Энергетический расчет спутниковой линии связи для передачи телевизионных сигналов

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 - · Отношение сигнал/шум на выходе приемника - · Процент времени, в течение которого нарушается норма в отношении - 0.1 % · Визометрический коэффициент - В В = 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' - · 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 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 , (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 Таким образом, получим: (3.4) Зададимся стандартным значением частоты девиации 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 L доп_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 L доп_11,5 = 4,8 дБ, и тогда: дБ(3,069раз) 4.2 Определим суммарную эквивалентную шумовую температуру: (4.2) где Т А - э квивалентная шумовая температура антенны Т 0 - номинальное значение (290 ° К); Т пр - эквивалентная шумовая температура приемника; h - КПД АВТ Земной станции.

Используя в приемной цепи транзисторный малошумящий усилитель, получим ,что Т пр @ 250 ° К. Шумовая температура антенны, в свою очередь, складывается из нескольких составляющих: (4.3) где Т к - температура обусловленная космическими излучениями; Т атм - температура обусловленная атмосферными излучениями; Т з - температура Земли; с - коэффициент, учитывающий долю энергии излучения принятую по боковым лепесткам диаграммы направленности. Т к 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 Т атм для наихудших метеоусловий.

Температура Земли приблизительно равна 260 ° К. Итак: Т атм = 120 ° К Т з = 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; D a - диаметр антенны; l - длина волны, l = 26,9 мм. 2) Бортовая станция (4.5) 5. Расчет мощности передатчика (5.1) где Р ш - 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.