Последовательность расчета соответствует приведенной в предыдущем параграфе общей последовательности, поэтому отметим только ее особенности по каждому пункту

Учебно-методическое пособие

для слушателей специальности 297700

“Управление сетями связи специального назначения”

для выполнения контрольной работы по дисциплине

"Системы и комплексы радиосвязи"

(Заочное обучение)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Данные методические рекомендации предназначены для повышения качества профессиональной подготовки слушателей-заочников в рамках дисциплины «Системы и комплексы радиосвязи». Их содержание соответствует учебным программам и тематическим планам, разработанным для слушателей специальности 297700 “Управление сетями связи специального назначения” в соответствии с Государственным образовательным стандартом второго поколения.

В рекомендациях излагаются методика и последовательность расчета показателей эффективности линий радиосвязи.

Материалы методических рекомендаций позволяют решать задачи, связанные с определением параметров эффективности линий радиосвязи специального назначения.

Общий порядок расчета показателей эффективности радиосвязи

Расчет показателей эффективности радиосвязи заключается в определении при заданных для радиолинии исходных данных вероятностей и , сравнении их с требуемыми значениями и формулировании выводов и предложений по результатам расчета.

Общий порядок расчета может быть представлен следующей последовательностью

1. Анализ исходных данных, определение типа радиолинии, нахождение с учетом ее особенностей предварительных параметров, если необходимость в них существует, выбор антенно-мачтовых устройств.

2. Определение среднего уровня сигнала на входе приемника .

3. Определение среднего уровня помех на входе приемника .

4. Расчет среднего превышения уровня сигнала над уровнем помех на входе приемника .

5. Определение допустимого превышения уровня сигнала над уровнем помех на входе приемника .

6. Нахождение стандартного отклонения превышения уровня сигнала над уровнем помех на входе приемника .

7. Расчет параметра табулированного распределения вероятностей .

8. Определение значения вероятности , которая для дискретных сигналов равна , а для непрерывных – или . Далее сравнивается с . Если требуемое значение показателя эффективности по достоверности не достигнуто, необходимо предложить рациональный в данных условиях способ повышения эффективности радиосвязи и с помощью известных методик, которые обеспечат выполнение заданных требований.

9. Расчет вероятности и сравнение ее с . Если требование по своевременности радиосвязи не будет выполнено, необходимо, если это возможно, предложить способ повышения своевременности связи и, в первую очередь, учитывая зависимость вероятности своевременной передачи сообщений от , вновь использовать способы, улучшающие достоверность радиосвязи. Показать, какое значение удалось получить.

10. Формулирование выводов, предложений и рекомендаций, вытекающих из результатов расчета.

Рассмотрим порядок расчета показателей эффективности радиосвязи для разных случаев, не касаясь пока вопроса повышения ее эффективности.

Расчета показателей эффективности радиосвязи ионосферными радиоволнами

Для расчета показателей эффективности радиосвязи ионосферными волнами необходимы следующие исходные данные:

- требования к качеству и эффективности радиосвязи по достоверности;

- требования к качеству и эффективности радиосвязи по своевременности;

- техническая скорость передачи сообщений, их объем;

- координаты конечных пунктов радиотрассы;

- тип района нахождения конечных пунктов радиотрассы;

- время, для которого для которого планируется использование радиолинии;

- тип радиосредств, применяемых для организации радиосвязи;

- вид радиосигнала.

Последовательность расчета соответствует приведенной в предыдущем параграфе общей последовательности, поэтому отметим только ее особенности по каждому пункту

1. Предварительным параметром для расчета радиолиний ионосферных волн является рабочая частота, номинал которой зависит от длины трассы и координат точки отражения или контрольных точек.

Способ определения длины радиотрассы по координатам ее концов по карте мира и по карте больших кругов достаточно подробно описан в литературе [12,14], где также рассмотрены методы нахождения координат точек отражения от различных слоев ионосферы. Поэтому здесь останавливаться на нем нет необходимости. Отметим только, что длина трассы часто указывается в исходных данных. Кроме того, на трассах длиной менее 1 000 км можно полагать, что условия распространения радиоволн в точке отражения примерно совпадают с условиями, существующими на конечных точках радиолинии. Поэтому за координаты точки отражения здесь принимаются координаты одного из корреспондентов.

Определение рабочей частоты по найденным длине трассы и координатам точки отражения или контрольных точек начинается с нахождения максимальной применимой частоты (МПЧ) для трассы. Для этого используются месячные прогнозы МПЧ, издаваемые институтом прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова.

Прогноз МПЧ содержит набор ионосферных карт мира, выполненных в прямоугольной проекции, с нанесенными на них линиями равных медианных значений МПЧ для слоя F2 и по одной карте для слоев F1 и E.

Карты прогноза построены для радиотрасс длиной 0 и 4000 км для слоя F2, 3000 км для слоя F1 и 2000 км для слоя Eдля каждого четного часа московского декретного времени (для слоя F2), а также для местного времени в точке отражения (для слоев F1 и E). Для перевода значений МПЧ, найденных по картам прогноза, в МПЧ для реальных длин радиотрасс существуют определенные номограммы [14].

Для примера на рисунках 2.1 и 2.2 даны образцы карт прогноза для слоев F2 и F1.

Рисунок 2.1

Кроме того, для определения МПЧ всех слоев можно использовать приведенные в месячных прогнозах графики суточного хода МПЧ, построенные по картам МПЧ для середины восточного полушария и усредненные по широте за 10 С. Графики суточного хода даны по местному времени в точке отражения при расстояниях связи от нуля до максимальной длины скачка для каждого слоя.

При пользовании картами прогноза и графиками суточного хода МПЧ для длинных трасс необходимо учитывать поправку времени в точке отражения в московское декретное время.

Определение МПЧ по картам их суточного хода осуществляется быстрее (и с достаточной для практики точностью), чем по картам прогноза, поэтому используется чаще.

После нахождения МПЧ для каждого слоя отыскивается МПЧ трассы, которая равна наибольшему из трех (или двух для моментов времени, когда слой F1 не существует) значений МПЧ. Как показывают многочисленные расчеты, наибольшее значение во многих случаях имеет МПЧ для слоя F2 . Поэтому он считается основным отражающим слоем, определяющим рабочую частоту. В приложении 11 для примера представлены графики суточного хода МПЧ для разных годов, различающихся степенью солнечной активности, что выражается разным количеством солнечных пятен (числом Вольфа W). Года, для которых приведены прогнозы МПЧ, соответствуют максимальному и минимальному периодам солнечной активности и ее среднему значению.

Рисунок 2.2

Вследствие изменения плотности ионизации ионосферы могут возникнуть отклонения от прогнозируемых медианных значений , при которых связь будет обеспечена только примерно в 50 % времени. Поэтому для получения устойчивого отражения радиоволн в 90 % времени в качестве рабочих выбираются частоты, на 15 % ниже МПЧ, называемые оптимальными рабочими частотами (ОРЧ). Они определяются с учетом сказанного по следующей формуле:

(2.1)

Если по условиям задачи необходимо определить показатели эффективности радиосвязи не для одного конкретного часа, а для конкретного промежутка времени, то строится график суточного хода ОРЧ.

На основе номиналов рабочих частот и длины трассы выбираются подходящая передающая и приемная антенны из имеющихся в составе указанного средства радиосвязи.

2. Для определения среднего уровня сигнала на входе приемника используется соотношение . Необходимые для этого характеристики радиопередающих и радиоприемных устройств, включая антенны и фидеры, берутся из тактико-технических данных средств радиосвязи и справочных материалов приложений 2 и 3.

Коэффициенты полезного действия фидеров антенн рассчитываются по формуле

При определении затухания по формуле применяется длина траектории по лучу , найденная с использованием соотношения .

Необходимое для расчета затухания значение критической частоты слоя E, определяющее степень поглощения радиоволн в слоях ионосферы (поэтому часто называют еще индексом поглощения), находится на основе прогноза МПЧ для слоя E при максимальной дальности радиосвязи 2 000 км . После нахождения этой величины критическая частота слоя E рассчитывается по формуле:

В приложении 12 представлены графики для тех месяцев и годов, прогнозы которых даны в приложении 11.

После определения затухание находится по формуле или графикам приложения 4.

3. Средний уровень помех на входе приемника рассчитывается по формуле , где - по общей формуле .

Необходимая для этого шумовая полоса пропускания приемника определяется его полосой пропускания в такте основной избирательности, предшествующем демодулятору сигнала, вид которого приведен в исходных данных.

Температура антенны в этом диапазоне частот находится по формуле , в которой температура помех определяется из графиков рисунков П.8.1, П.8.2 для заданных типа района и времени связи.

4. Превышение среднего уровня сигнала над средним уровнем помех на входе приемника .

5. Определение допустимого превышения уровня сигнала над уровнем помех при недостаче дискретных сигналов для заданной производится по формуле , в которой для нахождения используются графики приложения 9 или соотношение для из таблицы 2.3 для канала с переменными параметрами.

Для непрерывных сигналов для требуемой рассчитывается по формуле с учетом соотношений и для определения выигрыша модуляции . При этом для широко используемых в декаметровом канале сигналов . Тогда .

6. При радиосвязи ионосферными волнами стандартное отклонение уровня сигнала с учетом времени связи определяется согласно выражению , а стандартное отклонение уровня помех – . Стандартное отклонение превышения уровня сигнала над уровнем помех .

7. Параметр распределения находится по формуле .

8. С использованием графика рисунка 2.9 или таблицы приложения 1 определяется значение функции нормированного гауссовского распределения вероятностей . Далее полученные значения вероятности связи с достоверностью не хуже заданной сравнивается с требуемым.

9. Если требование эффективности радиосвязи по достоверности выполнено, производится расчет вероятности своевременной передачи сообщений по формуле и сравнение ее с . Можно найти также средние длительности пригодного и непригодного состояний радиоканала по формулам и соответственно.

Пример

Рассчитать показатели эффективности радиосвязи при передаче сообщений по радиолинии для следующих исходных данных:

- , ;

- , ;

- , ;

- R = 750 км, координаты конечных пунктов радиотрассы примерно совпадают с 60 С, район - малонаселенный;

- время радиосвязи – январь, 00 и 12 часов, год соответствует среднему уровню солнечной активности (W=85);

- тип радиосредств – радиостанция Р-161А-2М;

- вид радиосигнала – F6-500 (ДЧТ).

1. Так, если длина радиотрассы, указанная в исходных данных, меньше 1 000 км, то координаты точки отражения от слоя F2 будем считать совпадающими с координатами конечных пунктов.

Значения находим по графику рисунка 11.11.9, а для широты 60^о и времени 00 (ночь) и 12 часов (день), затем по формуле определяем ОРЧ. Результаты расчета представлены в таблице 2.1.

В качестве передающей антенны целесообразно использовать вибратор наклонный ВН 40/12 для ночи и ВН 13/9 для дня, а в качестве приемной для дня и ночи – ВН 13/9, который подключается к коммутатору приемных антенн коаксиальным кабелем РК 75-4-12 длиной 65 м. Характеристики антенн, найденные из графиков рисунка П.3.1,б, представлены в таблице 2.1.

2. Определим данные, необходимые для расчета .

Из технических характеристик радиостанции Р-161А-2М известно, что мощность передатчика, подводимая к антенне, составляет не менее 1 кВт. Так как потери энергии в фидере при этом уже учтены, то . Эффективная мощность излучения для ночи, для дня.

По таблице приложения 2 определяем коэффициент затухания фидера приемной антенны. КПД такого фидера:

Коэффициент согласования по поляризации для одинаковых типов передающей и приемной антенн .

Для определения затухания найдем в начале длину траектории по лучу. Для ночи при , для дня при .

Теперь для ночи , а для дня

Значения критической частоты слоя Е определим по найденным с использованием графиков рисунка П. 12.9 МПЧ для слоя Е, который затем пересчитаем по формуле .

Имеем для дня , тогда , для ночи и .

Далее по графикам рисунков П.4.1 и П.4.3 определяем затухание : для ночи для дня .

Таблица 2.1

Время связи	МПЧ,МГц	ОРЧ,МГц
00 часов 12 часов	4,2 11,0	3,4 9,4	83,3 81,9	4,6(6,6) 4,3(6,3)	1,7(2,3) 4,3(6,3)

Теперь можно найти средний уровень сигнала на входе приемника: для ночи , для дня .

3. Определим необходимые для расчета данные.

Для нахождения температуры помех используем графики рисунка П.8.2. Для малонаселенного района зимой ночью и днем. Тогда при для ночи , для дня .

Для сигнала F6-500 шумовая полоса пропускания приемника Р – 160П, определяемая в тракте основной избирательности . Теперь средний уровень помех ночью:

, днем .

4. Превышение среднего уровня сигнала над средним уровнем помех на входе приемника для ночи , для дня .

5. При заданной по графику рисунка П.9.2 для сигналов F6 (ДЧТ) находим, что . Тогда .

.

6. Зададимся значениями стандартных отклонений уровней сигнала и помех. Пусть для ночного времени связи , , для дневного , . Теперь для ночи , для дня .

7. Параметр нормированного распределения вероятностей для ночных сеансов связи ; для дневных .

8. По таблице приложения 1 находим значение . Результаты расчетов представлены в таблице 2.2.

Таким образом, требования по достоверности радиосвязи выполнено только для дневного времени.

9. Рассчитаем вероятность своевременной передачи сообщений для . При использовании стандартного телеграфного кода длина одного знака составляет 7,5 бит. С учетом этого

Таблица 2.2

Время связи	ОРЧ, МГц
00 часов 12 часов	3,6 9,4	38,8 25,9	12,4 -16,4	25,6 45,9	26,4	16,2 10,8	-0,05 1,81	0,48 0,96

При данной скорости передачи телеграфных сообщений требования к эффективности радиосвязи по своевременности не выполняется.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: