Расчёт интервала радиорелейных линий с использованием аппаратуры "Курс 8-0"

Курсовой проект

по дисциплине: Радиорелейные и оптические системы передачи

Тема проекта: Расчёт интервала радиорелейных линий с использованием аппаратуры "Курс 8-0"

Содержание

1.Общая часть

1.1 Обзор аппаратуры

1.2 Технические характеристики используемой аппаратуры

1.3 Исходные данные

2. Расчётная часть

2.1 Расчёт плана распределения частот для данного типа аппаратуры

2.2 Расчёт числа УРС и ПРС

2.3 Построение реальной гипотетической цепи

2.4 Расчет профиля заданного интервала

2.5 Определение высот подвеса антенн

2.6 Расчёт мощности сигнала на входе приёмника

2.7 Расчёт устойчивости связи на интервале

2.8 Расчёт мощности тепловых шумов в телефонном канале

3. Заключение

4. Список используемой литературы

5. Графическая часть

5.1 Профиль трассы РРЛ на заданном интервале. Лист

5.2 Диаграмма уровней на заданном интервале. Лист 2

5.3 Структурная схема РРС. Лист 3

радиорелейный линия сигнал аппаратура

1. Общая часть

Основным из видов основных средств связи являются радиорелейные линии (РРЛ) прямой видимости, которые используются для передачи сигналов многоканальных телефонных (ТФ) сообщений, радиовещания, телевидения и т.д.

Наиболее важные задачи, которые решают проектировщики и строители РРЛ - это повышение эффективности капитальных вложений, сокращение сроков сооружения объектов, ускорение освоения проектных мощностей, повышение качества и снижение стоимости строительства, реконструкция и техническое перевооружение действующих РРЛ на базе использования новейших достижений науки и техники.

Типы РРС

Основные типы РРС: оконечная (ОРС), узловая (УРС) и промежуточная (ПРС). На ОРС и УРС устанавливают радиопередатчики и радиоприемники. В составе радиопередатчика - модулятор и передатчик СВЧ сигнала П, в составе радиоприемника - приемник СВЧ сигналов Пр. и демодулятор. В передатчике СВЧ модулированный сигнал промежуточной частоты преобразуется в сигнал СВЧ либо УВЧ диапазона, в приемнике СВЧ происходит обратное преобразование принятого СВЧ сигнала в сигнал ПЧ. Приемник СВЧ и передатчик СВЧ вместе образуют приемопередатчик СВЧ, устанавливаемый на ПРС.

На ОРС, располагаемых на концах РРЛ, происходит ввод и выделение передаваемых сигналов.

На ПРС происходит ретрансляция радиосигнала: прием, усиление, сдвиг по частоте и передача в направлении следующей РРС. При передаче радиосигналов вещательного телевидения по РРЛ на каждой ПРС предусмотрена возможность выделения телевизионной программы. Станция, на которой такая возможность реализована, называется ПРС с выделением телевидения (ПРСВ).

На УРС имеет место ретрансляции радиосигнала и разветвление РРЛ. От УРС часто берут начало новые РРЛ или кабельные линии связи. На УРС всегда происходит выделение из МТС части ТФ сигналов и ввод новых, поэтому там всегда устанавливают модемы. Рекомендуемое для нашей страны среднее расстояние между соседними УРС составляет 250 км.

На УРС имеет место разветвления радиосигналов вещательного телевидения, так называемый транзит по ПЧ. Поскольку модемы вносят шумы, то исключение их из схемы позволяют улучшить отношение сигнал-шум в канале на конце РРЛ. На крупных УРС, где сходятся несколько РРЛ, устанавливают специальные коммутаторы по ПЧ сигналов вещательного телевидения, позволяющие оперативно выбирать ту или иную программу.

Модуляторы устанавливают лишь на тех УРС, где необходимо ввести новую ТВ программу. Рекомендуемое расстояние между такими УРС в нашей стране - 2500 км.Основным из основных видов современных средств связи является радиорелейные линии (РРЛ) прямой видимости. В нашей стране она быстро развивается. РРЛ прямой видимости используют для передачи сигналов многоканальных телефонных (ТФ) сообщений, радиовещания и телевиденья, телеграфных и фототелеграфных сигналов, передачи газетных полос. Все виды сообщений передаются по РРЛ на большие расстояния с высоким качеством и большой надёжностью.

В 1914 году было начато строительство радиоприёмных линий Москва – Владимир. В 1956 была разработана первая советская радиорелейная аппаратура «Стрела», «Стрела 54» на 24 телефонных канала и «Стрела Т» для передачи программ телевидения. В 1957 году была запущена советская магистральная радиорелейная аппаратура Р – 60/120, предназначенную для передачи многоканальных телефонных сообщений и программ телевидения. Дальнейшим этапом в развитии радиорелейной техники является создание в 1958 году радиорелейной системы типа Р – 600, а затем несколько её модификаций: «Р – 600м», «Р – 6002мв» и «Рассвет – 2». Эти радиорелейные системы предназначены для организации магистральных РРЛ и рассчитаны на передачу сигналов многоканальной телефонии и телевидения вместе со звуковым сопровождением, и работает в диапазоне частот 3,4 – 3,9 ГГц по двухчастотному плану распределения рабочих частот. В этих радиорелейных системах можно организовать до 8 широкополосных рабочих стволов при двух узкополосных стволах служебной связи. Р – 600 рассчитана на организацию линии с тремя широкополосными стволами: телефонный, телевизионный ствол «горячего резерва».

В начале 70-х годов на магистральных РРЛ были внедрены новые радиорелейные системы «Восход» и «Дружба», советско-венгерского производства; рассчитанные уже на передачу 1920 телефонных каналов на одном стволе, а также символов черно-белого или цветного телевидения совместно с сигналами четырёх каналов звукового сопровождения. РРЛ способна организовать восемь широкополосных рабочих стволов. «Восход» выполнен на полупроводниковых приборах за исключением лампы бегущей волны с большим сроком службы в выходных каскадах усиления СВЧ.

С 1980 года начато внедрение комплекса унифицированных радиорелейных систем КУРС.

Наиболее важные задачи, которые решают проектировщики и строители РРЛ это: повышение эффективности капитальных вложений, сокращение сроков сооружения объектов, ускорение освоения проектных мощностей, повышение качества и снижение стоимости строительства, реконструкция и техническое перевооружение действующих РРЛ на базе использования новейших достижений науки и техники.

1.1 Обзор аппаратуры

Назначение: КУРС – комплекс унифицированных радиорелейных систем связи – предназначен для построения экономичных, высококачественных и надежных радиорелейных линий, отвечающих всем требованиям построения сети связи с учетом её развития. В рамках этого комплекса предусматривается создание цифровых стволов для передачи цифровой информации со скоростями 8,448 и 2,.048 Мбит/с.

Состав комплекса: В состав комплекса входит четыре радиорелейные системы, работающие в диапазонах 2, 4, 6, и 8 ГГц. Системы, работающие в диапазонах 4 и 6 ГГц предназначены для магистральных РРЛ, а в диапазонах 2 и 8 ГГц – для зоновых РРЛ. Для системы КУРС предусмотрены унифицированные:

- модемы, аппаратура ввода и выделения сигналов многоканальной телефонии и аппаратура оборудования видеоканалов и каналов звукового сопровождения и радиовещания;

- система и аппаратура радиовещания, служебной связи, телеобслуживания;

-система и оборудование гарантированного электропитания. Все рабочие стволы КУРС являются унифицированными, т.е. пригодны для передачи как многоканальных телефонных сигналов, так и телевизионных сигналов и сигналов звукового сопровождения и вещания. Сигналы служебной связи передаются в нижней части группового спектра телефонного ствола.

Особенности аппаратуры: Приёмники и передатчики имеют отдельные гетеродины, что облегчает введение сигналов служебной связи и телеобслуживания в телефонный ствол на каждой станции РРЛ.

Для системы КУРС разработаны четыре типа антенн:

Рупорно-параболическая РРА-2А-2 для диапазона 4 и 6 ГГц и ассиметричная двухзеркальная АДЗ-3,5 для диапазонов 2,4,6 и 8 ГГц и перископическая антенна, позволяющая работать по двухчастотному плану в диапазоне 2ГГц.

Конструкция: В состав аппаратуры КУРС входит пульт служебной связи и контроля (ССК). Стойки приемников и передатчиков для диапазонов 4,6 и 8 ГГц содержат 4 приёмника и передатчика соответственно и систему разделительных фильтров. В диапазоне 2 ГГц принимающая аппаратура скомпонована по иному. Два передатчика вместе с разделительными фильтрами помещаются в одном шкафу. Это отличие обусловлено другим планом распределения частот. Оконечная стойка (ОС) включает в себя четыре комплекта модемов. Три комплекта являются рабочими и один резервный. Кроме модемов стойка содержит оборудование, необходимое для организации телефонных и телевизионных стволов. Предусмотрено два основных вида комплектации стойки: на два телевизионных ствола и один телефонный или на один телевизионный и два телефонных.

Система «КУРС 8-0» предназначена для организации внутризоновых РРЛ протяженностью до 250 км. Связь организована таким образом, что районные центры получают связь друг с другом через областной центр. В этом случае при выделении вторичных групп в районных центрах система обеспечивает транзит других групп с потерей спектра выделенной группы.

РРЛ может состоять максимально из 10 станций, из которых: одна - оконечная (ОРС-О), расположенная в областном центре, четыре промежуточные с выделением ТФ каналов (ПРС-ВТФ), четыре необслуживаемые ПРС и одна оконечная станция (ОРС-Р), расположенная в районном центре.

Максимальная ёмкость ствола РРЛ составляет 300 ТФ каналов, образованных с помощью аппаратуры пяти вторичных 60-канальных групп. Основной частотный план системы позволяет организовать до 8 радиально расположенных РРЛ, работающих в дуплексном режиме, при использовании двухчастотного плана распределения частот, и четырёх РРЛ при использовании четырёхчастотного плана.

Аппаратура на ОРС, а также на ПРС-ВТФ может размещаться в существующих зданиях междугородней телефонной станции или РУС. Аппаратура ПРС без выделения ТФ каналов может размещаться в подземных контейнерах.

В состав радиорелейной системы входят: стойка приемопередатчиков ПмПд-8-0; электропитающая установка ЭПУ-24/12; антенна двузеркальная АМД-2,5 (диаметр 2,5 м) или перископическая антенная система ПАС; антенно-волноводный тракт.

Для организации связи на ОРС необходимо иметь только одну стойку ПмПд-8-0; на ПРС - две. Система «КУРС 8-0» выполнена без системы резервирования ВЧ стволов. Приемопередающая стойка предназначена для передачи сигналов многоканальных ТФ сообщений методом частотной модуляции и работает с аппаратурой уплотнения К-300 (или с соответствующей частью К-1920).

Для служебных переговоров и аварийной сигнализации предусмотрен один ТФ канал служебной связи в спектре частот 12…16 кГц. Этот служебный канал уплотнен 4 каналами аварийной сигнализации. Спектр частот 0,3…2,4 кГц канала служебной связи используется для переговоров обслуживающего персонала, а в спектре 2,6…3,4 кГц в обе стороны по линии передаются аварийные сигналы (с любой из четырех необслуживаемых ПРС). Для контроля за состоянием аппаратуры от ПРС принимают два аварийных сигнала: при аварии оборудования станции – прерывистый сигнал; при выключении питания – непрерывный сигнал той же частоты. Помимо этого имеется также световая сигнализация.

Структурная схема приёмопередатчика приведена в графической части (лист 3).Передатчик имеет два входа группового сигнала: (12…1300 кГц) предназначен для соединения передатчика с каналообразующей аппаратурой, второй (0.3…1300 кГц) – для транзитной передачи сигналов с приемника на передатчик.

Групповой сигнал с первого входа поступает на вход группового усилителя (ГУ1). На выходе ГУ1 включен переменный ступенчатый аттенюатор на 4 дБ (Ат1),через который групповой сигнал поступает на вход предыскажающего контура (ПК), причем при необходимости могут быть выключены. Дале групповой сигнал поступает (через ПК или эквивалентный по затуханию аттенюатор Ат2) на мостовую схему, где происходит его сложение с другой частью группового сигнала, поступающего со второго входа передатчика. Затем групповой сигнал поступает на вход частотного модулятора (ЧМд). Усиленный входящим в блок ЧМд групповым усилителем (ГУ1) сигнал поступает на включенные в разной полярности варикапы. Варикапы управляют частотой автогенераторов Г1 (250 МГц) и Г2 (320 МГц), колебания которых поступают на смесительный диод Д1. В результате взаимодействия этих двух сигналов в спектре тока диода Д1 образуется разностная частота 70 МГц.

После усиления и амплитудного ограничения сигнал ПЧ с выхода ЧМд подается на вход МУПЧ передатчика. Далее напряжение ЧМ сигнала с выхода МУПЧ поступает на мощный смеситель передатчика (СМ2), куда также поступают СВЧ колебания от гетеродина передатчика.

Колебания автогенератора (Г), стабилизированного кварцевым резонатором, через буферный усилитель (БУ) поступают на фазовый модулятор (ФМ), предназначенный для введения сигналов служебной связи (СС), и далее через транзисторный удвоитель частоты и усилитель мощности (УМ) на блок мощного гетеродина. Здесь сигнал усиливается до мощности 20…28 Вт и через ферритовый циркулятор (ФЦ1), работающий в режиме вентиля и обеспечивающий работу удвоителя на постоянную нагрузку, поступает на вход удвоителя частоты (УД1 225/450), и затем через развязывающей ФЦ2 на удвоитель частоты (УД2 450/900), выход которого является выходом мощного гетеродина (10 Вт, 900 МГц).

Далее через ФЦ3 (вентиль) поступает на вход умножителя частоты (несколько каскадов), обеспечивающего получение в диапазоне 7,9…8,4 ГГц мощность 1,4…1,8 Вт. Через развязывающий ФЦ4 колебания мощного гетеродина поступают на двухзвенный полосовой фильтр гетеродина, а через него к смесителю передатчика (См2). На выходе См2 в составе продуктов преобразования образуются колебания верхней боковой полосы fг + 70 МГц, которые выделяются выходным пятизвенным полосовым фильтром (ФБП), имеющим встроенный детектор индикатора мощности (ИМ).

Принимаемые и передаваемые сигналы разделяются ферритовым циркулятором-дуплексером ФЦ6. При этом сигнал приема через полосовой режекторный фильтр и развязывающий ФЦ7 поступает на смеситель приемника (СМ1).

Гетеродин приемника образован кварцевым генератором, идентичным по конструкции соответствующему блоку передатчика. Сигнал гетеродина поступает на вход усилителя мощности и далее через цепь умножителей частоты и фильтр узкой полосы (ФУП) на СМ1. С выхода смесителя приемника сигнал поступает на вход малошумящая ПУПЧ и далее через полосовой фильтр и усилитель на корректор группового времени запаздывания (КГВЗ). Затем сигнал поступает на блок УПЧ, охваченный цепью АРУ.

Далее сигнал ПЧ разветвляется на два направления. В первом направлении сигнал поступает на делитель мощности (ДМ). С одного из двух выходов ДМ сигнал ПЧ поступает на вход блока частотного демодулятора. Второй выход ДМ соединен с оконечным усилителем мощности (ОУПЧ), выход которого заведен на переднюю панель блока ПЧ. Этот выход блока ПЧ используют только при организации переприема по ПЧ на ПРС, и в этом случае его соединяют со входом блока МУПЧ передатчика.

Со второго выхода разветвителя колебания ПЧ поступают через узкополосный УПЧ (УУПЧ) на индикатор несущей частоты (Инд. нес.). Сигнал индикатора несущей управляет работой замещающего генератора (на схеме не показан) и поступает также на блок контроля.

В блоке демодулятора сигнал ПЧ поступающий на фазокорректирующий контур (ФКК) и далее на линейку частотного дискриминатора, состоящего из амплитудного ограничителя (АО), частотного детектора (ЧД) и переходного группового усилителя (ГУ). С выхода блока демодулятора групповой сигнал поступает на блок группового усилителя приема, где разветвляется на два направления: на выход приемника «Транзит», предназначенный для соединения с соответствующим гнездом блока группового усилителя передатчика, и на восстанавливающий контур (ВК) (или замещающий его аттенюатор) и далее на вход группового усилителя (ГУ). С выхода ГУ сигнал поступает на выход выделения каналов.

Вызов абонента служебного канала осуществляется голосом. Вызывной громкоговоритель СС вынесен из стойки ПмПд-8-0 и установлен в удобном для эксплуатации месте. При вызове сигнала от микрофона, через ПВУ и блок фильтрующего устройства СС (ФУСС), ограничивающего спектр частот передаваемых речевых сигналов, поступает на вход канального модулятора (КМ).

Сюда же поступают сигналы АС от блока передатчика аварийных сигналов. Выделенный полосовым фильтром с выхода КМ сигнал с частотами 12…16 кГц усиливается и поступает на вход ФМ блока кварцевого генератора передатчика.

Выделение на РРС сигналов СС осуществляется (после демодуляции ЧМ сигнала в блоке демодулятора приемника) ответвительным усилителем (УСС) блока группового усилителя приема. С выхода последнего сигнал поступает на блок канального демодулятора (КД), в состав которого входят полосовой фильтр, демодулятор на транзисторах и ФНЧ.

С выхода блока КД сигнал с частотами 0,3…3,4 кГц поступает через УНЧ к ФУСС и далее на ПВУ и к приемнику АС.

Поднесущая частота формируется в генераторе поднесущей (ГП) и подается одновременно на КМ и КД.

1.2 Технические характеристики используемой аппаратуры

- Диапазон частот -7,9…8,4 ГГц

- Средняя длина волны - 3,68 см

- Максимальное число ВЧ стволов

(по плану частот) - 4 дупл.

- Емкость ВЧ - 300

а) телефонного, каналов - 2 звук.

б) телевизионного, каналов - 1 изобр.

- 2 звук.

- Средняя протяженность интервала, км - 47

- Коэффициент усиления антенн, дБ - 46

- 45,5

- Мощность передатчика, Вт - 0,3

- Коэффициент шума приемника, дБ - 10

- Ширина полосы пропускания приемника, М - 40

- Число ТФ каналов в стволе - 300

- Порог включения замещающего генератора, пВт - 25

- Коэффициент системы ТФ ствола, дБ - 144

- Коэффициент системы ТВ ствола, дБ - 143,3

1.3 Исходные данные

Длина РРЛ, L = 200 км;

Длина интервала, Ro = 39 км;

Вертикальный градиент, g = -12•10^-8

Стандартное отклонение,  =8•10^-8

Число каналов ТЧ в стволе = 300

Тип аппаратуры – «КУРС 8-0»

Таблица 1

k	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
h_i	59	38	33	41	50	53	48	40	37	40	60

2. Расчётная часть

2.1 Расчёт плана распределения частот для данного типа аппаратуры

План распределения частот данной системы, работающей в диапазоне 8 ГГц, позволит организовать восемь дуплексных широкополосных стволов по двухчастотной системе.

Номинальные значения частот стволов в нижней половине диапазона определяется по формуле:

fн = fо – 259 + 28n;

в верхней половине диапазона:

fв = fо +7 + 28n.

fв = fо +7 + 28n fн = fо – 259 + 28n

f1 = 8000 +7 + 28•1 = 8035 f1 = 8000 – 259 + 28 •1=7769

f2 = 8000 +7 + 28•2 = 8063 f2 = 8000 – 259 + 28 •2 = 7797

f3 = 8000 +7 + 28•3 = 8091 f3 = 8000 – 259 + 28 •3 = 7825

f4 = 8000 +7 + 28•4 = 8119 f4 = 8000 – 259 + 28 •4 = 7853

f5 = 8000 +7 + 28•5 = 8147 f5 = 8000 – 259 + 28 •5 = 7881

f6 = 8000 +7 + 28•6 = 8175 f6 = 8000 – 259 + 28 •6 = 7909

f7 = 8000 +7 + 28•7 = 8203 f7 = 8000 – 259 + 28 •7 = 7937