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.
|
