной замены поврежденного участка кабельной линии связи;

) высокое качество связи.

Радиорелейной связи нет альтернативы, когда требуется осуществить быстрое развертывание сети передачи данных в районах с неразвитой связной инфраструктурой или при создании сетей, обслуживающих подвижных абонентов. Использование радиорелейных линий целесообразно и в условиях густонаселенных городских районов, в которых прокладка оптического кабеля не представляется возможной или сильно затруднена.

Тем не менее, радиорелейные линии имеют и свои недостатки:

) замирание сигнала в гидрометеорах;

) вредное воздействие на окружающую среду, здоровье людей и животных.

Основными потребителями РРЛ в мире являются зоновые и местные операторы связи. Для зоновых сетей передачи данных используются высокоскоростные радиорелейные линии большой емкости. Малоканальные линии широко используются для организации связи на железнодорожном транспорте, газопроводах, нефтепроводах, линиях электропередачи и т. п.

Во время решения задачи проектирования радиорелейной линии необходимо выполнить следующее:

) выбрать места расположения радиорелейных станций исходя из рельефа и особенностей местности;

) построить продольный профиль интервала:

) определить высоты подвеса антенн;

) определение величины потерь на интервале и расчет запаса на замирание;

) разработать структурную схему узловой станции;

) привести план распределения частот;

) сделать проверочные расчеты устойчивости связи на интервале.

1. Анализ задания на курсовое проектирование

В ходе курсовой работы необходимо разработать радиорелейную трассу Лида - Березовка - Новогрудок со скоростью передачи 34 Мбит/с. Значение минимально допустимого расстояния между радиорелейными станциями равно 16 км. Расстояния между этими городами составляет 20-23 км. Выберем ориентировочную длину интервала 20-23 км. На таких расстояниях целесообразно работать на частоте в 15 ГГц. В данной курсовой работе была выбрана аппаратура Mini-Link 15-E. Результаты расчетов показали, что выбранная аппаратура полностью удовлетворяет необходимым требованиям.

Таким образом, количество станций проектируемой радиорелейной линии (далее РРЛ) будет равно 3. Количество интервалов равно 2.

Из нескольких вариантов трассы был выбран наиболее оптимальный. В первую очередь выбор осуществлялся из условия соблюдения зигзагообразности проектируемой линии. Также необходимо было, по возможности, расположить станции на возвышенностях, с целью уменьшения стоимости антенно-мачтовых устройств. Старались избегать участков больших водных пространств, а также равнинных участков. Общая протяженность трассы - 43 км. У нас получилось 2 оконечные станции и 1 промежуточная.

Схематично проектируемая трасса РРЛ представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема трассы проектируемой РРЛ

2. Построение продольного профиля интервала

Профиль трассы отображает вертикальный разрез местности между соседними радиорелейными станциями со всеми высотными отметками, включая строения, лес, реки, озера и т.д. Построение продольных профилей осуществляется с помощью топографических карт.

Для удобства при построении профилей используется параболический масштаб. Профили строят в прямоугольных координатах, откладывая расстояния не по окружности, как в действительности, а по оси абсцисс, а высоты - не по радиусам, а по оси ординат. В этом случае линия, изображающая на профиле условный нулевой уровень, от которого отсчитываются все высоты, имеет вид параболы.

Построение профиля производят в следующей последовательности:

. На топографической карте соединяем прямой линией пункты установки соседних радиорелейных станций.

. Определяем длину интервала R0.

. Наносим линию, изображающую условный нулевой уровень.

. Наносим высотные отметки точек профиля относительно условного нулевого уровня и соединяем их линией.

. На профиле наносят местные объекты.

Строим линию условного нулевого уровня при нулевой рефракции (Кэ=1), нормальной рефракции (Кэ=1.3) и субрефракции (Кэ=0.7):

 (1)

 (2)

 - эквивалентный радиус Земли, м

Y - высота параболы(м) на относительной координате k,

R0 - протяженность пролета, м,

R - радиус Земли, равный 6370000 м,

При нормальной рефракции  м,

При субрефракции  м.

Данные для построения профиля интервала снимем с карты и запишем в таблицу1:

Таблица1

Местные предметы профиля:

Таблица 2

В таблице 1 содержатся семнадцать высотных отметок (h), расположенных на относительных координатах k.

В таблице 2 приведены параметры лесов и жилых построек, расположенных на поверхности Земли вдоль линии распространения радиосигнала.

По данным таблиц 1 и 2 построим профиль интервала, который отражает вертикальный разрез местности между соседними станциями.

Используя данные, снятые с карты местности, нанесем отметки точек профиля относительно нулевого уровня и соединим их линиями. Данные операции выполним с помощью средств Mathcad. Полученный профиль изображен на рисунке 2.

Рисунок 2. Продольный профиль интервала

После построения продольного профиля интервала получаем, что уровень расположения радиорелейных станций над условным нулевым уровнем равен: для станции А - 140 м, для станции Б - 131 м. Уровень наивысшей точки на интервале (с учетом высоты леса) - 156 м.

3. Определение высот подвеса антенн и их диаметра

Выбирая высоты подвеса антенн, мы будем руководствоваться величиной просвета между линией прямой видимости и профилем трассы. Ориентировочное значение просвета должно быть численно равно радиусу минимальной зоны, которая определяется по формуле:

 (3)

где R0 - протяженность пролета, м,- рабочая частота, ГГц,- относительная координата наивысшей точки на трассе. Для нашего случая k=0.131.

Для интервала Лида-Березовка Rmin=6.76 м. В этом случае высота подвеса составит 23 и 33 метра относительно площадки для установки вышек соответственно для первой и второй антенн.

В нашем случае характерно пренебрежимо малое отражение от поверхности земли (Ф»0), тогда изменение просвета учитывается следующим образом:

 (4)

где H0 - значение просвета при отсутствии рефракции, определяемое из профиля трассы. В нашем случае H0= Rmin.

- приращение просвета при наличии рефракции.

 (5)

g = -9*10-8 м-1 - средний градиент диэлектрической проницаемости воздуха для РБ;

σ = 7*10-8 м-1 - стандартное отклонение статистического распределения значений g;

Рассчитаем значение ΔH(g)

ΔH(g) =1 м

Исходя из величины значения ΔH(g) можно опустить наши антенны на 1 метр. И т.о. конечное значение высоты подвеса антенн составит:= 22 м - высота подвеса антенны в Лиде;=32 м - высота подвеса антенны в Березовке.

Рассчитаем высоты подвеса антенн для интервала (Березовка-Новогрудок):

Длина интервала составляет 23 км, высота над уровнем моря площадки (Новогрудок) для установки радиорелейной станции равна 300 м. По топографической карте определим относительную координату наивысшей точки рельефа местности на данном интервале: k = 0,95. Откладывая от условного нулевого уровня Земли высоту, равную наивысшей точке на интервале, получим высоту объекта, определяющую высоты подвеса антенн на интервале. Высота объекта над уровнем моря равна 312 м. Определим величину минимальной зоны Френеля по формуле (3):

 м

Т.к. высоты местности в местах установки наших антенн сильно отличаются друг от друга, то нецелесообразно делать одинаковые высоты подвеса антенн над уровнем моря. Для того чтобы интервал был открытым, величина просвета Нфиз должна быть больше или равна минимальной зоны Френеля . При высотах подвеса антенн 61.6 и 41.6 метра для площадок Березовка и Новогрудок соответственно выполняется условие Нфиз>, поэтому определим приращение просвета при условии рефракции по формуле (5):

∆H=0.5 м

Исходя из величины значения ΔH(g) можно опустить наши антенны на 0.5 метра. И т.о. конечное значение высоты подвеса антенн составит:= 61 - высота подвеса антенны в Березовке;=41 м - высота подвеса антенны в Новогрудке.

Диаграмма высот подвеса антенн представлена на рисунке 3:

Рисунок 3. Диаграмма высота подвеса антенн.

Антенна является связующим звеном любого радиорелейного оборудования. Она играет немаловажную роль по обеспечению качественной работы радиорелейного интервала в целом. Рекомендации по выбору того или иного типа параболических антенн дают производители РРЛ станций. Правильно подобранные антенны способствуют получению отличных показателей радиоканала с требуемыми характеристиками. Для нашего диапазона частот типовые параболические антенны имеют диаметры 0.6, 1.2 или 1.8 м. С экономической точки зрения для всех интервалов мы выбрали антенну диаметром D=0.6 м, её технические характеристики приведены в таблице 3:

Таблица 3

G=20lg(0.6)+20lg(15)+17.5 = -4.437+23.464+17.5=36.6, дБ (6)

В настоящее время потери в фидере удалось минимизировать, используя конструктивную особенность цифровых радиорелейных систем: разделением оборудования РСП на два блока ODU и IDU.

Благодаря объединению внешнего блока с антенной практически полностью исключаются потери в СВЧ тракте и уменьшается коэффициент шума приемника на величину потерь в фидере. Поэтому в дальнейшем при расчетах, величину потерь в АФТ будем считать равной нулю.

Для достижения максимальной чувствительности приемника необходимо исключать любые потери в фидерном тракте.

. Определение величины потерь на интервале и расчет запаса на замирание

Исходя из параметров аппаратуры Mini-Link 15-E, рассчитаем какие потери она может перекрыть. Данный показатель характеризуется величиной коэффициента системы:

Kc=Рпд - Рпор=25-(-82)=107, дБ (7)

Теперь рассчитаем сумму всех усилений и затуханий, которые претерпевает наш сигнал:

*=L0+Lрф-Gпд-Gпр+Lатм+Lдоп (8)

где L0 - потери в свободном пространстве.

L0=92.45+20lg(f)+20lg(R0)=92.45+20lg15+20lg20= 141.934, дБ (9)

Lрф - потери в разделительных фильтрах. Lрф≈4..5, дБпд, Gпр - соответственно коэффициенты усиления передающей и приемной антенны.

=20lg0.6+20lg(15)+17.5=-4.437+23.464+17.5=36.527, дБ

атм - потери, обусловленные влиянием атмосферы. Т.е потери в кислороде атмосферы и потери в водяных парах атмосферы.