Расчет спутниковой линии связи Алматы Лондон (стр. 6 из 13)
Согласно этому методу рассчитывается кажущееся увеличение эквивалентной шумовой температуры линии, обусловленное помехами, создаваемыми мешающей станции и отношение этого увеличения к эквивалентной шумовой температуры спутниковой линии, выраженной в процентах [1].
Для конкретного случая выберем земную станцию находящуюся на территории г.Алматы эта станция является мешающей станцией для рассматриваемой системы.
Мешающая система работает на тех же частотах, что и рассматриваемая система и использует геостационарный спутник российского производства «Экспресс 6А». Исходные данные: Система А —> Система В Плотность мощности:
РКМА= -52,8 дБВт/Гц Ркмв = -51,4 дБВт/Гц
РЗМА = -27,4 дБВт/Гц Рзмв = -40,4 дБВт/Гц
Координаты земной станции А: 76°13' восточной долготы
43°54' северной широты
Координаты земной станции В: 76° 13' восточной долготы
43°54' северной широты
Диаметр антенны ЗСА 9,3 м
Диаметр антенны ЗСВ 4,5 м
Коэффициент усиления антенны спутника для ЗСл, дБ 18
Коэффициент усиления антенны спутника для ЗСв, дБ 17
Шумовая температура ЗСд, К 165,5
Шумовая температура ЗСв, К 150
Координаты спутника А: 64° восточной долготы
Координаты спутникаВ: 80° восточной долготы
Дополнительные данные для расчета, по ИСЗ Экспресс-бА: Назначение: передача данных, телевидение, телефония, Интернет,
радиовещание, видеоконференцсвязъ, и др.
Орбита геостационарная;
Срок службы 7 лет;
Мощность, потребляемая ретранслятором 1450 Вт; Мощность источников питания 36ОО Вт;
Антенны- фиксированные:
1 приемная 17°х17°, глобальная;
1 приемная 5°х11°, зоновая;
1 передающая 5°х11°, зоновая;
1 передающая 15°х15°, квазиглобальная- перенацеливаемые 1 передающая 5°х11°, зоновая;
1 передающая 5°х5°, зоновая;
1 передающая 3,5°х7°, зоновая;
Транспондеры:
Параметры
С-диапазон;
Центральные частоты (передача/прием) МГц:
№5 - 5950/3625,
№6 - 6000/3675,
№7 - 6050/3725,
№8-6100/3775,
№9-6150/3825,
№10-6200/3875,
№11 -6250/3925,
№14-6300/3975,
№15-6350/4025,
№16-6400/4075,
№17-6450/4125,
Выходная мощность, Вт:
20 (9 транспондеров),
40 (2 транспондера),
75 (1 транспондер),
35 (5 транспондеров),
Поляризация сигнала круговая правого вращения и левого вращения.
ЭИИМ в центре луча, дБВт 32,0 - 48,0;
Добротность в центре луча, дБ/К1,0 (1 1 транспондеров).
В системе используют простые ретрансляторы с преобразованием частоты, приращение эквивалентной шумовой температуры линии может быть определено из выражения/1/,
ΔТл=ΔТзс↑+γ ΔТкс↓ (30)
где ΔТз - увеличение шумовой температуры приемной системы ЗС на выходе приемной антенны ЗС, (К);
ΔТб - увеличение шумовой температуры приемной системы космической станции на выходе приемной антенны космической станции, (К);
γ- коэффициент передачи спутниковой линии между выходом приемной антенны космической станции и выходом приемной антенны ЗС, его значение обычно меньше 1 и характеризует степень влияния помех, создаваемых на линии Земля - спутник. Подробнее можно записать
ΔТкс↓= (Рз.м.*Gз.м.(θt)*Gк.с(δ))/(к*Lu) , (31)
ΔТзс↑= (Рк.м.*Gк.м.(η)*Gз.c.(θt))/(к*Ld) , (32)
где Рз.м, Рк.м - максимальная плотность мощности в полосе 1 Гц, усредненная в наихудшей полосе 4 кГц для несущих ниже 15 ГГц, подводимая к антеннам мешающего спутника и мешающей земной станции соответственно;
Ок.м.( η) - усиление передающей антенны мешающего спутника в направлении ЗС, подверженной помехам;
Оз.с.( θt) - усиление приемной антенны ЗС, подверженной помехам, в направлении на мешающий спутник;
Оз.м.( θt) - усиление передающей антенны мешающей ЗС в направлении на спутник, подверженный помехам;
Ок.с(δ) - усиление приемной антенны спутника, подверженного помехам в направлении на мешающую ЗС; К - постоянная Больцмана (1,38*10-23 Вт/Гц*К);
Lu; Ld - потери на передачу в свободном пространстве на линии Земля — спутник и спутник - Земля соответственно; Өі - топоцентрический угловой разнос между спутниками. Потери (дБ) на передачу в свободном пространстве
L = 20*(Lgf+Lgd)+ 32,45 , (33)
где f— частота, МГц;
d - расстояние (км) между земной станцией и геостационарным спутником;
а = 42644* √1 - 0,2954соsψ, (34)
где соsψ = соsξ *соsβ;
ξ- широта земной станции;
β - разность по долготе между спутником и ЗС.
Соsψ=cos 43,2°*соs3° = 0,7289*0,9986 = 0,73,
dA=42644* √1-0,2954*0,73 = 42644*0,885 = 37767 км,
cosψ = соs43,2°*соs13° = 0,7289*0,9743 = 0,71,
dв = 42644* -71-0,2954*0,71 = 42644*0,889 = 37909 км.
Lu - потери на передачу в свободном пространстве на линии Земля -спутник;
Ld - потери на передачу в свободном пространстве на линии спутник-Земля.
Lu = 20*(Lg 6268+Lg 37909)+32,45 = 199,9 дБ, Ld = 20*(Lg 3794+Lg 37767)+32,45 - 195,6 дБ.Рисунок 9.- Пояснение к расчету ЭМС
Топоцентрический угловой разнос между двумя геостационарными спутниками
θt = аrc соs((dа2+dв2-(84322*sin(θg/2))2)/2*dа*dв), (35)
где θg - геоцентрический угловой разнос между спутниками;
θg —16 градусов.
θt = аrc соs((377672+379092-(84322*0,139)2)/2* 37767 * 37909) = 5°
.
Коэффициенты усиления антенн земной станции в направлении на другой спутник, определяется в зависимости от отношения В/Х и топоцентрического угла между спутниками и земными станциями.
Станция А:
λ= с/f = 3*108/6383*106 = 0,047 м,
D/λ= 93,7/0,047 = 197,87>10°
Формула для расчета Gзс (Ө) выбирается для случая D/ λ > 100,
Өr = 15,85*(197,87)-0,5 =1,1°,
Тогда
GЗС(Ө) = 32-25*lg Ө при Ө≤Ө≤48°,
GЗС(Ө) = 32-25* lg 5 =14,5 дБ.
Станция В:
λ=c/f=3*108/3794*106= 0,079 м,
D/λ=4,5/0,079=56,9<100
Формула для расчета GЗС(Ө)= выбирается для случая D/λ<100,
λ/D = 0,017,
GЗМ(Ө)= 52-10*lg(D/λ)-25*lgӨ при 100*λ/D≤ Ө < 48 т.е.1,7 ≤ 5 < 48,
GЗМ (Ө) =52 -10 * lg 57 - 25 * lg 5 = 16,5 дБ.
Так как известны сведения об используемой в системах поляризации, то учтем поляризационную развязку Ү.
Δ Тл = Δ Тл/Yd+γ* Δ Ткс/Yu
В связи с тем, что в системах используются системы с круговой поляризацией с разными направлениями вращения, тоҮ=4. Подставим найденные значения в выражения (32) и(33)
Т кс = Рзм + Gзм (Ө) + Gкс (δ) + 228,6 - Іи= -40,4+ 1 6,5+1 8+228,6- 1 99,9=22 дБК,
Следовательно Δ Ткс =186 К.
Δ Тзс=Р км+Gкм(η)+Gзс(Өi)+228,6-Ld =-51,4+17+14+228,6-195,6 = 12,6 дБК,
Следовательно Δ Тзс =18,2 К.
Δ Тл = Δ Тл/Yd+γ* Δ Ткс/Yu= 18,2/4 + 0,032 * 186/ 4= 4,5 + 1,4 = 5,9 К.
Отсюда Δ Т/T * 100% =5,9/150*100 = 3,99% .
Полученное значение 3,99 % не превышает пороговое 6%, то есть мешающая система В не оказывает существенного влияния на рассматриваемую систему А, следовательно координация не нужна.
7. Расчет РРЛ прямой видимости
Расчет РРЛ сводится к тому, что нужно определить качественные показатели двух пролетов, протяженность которых меньше средней дальности, на которую рассчитано оборудование РРЛ /8/.
Радиорелейная трасса состоит из двух пролетов: «Атакент»-«Рахат Палас» и «Рахат Палас»-«ТехаКа-банк» их протяженность 2,3 км и 5,8 км соответственно.
Данные пролеты находятся на территории города Алматы. Производитель оборудования Місrowave radio corporation Модель: Сalifornia Microwave-MNS
Диапазон частот 17,7-19,7 ГГц в соответствии с рекомендацией G.703.823,
| Модуляция 2FSK |
| Диаметр антенны 60 см |
| Усиление антенны 38 дБ |
| Мощность передатчика 21 дБ |
| Коэффициент системы 110 дБ |
| Средняя дальность 10 км |
7.1.Построение профилей пролетов и определение минимального просвета
Пролет «Атакент»-«Рахат-Палас»
Определим условный нулевой уровень по следующей формуле [8]:
y=﴾R20/2*a)*k(1-k) , (36)
Где а - радиус кривизны Земли 6370 км;
Rо - протяженность пролета;
к = Ri / R0- относительная координата точки, определения радиуса кривизны Земли.
К = Ri / Ro =1 / 2,3 = 0,43
Y1 = (R2 0 /2*a) K(1-k) = (2,32 / 26370)*0,43 (1-0,43) = 1*10 –4км = 0,1 м,
К = Ri / Ro =2 / 2,3 = 0,87
Y2 = (R2 0 / 2*a ) K (1-k) = (2,32 / 26370)*0,87 (1-0,87) = 5*10 –5км = 0,05 м,
Профиль данного пролета приведен на рисунке 10.
Рисунок 10. - Профиль пролета РРЛ «Атакент»-«Рахат-Палас»Определим радиус минимальной зоны Френеля в любой точке пролета, по следующей формуле:
Н0 = √ 1/3 *R 0 λ* k*(1-k),(37)
λ= c/f = 3*10-8/18*109 =0,016 м,
к = Ri / R0= 2/2,3 = 0,87
Н 0=√ 1/3 *2,3* 0,016 * 0,87 * (1 - 0,87) = 0,037м
Определим приращение просвета за счет рефракции:
ΔH(g+σ) = - R20/4* (g+σ)*K*(1-K) (38)
где g - среднее значение вертикального градиента, для Алматы равен -11*10-8 1/м;
σ - стандартное отклонение, для Алматы равно - 11*10 - 8 1/м.
ΔH(g+σ) = - 23002/4*(- 11*10 -8 +11 * 10 - '8) * 0,87* (1 – 0,87 ) = 0 м.
Тогда, просвет без учета рефракции (а именно для этого случая построен профиль пролета).
H (o) = H0 – ΔH (g+σ) = 0,037 - 0 = 0,037 м.
Аналогично производим расчет .
Пролет «Рахат-Палас»-«ТехаКа-банк»
Определим условный нулевой уровень по формуле:
к = Ri / R0= 1/5,8 = 0,17,
y1 = (R20/2*a)*k(1-k) = (5,82/2*6370)*0,17*(1-0,17) = 3*10 –4км = 0,3м.
к = Ri / R0= 2/5,8 = 0,34,
y2 = (R20/2*a)* k(1-k) =(5,82/2*6370)*0,34*(1-0,34) = 6*10 –4км = 0,6м.
к = Ri / R0= 3/5,8 = 0,51,
y3 = (R20/2*a)* k (1-k) = (5,82/2*6370)*0,51*(1-0,51) = 6,6*10 –4 км = 0,66 м.
к = Ri / R0= 4/5,8 = 0,68,
y4 = (R20/2*a)* k (1-k) = (5,82/2*6370)*0,68*(1-0,68) = 5,7*10 –4 км = 0,57 м.